 |
Расчёт быстродействия устройства
|
|
|
|
Быстродействие фильтра в рабочем режиме оценим как время, необходимое для обработки каждого прерывания процессора. Рабочая программа фильтра линейная (не содержит разветвлений), поэтому общее число машинных тактов, требуемых для выполнения программы, получим как сумму машинных тактов всех последовательно выполняемых команд, составляющих рабочий цикл процессора.
Сумма машинных тактов рабочего цикла программы равна 570. При частоте процессора
и 
процессор не успевает выполнить подпрограмму обслуживания прерывания, так как 
, то есть интервал дискретизации 
равен 187 машинным тактам. Необходимо увеличить тактовую частоту микропроцессора до 
и скорректировать слово загрузки в таймер:
получим управляющее слово таймера:
Необходимо провести коррекцию в программе, заменив эти константы.
Принятые ранее решения по аппаратной части и программе изменятся в минимальной степени, если при FCLK МП = 4,8 МГц тактовые импульсы для АЦП и таймера с частотой FCLK АЦП = FCLK Т = 1,2 МГц получить путем деления на четыре в счетном триггере.
Расчет АЧХ и ФЧХ устройства для заданных и реальных значений коэффициентов. Оценка устойчивости устройства
Разностное уравнение проектируемого фильтра в общем виде можно представить следующим образом:
yn = b 20 x n + b 21x n - 1 + b 22x n - 2 - a 21 y n - 1 - a 22 y n - 2
Коэффициенты b2i, a2i определяют характеристики фильтра.
При значениях коэффициентов
b 20 = 0.85; b 21 = 0; b 22 = 1; a 21 = 0; a 22 = 0.85
фильтр имеет АЧХ фазового звена.
Разностное уравнение задает во временной области порядок получения выходной последовательности отсчетов из входной. Приведенное уравнение соответствует однокаскадному цифровому фильтру: каскад вычисляет выходную последовательность yn.
|
|
|
В z-плоскости свойства цифрового фильтра описывает передаточная функция H (z), которая при однокаскадной структуре и для приведенного выше разностного уравнения имеет вид:
При z = e jwT = e j2pfT, где Т = ТД = 1/FД (FД = 8 кГц) сигнал на входе фильтра - синусоида с частотой f и с единичной амплитудой, а функция H (e j2pfT) равна частотной характеристике фильтра, из которой можно получить АЧХ и ФЧХ.
Значения коэффициентов разностного уравнения определяют форму и параметры частотных характеристик, поэтому для выявления влияния их приближенного представления следует рассчитать АЧХ и ФЧХ при заданных (точных) и реальных (приближенных) значениях коэффициентов:
HT (2pf) = ôHТ (e j2pfT) ô и HP (2pf) = ôHР (e j2pfT) ô.
Расчёт заданной 
и реальной 
ФЧХ по формулам:
= arg (HТ (e j2pfT) и 
= arg (HР (e j2pfT))
, 
Для проектируемого фазового звена:
Результаты расчета заданной HT (f) (на графике сплошная красная линия) и реальной HP (f) (на графике пунктирная синяя линия) АЧХ приведены на следующих графиках:
Для сравнения заданной и реальной АЧХ рассмотрим небольшой участок графиков этих характеристик:
Результаты расчета заданной 
(на графике сплошная красная линия) и реальной 
(на графике пунктирная синяя линия) ФЧХ приведены на следующих графиках.
Для сравнения заданной и реальной ФЧХ рассмотрим небольшой участок графиков этих характеристик:
Если все полюсы системной функции 
, т.е. корни уравнения 
, по модулю не превосходят единицы и лежат, таким образом, внутри единичного круга с центром в точке 
, то фильтр будет устойчив.
Для проектируемого фильтра есть только один полюс. При заданных коэффициентах он равен 
, а при реальных (приближенных) коэффициентах 
. Т.е. 
и, следовательно, данный фильтр будет устойчив.
|
|
|
Устройство является устойчивым, потому что полюс z = - 0.9219544 передаточной функции H (z) входит в единичную окружность на z - плоскости.
Заключение
В данном курсовом проекте было разработано МП-устройство. Также была составлена программа, которая обеспечивает работу этого устройства как фазовое звено. Аппаратная часть по возможности была минимизирована, а программа оптимизирована, что обеспечивает работу устройства в реальном масштабе времени. Основой данного устройства являются набор К1821 и АЦП КР572ПВ3, что соответствует заданию.
|
|
|
