Розробка багатоканальної мікропроцесорної системи цифрової фільтрації

Проект чотирьохканальної мікропроцесорної системи цифрової фільтрації вхідного сигналу. Вибір фільтру низької частоти, аналого-цифрового перетворювача, мікроконтролера, цифро-аналогового перетворювача. Блок-схема алгоритму, що забезпечує обробку сигналу.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид курсовая работа
Язык украинский
Дата добавления 28.05.2016
Размер файла 1,3 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Житомирський державний технологічний університет

Кафедра РА,РТ і Т

Група РТ-15

Курсовий проект

Цифрова обробка сигналів

"Розробка багатоканальної мікропроцесорної системи цифрової фільтрації"

Виконала: Кондратюк Ю.С.

Перевірив: Ципоренко В.Г.

Житомир 2013 р.

Анотація

Курсова робота присвячена розробці чотирьохканальної мікропроцесорної системи цифрової фільтрації вхідного сигналу. В даній роботі виконаний обґрунтований вибір фільтру низької частоти, аналогового цифрового перетворювача, мікроконтролера, цифрового аналогового перетворювача. Було розроблено структурну схему даної системи. У відповідності до структурної схеми була розроблена принципова схема. Також реалізовано блок-схему алгоритму і його програмну реалізацію роботи, який забезпечує обробку сигналу.

Зміст

  • Вступ
  • 1. Технічне завдання
  • 2. Аналіз існуючих рішень
  • 3. Розробка структурної схеми пристрою цифрової фільтрації
  • 4. Вибір мікроконтролера
  • 5. Обгрунтування вибраного мікроконтролера
  • 6. Характеристики контролера ATmega8
  • 7. Архітектура і призначення виводів мікросхеми
  • 8. Структура та управління АЦП в контролері ATmega8
  • 9. Вибір цифро-аналоговий перетворювача (ЦАП)
  • 10. Розробка блок-схеми алгоритму і програми його реалізації
  • 11. Лістинг програми
  • 12. Енергоспоживання
  • 13. Підсилювач
  • Висновок
  • Література

Вступ

Під сигналом ми розуміємо будь-яку змінну, яка передає або містить якийсь вид інформації, і яку можна, наприклад, переносити, виводити на екран або виконувати з нею якісь дії. Сигнали зустрічаються майже в кожній галузі науки і техніки. Розрізняються два загальних класу сигналів: аналогові (сигнали в безперервному часу) і дискретні (сигнали в дискретному часі).

Аналоговим сигналом називається сигнал, визначений для кожного моменту часу.

Дискретним сигналом називається сигнал, визначений тільки в дискретні моменти часу.

Як дискретний, так і аналоговий сигнали можуть бути однозначно представлені деякими функціями частоти, які називаються їх частотними спектрами. Ці функції описують частотний склад сигналу.

Фільтрацією називається процес зміни частотного спектра сигналу в деякому бажаному напрямку. Цей процес може призвести до посилення або ослаблення частотних складових у деякому діапазоні частот, до придушення або виділенню якої-небудь певної частотної складової і т. п. Фільтрація знайшла численні застосування, наприклад для придушення шуму, що маскує сигнал, для усунення спотворення сигналу, викликаного недосконалістю каналу передачі або похибками вимірювання, для розділення двох або більше різних сигналів, які були навмисно змішані для того, щоб у максимальному ступені використовувати канал, для розкладання сигналів на частотні складові, для демодуляції сигналів, для перетворення дискретних сигналів в аналогові, для обмеження смуги частот, займаної сигналами.

Цифровим фільтром називається цифрова система, яку можна використовувати для фільтрації дискретних сигналів. Він може бути реалізований програмним методом або за допомогою спеціальної апаратури, і в кожному з цих випадків цифровий фільтр можна застосувати для фільтрації сигналів в реальному часі або для фільтрації попередньо записаних сигналів.

