k_М = 1/ y_{n мах} =1/ 2,1314 = 0,469.

Реальные значения коэффициентов разностного уравнения и коэффициента k_М отличаются от заданных вследствие ограничения длины разрядной сетки: А₂ = 1,117₍₁₀₎ » 1,00011101₍₂₎ = 1,113₍₁₀₎ ;

В₂ = 0,0144₍₁₀₎ » 0,00000011₍₂₎ = 0,012₍₁₀₎ ;

k_М = 0,469₍₁₀₎ » 0,01111000 ₍₂₎ = 0,4687₍₁₀₎ .

По этой причине форма и параметры реальных частотных характеристик фильтра (АЧХ, ФЧХ) отличаются от расчетных. Могут также нарушаться условия устойчивости фильтра.

Алгоритм умножения на коэффициент (на константу без знака) целесообразно реализовать программным способом на основе алгоритма умножения вручную: арифметические сдвиги множимого вправо, соответствующие позициям единиц множителя, и накопление суммы частичных произведений. Разряды множимого, выходящие в результате сдвига за границу разрядной сетки, теряются.

Если затраты времени на вычисление произведений программным способом не допускают обработку сигнала в реальном времени, для вычисления произведений следует использовать БИС аппаратных перемножителей, которые вычисляют произведение за один машинный такт.

Согласование кода МП и кода ЦАП необходимо, так как АЦП преобразует в ток смещенный входной код (положительные числа). Для согласования вычисленный отсчет y_n перед выводом на ЦАП суммируется с константой 1000 0000₍₂₎ .

Вывод данных на ЦАП целесообразно осуществлять через порт РА (РФ55), так как этот порт имеет выходной буферный регистр, в котором отсчет y_n хранится в течение всего интервала дискретизации (ЦАП не имеет входного буфера). Напряжение на выходе ЦАП на интервале дискретизации остается постоянным.

Опорное напряжение для ЦАП U_ОП в схеме четырехквадрантного умножения определяет диапазон изменения напряжения на выходе фильтра U_ВЫХ . Задание на КП требует обеспечить изменение выходного напряжения в диапазоне – 1… + 1 В. Поэтому примем U_ОП = - 1 В.

Исходное состояние аппаратной части и программы фильтра устанавливается при включении питания по сигналу аппаратного узла сброса (схемы сброса). При этом:

·программный счетчик (ВМ85) принимает нулевое значение;

·сбрасывается флаг разрешения прерываний (ВМ85);

·все линии портов РА и РВ (РФ55) настраиваются на ввод;

·порты РА, РВ, РС (РУ55) настраиваются на ввод в режиме простого обмена данными;

·таймер (РУ55) останавливается;

·содержимое ячеек ОЗУ и буферных регистров портов (РУ55) сохраняется.

Из этого следует, что переходу фильтра в рабочий режим должна предшествовать его настройка (инициализация) на обеспечение принятого принципа функционирования, выбранных режимов работы узлов, заданных рабочих характеристик.

3. Разработка общего алгоритма функционирования фильтра:

Общий алгоритм функционирования фильтра строится на основе выводов и определений, сделанных при анализе задачи, и включает в себя все функции устройства, реализуемые аппаратно и реализуемые программно. Он содержит также все сигналы и сообщения, необходимые для взаимосвязи аппаратно-реализуемых и программно-реализуемых операций.

Работа фильтра начинается с подачи питания на схему сброса. Импульс, сформированный схемой сброса (аппаратный узел), обнуляет счетчик команд МП и инициирует формирование импульса сброса RESET для установки МП-системы в исходное состояние.

Таким образом запускается программа инициализации МП-системы, которая должна начинаться с нулевого адреса. В указатель стека SP записывается начальный адрес, с которого начинается стек; порт РВ (РУ55) настраивается на ввод; порт РА (РУ55) – на вывод в режиме обмена с квитированием; таймер настраивается на период переполнения, равный Т_Д в режиме 3; таймер запускается для формирования непрерывной последо–вательности импульсов с частотой дискретизации F_Д , которые используются далее для взятия отсчетов входного сигнала . Программа инициализации завершается операцией останова МП.

Последующие операции (ввод, вывод, преобразование кодов, оперативные обращения к памяти, арифметические преобразования) в каждом цикле работы фильтра выполняются под управлением рабочей программы фильтра.

Каждый рабочий цикл МП есть реакция на прерывание (выполнение подпрограммы обслуживания прерывания), поэтому после обслуживания прерывания по команде возврата из подпрограммы в каждом рабочем цикле МП возвращается в состояние останова (в состояние ожидания очередного прерывания).

4.Обоснование аппаратной части устройства:

Минимальная конфигурация МП–системы, на которой реализуется устройство, полностью определяется заданным набором К1821, в состав которого входят следующие микросхемы: К1821ВМ85 - микропроцессор; КР1821РФ55 - ПЗУ ёмкостью 2К x 8 бит и два 8 – разрядных порта ввода–вывода; КР1821РУ55 - ОЗУ ёмкостью 258 x 8 (2048) бит, два 8 – разрядных и один 6 – разрядный порты ввода–вывода и 14–разрядный программируемый счётчик – таймер.

Полная схема фильтра получается при объединении минимальной конфигурации МП–системы и дополнительных аппаратных узлов. Такими дополнительными аппаратными узлами в данном случае являются- АЦП и преобразователь ток/напряжение

АЦП используется для преобразования выходного двоичного кода микропроцессора в аналоговый сигнал, в виде тока. Для преобразования токового сигнала в сигнал в виде напряжения используется преобразователь ток/напряжение, который реализован на двух ОУ К157УД3 и дополнительных стабилизирующих элементах. Опорное напряжение на ЦАП подается от внешнего источника.

5.Разработка и отладка программы на языке команд микропроцессора: