Разработка микропроцессорного устройства для систем автоматизации и управления

РАЗРАБОТКАМИКРОПРОЦЕССОРНОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

1. Введение

Цель работы. Разработка функциональной схемы, алгоритма и программы работы микропроцессорного (МП) устройства (МПУ) для систем обработки сигналов.

При выполнении работы студенты проводят анализ технического задания и разрабатывают микропроцессорное устройство, которое должно выполнять заданные функции по обработке входных сигналов, выводить результаты в указанные порты и обеспечивать обмен информацией с персональным компьютером. Индивидуальные варианты, содержащие задания для курсовой работы, выдаются каждому студенту.

2. Задание

2.1. Общие требования

- Разработать функциональную схему устройства (пример в приложении).

- Составить алгоритм работы устройства согласно заданию п. 2.2.

- Разработать программное обеспечение в соответствии с выданным заданием. Язык программирования - ассемблер для МП серии MCS-51.

2.2. Обеспечить цифровую обработку сигналов

2.2.1 Обработка цифровых сигналов:

Y[nT] = f (X1[nT], X2[nT], Y[nT-1T], Y[nT-2T]),

где X1[nT], X2[nT], Y[nT] – входные и выходной (текущие отсчёты) цифровые сигналы блока обработки цифровых сигналов; Y[nT-1T] и Y[nT-2T] – выходной (задержанный) сигнал на 1 и 2 отсчета (т.е. предыдущие значения).

Формат ввода/вывода цифровых сигналов - один байт. Функциональная зависимость Y[nT] указана в индивидуальных заданиях.

2.2.2 Обработка аналогового сигнала (цифровой фильтр):

UВЫХ[nT] = f (UВХ[nT], UВХ[nT-1T], UВЫХ[nT-1T], UВЫХ[nT-2T]).

Входной сигнал UВХ[nT] усилить при помощи программно управляемого усилителя с коэффициентом усиления К. Затем сигнал отфильтровать с помощью программно управляемого ФНЧ с частотой среза F и ввести в MCU, используя 16-ти разрядный АЦП. Полученный цифровой сигнал обработать в MCU по заданной функции UВЫХ .

Для формирования выходного аналогового сигнала (UВЫХ) использовать 16-ти разрядный ЦАП и программно управляемый ФНЧ.

Коэффициент усиления (K) и частота среза ФНЧ (F) передаются от ПК в МПУ по последовательному каналу связи (см. п 2.2.3).

2.2.3 Реализовать связь с ПК посредством последовательного интерфейса USB (мост USB – UART). Скорость обмена информацией интерфейса UART (RS232) задается индивидуально. Рекомендуется использовать режим прерывания MCU при обработке дуплексного обмена данными в последовательном интерфейсе связи. Необходимо принять от персонального компьютера (ПК) и сохранить в оперативной памяти пакет данных размером 200 байт и, затем, передать в ПК пакет данных, содержащий следующие данные (11 байт):

{X1[nT]; X2[nT]; Y[nT]; Y[nT-1T]; Y[nT-2T]; UВХ; UВЫХ}.

Соблюдать форматы передаваемых в ПК данных:

{X1[nT]; X2[nT]; Y[nT]; Y[nT-1T]; Y[nT-2T]} – в формате по 1 байту;

{UВХ[nT]; UВЫХ[nT]} – в формате с плавающей точкой (по 3 байта).

Коэффициент усиления (K) и частота среза ФНЧ (F) передаются от ПК в МПУ в пакете данных, причем коэффициенту К соответствует N-й байт в принятом пакете, а частоте среза F соответствует (40+N)-й байт в пакете, где N - номер студента в списке группы. Форматы K и F – один байт. Также в пакете содержится текстовая информация для вывода на дисплей: размер текста – 32 символа; размещение текста в пакете – с (80+N)-го байта по (80+N+32)-й байт.

Начало работы последовательного интерфейса ввода-вывода активировать при получении первого байта из пакета данных, принимаемого от ПК в МПУ. Если получен весь пакет данных из 200 байт, то следом отправить пакет передаваемых данных от МПУ в ПК. При ошибке приема пакета завершить процедуру приема-передачи, установить бит ошибки формата принятого пакета и отправить в ПК сообщение об ошибке (байт A5h).

2.2.4 Реализовать интерфейс оператора при помощи клавиатуры (не менее 16 клавиш) и двухстрочного дисплея (не менее 32-х символов). При нажатии определенных клавиш на клавиатуре выводить на дисплей параметры, вычисляемые в п.2.2.1 и п.2.2.2.