Аналоговий сигнал з обмеженим спектром можна перетворити в дискретний за допомогою дискретизації. Отриманий таким чином дискретний сигнал можна на підставі теореми відліків знову перетворити на вихідний аналоговий сигнал за допомогою інтерполяції. Тому для вирішення задач фільтрації в реальному часі можна використовувати цифрові фільтри, виконані за допомогою спеціальної апаратури (у недавньому минулому ці завдання вирішувалися виключно за допомогою аналогових фільтрів). Переваги, одержувані при цьому, пов'язані з традиційними перевагами цифрових систем взагалі і полягають у наступному: 1) некритичність до варіацій параметрів компонентів; 2) нечутливості до догляду параметрів компонентів і внутрішнім перешкодам, 3) високої точності; 4) малих фізичних розмірах; 5) високої надійності.

Дуже важливим додатковою перевагою цифрових фільтрів є простота перебудови їх параметрів що необхідно для зміни характеристик фільтрів. Ця властивість дозволяє розробляти програмовані фільтри, вирішальні одночасно кілька завдань фільтрації, а також нові типи фільтрів, наприклад адаптивні. Основним недоліком цифрових фільтрів, виконаних апаратно, є їх відносно висока вартість. Однак, враховуючи значні досягнення в галузі створення великих інтегральних схем, можна сподіватися, що вартість апаратно реалізованих цифрових фільтрів значно зменшиться в недалекому майбутньому. Тоді цифрові фільтри замінять аналогові в багатьох застосуваннях.

1. Технічне завдання

Розробити багатоканальну мікропроцесорну систему цифрової фільтрації вхідних сигналів на підставі даних:

- кількість каналів: 5

- частота дискретизації : 0,2 кГц

- розрядність АЦП: 9

- максимальний рівень вхідного сигналу: 2 мВ

- розрядність ЦАП: 7

- максимальний рівень вихідного сигналу: 4,5 В

Алгоритм обробки

де ,,, - вхідні значення з АЦП.

- вихідні значення з ЦАП.

2. Аналіз існуючих рішень

В електроніці будь-який фільтр, що обробляє цифровий сигнал з метою відокремлення або придушення певних частот цього сигналу цифрові фільтри можна розділити на два класи: до першого типу відносять фільтри з нескінченною імпульсною характеристикою (рекурсивний фільтр, НІХ-фільтр), а до другого із скінченною імпульсною характеристикою (нерекурсивний фільтр, СІХ-фільтр).

Перевагами цифрових фільтрів є:

· Висока точність (точність аналогових фільтрів обмежена допусками на елементи).

· На відміну від аналогового фільтру передаточна функція не залежить від дрейфу характеристик елементів.

· Гнучкість налаштування, легкість зміни.

· Компактність - аналоговий фільтр на дуже низьку частоту (долі герца, наприклад) вимагав би надзвичайно громіздких конденсаторів або індуктивності.

Недоліками цифрових фільтрів є:

· Важкість роботи з високочастотними сигналами. Смуга частот обмежена частотою Найквіста, рівною половині частоти дискретизації сигналу.

· Важкість роботи в реальному часі - обчислення мають бути завершені протягом періоду дискретизації.

· Для більшої точності та високої швидкості обробки сигналів потрібен не тільки потужний процесор, але і додаткове, можливо високовартісне, апаратне забезпечення у вигляді високоточних та швидких ЦАП і АЦП.

Сьогодні цифрові фільтри застосовуються практично всюди, де потрібна обробка сигналів, зокрема у спектральному аналізі, обробці зображень, обробці відео, обробці мови та звуку і багатьох інших додатках.

3. Розробка структурної схеми пристрою цифрової фільтрації

Обґрунтування вибраного варіанту структурної схеми:

Розглянемо основні види структурної схеми пристрою цифрової фільтрації:

1. Перша схема зображена на рисунку 1 являє собою фільтр з зовнішнім АЦП. Даний варіант являється найбільш містким по елементний базі із запропонованих нижче.

Рисунок 1.

2. На рисунку 2 зображено реалізацію цифрового фільтру із комутатором та зовнішнім АЦП та ЦАП. Реалізація має перевагу у мінімізації, але потрібно додатково налаштовувати комутатор.

Рисунок 2.

3. На рисунку 3 зображено схему реалізації фільтра на мікроконтролері із вбудованим АЦП у контролер. Дана реалізація являється однією із простіших реалізацій та найбільш доступною, адже не потрібно вибирати АЦП бо він вбудований в МК.

Рисунок 3.

Розглядаючи дані варіанти, для реалізації технічного завдання було прийнято рішення використовувати мікропроцесор компанії Atmel - AVR ATmega16. Даний тип мікросхеми широко поширений та економічно доступний у нашій країні та має усі необхідні нам характеристики.

Запропонований тип побудови даного цифрового фільтру допоможе нам вирішити одразу декілька проблем:

1. Малі габарити порівняно з пристроями із зовнішніми фільтрами.

2. Зменшення споживчої енергії.

4. Вибір мікроконтролера

Розглянемо існуючі мікроконтролери та їх короткі технічні характеристики, для того щоб визначити продукція, якого виробника краще всього підходить для реалізації нашого технічного завдання

Фірма Siemens внесла безсумнівну своєрідність у розвиток сімейства MCS-51, випустивши мікроконтролери серії C500, які є по суті найскладнішими МК 51-го сімейства в світі. Ці мікроконтролери побудовані на основі архітектури МК 8051, доповненою різноманітною і досить складною периферією, серед якої можна відзначити:

- 10-розрядні АЦП;

- 6-канальний 10-розрядний ШІМ для управління електродвигунами постійного струму;

- 29-канальний ШІМ;

- 8 DPTR;

- апаратний блок множення 16х 16 і ділення 32/16;

- блок завантажувача програмної пам'яті (БЗПП).

Atmel сімейство 10-розрядних AVR-мікроконтролерів з RISC-архітектурою забезпечує швидкодію виконання програми та обробки даних у багато разів більше в порівнянні з традиційною CISC-архітектурою. Відмінними рисами сімейства AVR є наявність великого набору аналогових компонентів і цифрових периферійних пристроїв спільно з вбудованим програмованим ЕППЗУ і флеш-пам'яттю, що значно підвищує гнучкість, усуваючи вузькі місця зовнішнього доступу до пам'яті і забезпечуючи збільшення програми і безпеку даних. Діапазон серій починається з tinyAVR ™ (1 кБ флеш-пам'яті) і закінчується megaAVR ™ (до 128 кБ флеш-пам'яті).

Мікропроцесори компанії Motorola розділяються на сімейства 16 - і 24-розрядних мікропроцесорів з фіксованою точкою - DSP - 560xx, - 561xx, - 563xx,-566xx, 568xx і мікропроцесори з плаваючою точкою - DSP - 960xx.

Розглянемо 24-х розрядні мікропроцесори з фіксованою точкою сімейства DSP 560xx. Ці мікропроцесори є першими представниками сигнальних мікропроцесорів компанії Motorola. Архітектура мікропроцесорів орієнтована на максимізацію пропускної здатності в додатках DSP з інтенсивним обміном даними. Це забезпечується завдяки розширюванню архітектури зі складною вбудованою периферією і універсальній підсистемі вводу / виводу. Дані властивості, а також низьке енергоспоживання мінімізують складність, вартість і строки розробки прикладних систем на базі мікропроцесорів DSP56000/DSP56001.

Мікропроцесори працюють на частоті 33МГц і забезпечують продуктивність близько 16 MIPS, що дозволяє виконувати швидке перетворення Фур'є по 1024 відлікам за 3,23 мс.

Texas Instruments - сімейство 16-розрядних мікроконтролерів. Система команд має Фонейманівську архітектуру, з єдиним адресним простором для команд і даних. Пам'ять може адресуватися як побайтово, так і послівно. Порядок зберігання

16-розрядних слів - від молодшого до старшого (англ. little-endian). Процесор містить

16-розрядних ортогональних регістрів. Регістр R0 використовується як програмний покажчик (англ. Program Counter - PC), реєстр R1 як покажчик стека (англ. Stack Pointer - SP), реєстр R2 як регістр статусу (англ. Status Register - SR), а R3 як спеціальний регістр іменований генератор констант (англ. Constant Generator - CG), R2 також може використовуватися в якості генератора констант. Генератор констант використовується для скорочення загальної довжини команди внаслідок неявного уявлення константи в коді операції. Регістри з R4 по R15 використовуються як регістри загального призначення. Інструкції мають як 8-бітну (байт), так і 16-бітну (слово) форму обробки операндів. Біт B / W управляє цим ознакою.

5. Обґрунтування вибраного мікроконтролера

Під час огляду мікропроцесорних пристроїв, виникла задача вибору найбільш відповідного мікроконтролера. Рішення даної задачі було знайдено при розгляді мікропроцесорів компанії AVR. Для реалізації технічного завдання було прийнято рішення використовувати мікропроцесор компанії AVR ATmega8.

Мікроконтролер ATMega8 містить ідеальне поєднання ціни, функціональності і простоти застосування в проектованих електронних пристроях. Для прошивки мікроконтролера ATMega8 не потрібно складного спеціалізованого обладнання - програматори для ATMega8 прості в побудові та можуть бути виготовлені самостійно.

Рисунок 4. Структурна схема мікроконтролера ATMega8

6. Характеристики контролера ATmega8

AТmega8 являє собою 8-розрядні мікроконтролери з 8 Кбайтами внутрішньосистемної програмованої Flash пам'яті. Він володіє наступними характеристиками:

8-розрядний високопродуктивний AVR мікроконтролер з малим споживанням

Прогресивна RISC архітектура

1. 130 високопродуктивних команд, більшість команд виконується за один тактовий цикл,

2. 32 8-розрядних робочих регістра загального призначення

Повністю статична робота

3. Продуктивність наближається до 16 MIPS (при тактовій частоті 16 МГц)

4. Вбудований 2-циклової перемножітель

Незалежна пам'ять програм і даних

1. 8 Кбайт всередині системно програмованої Flash пам'яті (In-System Self-Programmable Flash):

-Забезпечує 1000 циклів стирання / запису

- Додатковий сектор завантажувальних кодів з незалежними битами блокування

- Внутрішньосистемний програмування вбудованої програмою завантаження

- Забезпечено режим одночасного читання / запису (Read-While-Write)

2. 512 байт EEPROM:

- Забезпечує 100000 циклів стирання / запису

3. 1 Кбайт вбудованої SRAM

- Програмована блокування, що забезпечує захист програмних засобів користувача

Інтерфейс JTAG (сумісний з IEEE 1149.1)

1. Можливість сканування периферії, відповідна стандарту JTAG

2. Розширена підтримка вбудованої налагодження

3. Програмування через JTAG інтерфейс: Flash, EEPROM пам'яті, перемичок і бітов блокування

Вбудована периферія

1. Два 8-розрядних таймера / лічильника з окремим попередніми дільником, один з режимом порівняння

2. Один 16-розрядний таймер / лічильник з окремим попередніми дільником і режимами захоплення і порівняння

3. Лічильник реального часу з окремим генератором

4. Чотири канали PWM

5. 8-канальний 10-розрядний АЦП

6. Байт-орієнтований 2-дротовий послідовний інтерфейс

7. Програмований послідовний USART

8. Послідовний інтерфейс SPI (ведучий / ведений)

9. Програмований сторожовий таймер з окремим вбудованим генератором

10. Вбудований аналоговий компаратор

Спеціальні мікроконтролерні функції

1.Сброс по подачі живлення і програмований детектор короткочасного зниження напруги живлення

2.Встроенний калібрований RC-генератор

3. Внутрішні і зовнішні джерела переривань

4. Шість режимів зниженого споживання: Idle, Power-save, Power-down, Standby, Extended Standby і зниження шумів ADC

Висновки I / O і корпусу

23 програмовані лінії введення / виводу

28-вивідний корпус PDIP і 32-вивідний корпус TQFP

Робочі напруги 2.7 - 5,5 В

Робоча частота 0 - 16 МГц (ATmega8) 0-8 МГц ATmega8L

7. Архітектура і призначення виводів мікросхеми

Рисунок 5. Розташування виводів контролера ATmega8

Рисунок 6. Архітектура моделі ATmega8

8. Структура та управління АЦП в контролері ATmega8

Мікроконтролер ATmega8 має 10-розрядний АЦП, який має такі характеристики:

- працює з тактовою частотою в діапазоні від 50 до 200 кГц; - має час перетворення 65-250 мкс; - максимальна роздільна здатність 15 перетворень в секунду; - містить 8 мультиплексованих каналів; - включає в себе 2 диференціальних канали з вбудованим підсилювачем, який має 3 фіксованих коефіцієнта підсилення: 1, 10, 200; - діапазон вхідного сигналу: 0 ... Uп; - має два режими роботи: одноразового перетворення та циклічного перетворення.

Рисунок 7. Структурна схема вбудованого АЦП в AVR ATmega8

Даного АЦП цілком достатньо для перетворення вхідного аналогового сигналу в цифровий, оскільки верхня межа частотного діапазону, в якому змінюється сигнал, що надходить з виходу аналогового фільтра, становить 300 Гц. При цьому частота дискретизації повинна бути не менше 2Fв, а АЦП може обробляти сигнал з fт до 200 кГц. При максимальній тактовій частоті АЦП ми отримуємо високу точність обробки сигналу, яка достатня для реалізації даних цілей.

Для ініціалізації вбудованого АЦП необхідно встановити регістр ADCSRA, ADMUX і SFIOR згідно з вимогами завдання. Для цього використаємо табличні значень регістрів МП.

Рисунок 8. Табличні значення регістрів мікроконтролера ATmega8

Ініціалізація регістру ADCSRA виконується наступним чином:

Біт 7 ADEN ="1" виконується включення АЦП.

Біт 6 ADSC ="1" виконується запуск першого перетворення в режимі неперервного перетворення.

Біт 5 ADFR дозволяє вибрати режим роботи АЦП.

Біт 4 ADIF галочка, яка виконує переривання, вона встановлюється при закінченні перетворення.

Біт 3 ADIE="1" виконує дозвіл переривання по закінченню перетворення.

Біти 2…0 ADPS2..0="010" встановлення дільника частоти на 16, тоді при тактовій частоті контроллера 2 МГц, частота тактів АЦП буде становити 125 кГц, що збільшить точність перетворення.

Ініціалізація регістру ADMUX виглядає так:

Біти 7,6 REFS1:REFS0= "11" при цьому в якості опорної напруги використовується внутрішнє джерело із Uоп = 2,56 В.

Біт 5 ADLAR визначає результат перетворення вирівнювання по лівій границі 16-ти розрядного слова.

Біти 3..0 MUX4..0 керують вхідним мультиплексором.

Ініціалізація регістру SFIOR виглядає так:

Біти 7..5 ADTS2..0="000" визначають режим безперервного перетворення, в процесі виконання якого існує можливість змінювати вміст розрядів MUX2..0, що дозволяє реалізувати послідовне перетворення сигналів декількох каналів.

Біт 4 ADHSM="0" при "1" збільшує швидкість роботи АЦП.

9. Вибір цифро-аналоговий перетворювача (ЦАП)

цифровий фільтр мікропроцесорний алгоритм

Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) призначений для перетворення числа, визначеного, як правило, у вигляді двійкового коду, у напругу чи струм, які пропорційні значенню цифрового коду. Схемотехніка цифро-аналогових перетворювачів дуже різноманітна. Крім цього, ІМС цифро-аналогових перетворювачів класифікуються за наступними ознаками:

· За видом вихідного сигналу: зі струмовим виходом та виходом у виді напруги

· За типом цифрового інтерфейсу: з послідовним уведенням та з паралельним уведенням вхідного коду

· За кількістю ЦАП на кристалі: одноканальні та багатоканальні

· За швидкодією: помірної та високої швидкодії

Основні параметри ЦАП:

Точність перетворення і якість роботи ЦАП характеризують такі параметри:

- відносна роздільна здатність

- абсолютна роздільна здатність,

- абсолютна похибка перетворення,

- нелінійність перетворення,

- диференціальна нелінійність,

- швидкість перетворення (час одного перетворення) і максимальна частота перетворення.

Для реалізації технічного завдання можна вибрати ЦАП фірми MAXIM МАХ 5304, з такими параметрами:

Напруга живлення: +5В; Швидкодія 185 MSPS; Час перетворення 10 мкс; Потужність споживання 150 мВт.

Рисунок 9. Функціональна схема MAX5304

Рисунок 10. Розташування виводів

10. Розробка блок-схеми алгоритму і програми його реалізації

Рисунок 11. Алгоритм роботи програми

11. Лістинг програми

//Використані бібліотеки

#include <mega8.h>

// Початок програми

void GlobalInitialize(void) ініціалізація портів введення виведення даних

{

// Налаштовуємо порти:

DDRB = 0b00000000; // Усі виводи порту В налаштовуємо на вхід (0 - вхід, 1 - вихід)

DDRC=0b11111111; // Усі виводи порту С налаштовуємо як вихід (0 - вход, 1 - вихід)

PORTC=0b00000000; // Обнуляємо порт С до початку виконання програми

// Налаштування вбудованого АЦП:

if (ADMUX==0x01)

{

ADMUX=0x00; // Переключити вхід ADC0

PORTB=ADCW; // Відображати ADCW число на PORTB

ADCSRA|=0x40; // Почати наступне перетворення

}

else

{ ADMUX=0x01; // Переключити вхід ADC1

PORTD=ADCW; // Відображати ADCW число на PORTD

ADCSRA|=0x40; // Почати наступне перетворення

}

//ініціалізація SPI інтерфейсу передачі даних

void init_SPI(void){

DDRB = (1 " MOSI)|(1 " CLK); //порт В виходи MOSI,CLK конфигурируємо як виходи

SPCR = (1"SPIE) //переривання по закінченню передачі дозволені

|(1"SPE) //інтерфейс SPI вкл

|(1"MSTR) //master - ведучий

|(1"DORD) //DORD - направлення передачі даних. Якщо встановлений, то передача іде з молодшого біта, якщо скинутий - ізі старшого.

/****//CPOL = 0, CPHA = 0 настройки під max504***/

|(0"CPOL)|(0"CPHA) //CLK=0, CPHA - якщо встановлений, передача і прийом біту виконується по зворотньому фронті, якщо скинутий - по прямому.

|(0"SPR1)|(1"SPR0); //переддільник F_OSC/16

}

//отримання та обробка значення АЦП

unsigned int ReadADC()

{

unsigned int TMP;

unsigned int ADC;

ADCSRA |= 1"ADSC; //запустити АЦП на перетворення

if (!(ADCSRA & (1"ADIF)))//прапорець закінчення перетворення

//якщо перетворення завершилося

{

TMP=ADCH;

TMP=(TMP"8);

TMP=TMP + ADCL;

ADCSRA=(ADCSRA | (1"ADSC)); //запуск АЦП знову

}

ADC=TMP;

CLRBIT(ADCSRA,ADEN); //виключити АЦП

return ADC;

}

//ініціализація порту D для роботи із ЦАП МАХ 5304

void init_MAX(void){

//DDRD = 0xFF; //конфігуруємо порт D весь на вивід

DDRD = 0b00011111; //конфігуруємо PD0-PD1 на вивід

PORTD = 0b00011111; //уст. 1 на выводах MAX1-2? 1 - CLR

//PORTD = (1"MAX1)|(1"MAX2);//встановлюємо 1 на виводах MAX1-2

}

//відправка даних по шині SPI(передача даних ЦАП)

void send_SPI (unsigned char data){

SPDR = data; //відправляємо дані в рег.збереж.даних

while(!(SPSR & (1"SPIF))){} // чекаємо встановлення прапорця SPIF регістру SPSR в 0 = чекаємо кінця передачі

}

//Головна функція

int main (void)

{

unsigned char i;

init_ADC(); //ініціалізація АЦП

init_SPI(); //ініціалізація SPI

init_MAX(); //ініціалізуємо порти керування ЦАП

sei(); //глобально дозволяємо переривання

while(1){

if (adc_counter > 1) {

for(i=0; i<4; i++){

ADMUX = chADC[i];//мультиплексуємо входи 1-2АЦП ADC_1,ADC_2,ADC_3,ADC_4

PORTD = (0"chMAX[i]); //активуємо відповідну. ЦАП МАХ 1-2 (!!!ЦАП активується лог.0)

value = adc_vol/adc_counter; //вичисляємо середнє значення за adc_counter циклів

send_SPI(value); //відправлення на ЦАП МАХ 504

PORTD = (0"ClrMAX); //обнулення ЦАП

PORTD = (1"chMAX[i])|(1"ClrMAX); //откл ЦАП МАХ с 1го по 4й та відбій збросу

adc_counter = 0; //уст.в 0 змінних

adc_vol = 0;

}

}

}

return 0;

12. Енергоспоживання

Згідно з наведеною принципової схеми максимальне енергоспоживання згідно тех.завдання складе в активному режимі

МП = 3.6mA

LM358 4 * 0.7mA = 2.8мА

MAX5304 4 * 140mkA = 0.56мА

Отже, додавши ці значення отримаємо, що загальне енергоспоживання схеми становить:

Езаг. =3.6мA+2.8 мА +0,56 мА=6.96мА

13. Підсилювач

На виході схеми ставимо операційний підсилювач.

Оскільки вихідна напруга з AD9543 становить максимум 5.5 В (для розрахунків приймемо 5В з запасом), то коефіцієнт підсилення DA1.2 становить:

К DA1.2 = Uвих/ Uвх,

де Uвих=5В.

К=5В/0.003В=1666раз

Визначимо номінали опорів за наступною формулою:

К DA1.2=1+R2/R1

R2=(К DA1.2-1)R1,

Приймемо R1=23Ом

R2=(1666-1) 23Ом=38295Ом=38 кОм (за рядом Е 24)

R3=R1=23Ом

Висновок

В курсовому проекті було розроблено багатоканальну мікропроцесорну систему на базі мікроконтролера фірми AVR ATmega8. Також теоретично обґрунтувала вибір елементної бази та навела приклади аналогічних рішень. Даний пристрій володіє високою точністю перетворення та має малі габарити, вагу та невелике енергоспоживання, що робить його економічно вигідним враховуючи також те, що вартість вибраних компонентів невелика. В даному проекті приведені всі необхідні розрахунки та детально обґрунтовано вибір елементної бази а саме: фільтру низьких частот, АЦП, МП, ЦАП; наведено усі необхідні графічні матеріали та алгоритм програми разом з його реалізацією. Робота виконана у повному обсязі.

Література

1. Айфичер Э.С., Джервис Б.У. Цифровая обработка сигналов. - М. :

Вильямс, 2004. - 992с.

2. Антонью А. Цифровые фильтры. Анализ и проектирование.- М. : Радио и связь, 1983. - 264с.

3. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов / Л.М. Гольденберг, Б.Д. Матюшкин, М.Н. Поляк. - М. : Радио и связь, 1990. - 256с.

4. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры семейства Mega фирмы Atmel. - М. : Додэка XXI, 2007. - 592с.

5. Малинин Г.В., Лазарева Н.М. Синтез цифровых фильтров: руководство к курсовой работе. - Чебоксары: Чуваш. ун-т, 2006. - 68с.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Математичний опис цифрових фільтрів, їх структурна реалізація, етапи розроблення. Візуалізація вхідного сигналу, методика та напрямки аналізу його частотного складу. Розробка специфікації та синтез цифрового фільтра. Фільтрація вхідного сигналу.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.06.2013

  • Проектування каналу збору аналогових даних реальної мікропроцесорної системи, який забезпечує перетворення аналогового сигналу датчика - джерела повідомлень в цифровий код. В такому каналі здійснюється підсилення, фільтрація і нормування сигналу.

    курсовая работа [305,8 K], добавлен 18.09.2010

  • Обробка аналогового сигналу, розробка схеми, необхідної для коректного під’єднання до аналогового цифрового перетворювача (АЦП). АЦП як пристрій, який перетворює аналоговий сигнал на вході у цифровий сигнал на виході. Вибір датчика, опис роботи системи.

    курсовая работа [1,7 M], добавлен 16.09.2010

  • Техніко-економічне обґрунтування доцільності розробки структурної та електропринципової схеми мікропроцесорної метеостанції. Обґрунтування вибору мікроконтролера, перетворювача рівня сигналу, датчиків відносної вологості, атмосферного тиску, температури.

    дипломная работа [940,1 K], добавлен 06.03.2010

  • Геометричні перетворення зображення. Опис функцій його поліпшення, фільтрації, сегментації. Усунення його розмитості за допомогою алгоритму сліпої деконволюції та фільтру Вінера. Імітація (Motion Blur) розмитості рухом та відновлення розмитого зображення.

    курсовая работа [15,2 K], добавлен 05.02.2015

  • Розробка мікропроцесорної системи управління роботом з контролем переміщення на базі мікроконтролера AT89C51. Розробка і опис структурної схеми мікропроцесорної системи. Відстань між світлодіодом і фототранзистором. Розробка алгоритмів програми.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.04.2013

  • Методика синтезу цифрових фільтрів з кінцевими імпульсними характеристиками частотною вибіркою. Розрахунок основних елементів цифрового фільтру, АЧХ та ФЧХ цифрового фільтру. Визначення часу затримки при проходженні сигналу, структурна схема фільтру.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 28.10.2011

  • Загальні відомості про гідромашини, їх класифікація, енергетичні характеристики та види гідродвигунів. Особливості методики перевірки гідромоторів: етапи проведення, аналіз результатів. Вибір мікроконтролера, вбудованого аналого-цифрового перетворювача.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 06.03.2010

  • Розробка схеми зв’язку абонентського доступу. Проект включення цифрової автоматичної телефонної станції в телефонну мережу району. Структура побудови цифрової системи комутації. Розрахунок зовнішнього телефонного навантаження та необхідного обладнання.

    курсовая работа [307,6 K], добавлен 08.11.2014

  • Аналіз способів та засобів цифрової фільтрації сигналів. Розробка структурної схеми інфрачервоного локатора для сліпих. Вибір мікроконтролера, карти пам’яті та мікросхеми, їх основні характеристики. Показники економічної ефективності проектного виробу.

    дипломная работа [2,1 M], добавлен 12.06.2013

  • Огляд принципів роботи та будови аналого-цифрового перетворювача, його функціональна та електрична принципова схема. Призначення паралельного порту, опис інтерфейсу Cetronics. Розробка програмного забезпечення. Оцінка техніко-економічного рівня приладу.

    дипломная работа [763,5 K], добавлен 09.06.2010

  • Загальна характеристика мікроконтролерів сімейства AVR фірми Atmel, складання структурної схеми електронних годинників та інформаційного табло. Розробка мікропроцесорної системи для багатоканального інформаційного табло на основі даного мікроконтролера.

    дипломная работа [2,7 M], добавлен 12.12.2010

  • Загальний огляд існуючих первинних перетворювачів температури. Розробка структурної схеми АЦП. Вибір п’єзоелектричного термоперетворювача, цифрового частотоміра середніх значень в якості аналого-цифрового перетворювача, розрахунок параметрів схеми.

    курсовая работа [30,5 K], добавлен 24.01.2011

  • Розробка схеми приймача з цифровою обробкою інформації і обгрунтування вимог до нього. Аналіз аналого-цифрового перетворювача і вимоги до цього важливого елемента приймального тракту. Елементна база малошумлячого підсилювача. Знижка коефіцієнту шуму.

    реферат [570,6 K], добавлен 18.02.2010

  • Геометричні перетворення зображення, його аналіз та шляхи покращення, принципи фільтрації і сегментації. Усунення розмитості зображення за допомогою алгоритму сліпої деконволюції. Імітація (Motion Blur) розмитості рухом. Відновлення розмитого зображення.

    контрольная работа [1,1 M], добавлен 05.02.2015

  • Розробка мікропроцесорного пристрою збору, обробки та відображення інформації, його структурна та принципова електрична схема. Вибір та характеристики диференційного підсилювача, мікроконтролера, цифро-аналогового перетворювача, індикаторного модуля.

    курсовая работа [489,6 K], добавлен 18.11.2011

  • Класифікація цифро–аналогових перетворювачів. Технічні характеристики та призначення основних блоків перетворювача з матрицею постійного імпедансу. Діаграма функції перетворення, частота перетворення зміни коду. Ідентифікація та корекція похибок.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 15.10.2013

  • Загальна характеристика метеорологічних приладів: термометрів, барометрів, психрометрів, гігрометрів. Розробка електричної принципової схеми мікропроцесорної метеостанції, розрахунок її надійності. Вибір мікроконтролера і датчиків, монтаж друкованих плат.

    дипломная работа [3,1 M], добавлен 13.06.2012

  • Аналіз існуючої схеми і ліній зв’язку. Існуюча схема організації каналів тональної частоти. Порівняння аналогової та цифрової системи передачі. Економічне обґрунтування переоснащення. Обґрунтування вибору цифрової апаратури, показники "DX-500ЗТ".

    дипломная работа [366,4 K], добавлен 18.02.2014

  • Побудова графіка функції первинного перетворювача для системного датчика температури. Визначення максимальної похибки нелінійності характеристики. Лінеаризація НСХ перетворювача. Вибір і обґрунтування принципу роботи вузла аналого-цифрового перетворення.

    дипломная работа [331,1 K], добавлен 07.06.2014

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.