KURS

KURS

Задание.

Создать МП систему управления настройкой приемника. Упрощенная схема

приемника изображена на рис. 1.

Рис 1

Контур приемника состоит из индуктивности Lк и емкости варикапа VD1.

Эта емкость зависит от подаваемого на варикап постоянного напряжения Uупр

(зависимость обратнопропорциональная). Выделенное контуром ВЧ напряжение Uк

детектируется амплитудным детектором (АД) и при настройке на станцию на

выходе АД получается сигнал Uвых. Необходимо подключить МПС к приемнику

так, чтобы МП измеряя величину Uвых мог воздействовать на варикап с целью

настройки входного контура. МПС должна обеспечить:

— точную настройку на заданную станцию (величина рассогласования по

частоте не должна превышать 3% от ширины полосы контура 2(f,

— поиск станций в диапазоне частот Fmin...Fmax.

1. Описание алгоритма.

Напряжение на контуре детектируется амплитудным детектором (АД),

преобразуется в АЦП в двоичный код и поступает на МП. МП оценивает сигнал и

выдает управляющее напряжение Uупр, которое после ЦАП поступает на варикап

для изменения частоты настройки контура. Задача, решаемая МП, состоит в

поиске экстремума функции Uупр(F). Из всех известных алгоритмов поиска

вследствие малой разрядности МП выбирается метод нулевого порядка - метод

случайного пошагового поиска экстремума с запоминанием верного шага.

Суть алгоритма состоят в следующем. Так как напряжение на контуре

является функцией расстройки {Fk-Fo}, то пря изменении F изменяется и Uk.

МП формирует приращение Uупр (может быть и положительным и отрицательным).

Происходит сравнение Ukn=f(Uy) и Ukn+1=f(Uy+(Uy).Если Ukn+1>Ukn, то

делается шаг в ту же сторону, в противном случае - в противоположную.

Одноэкстремальный вид функции настройки позволяет одновременно осуществить

операцию автоматического поиска частоты Fo. АЦП и ЦАП подсоединяются к МПС

через порты ввода/вывода. Для построения портов ввода/вывода используются

порты Р1 и Р2 ОЭВМ. Это позволяет использовать для ввода/вывода команды

ОЭВМ работы портами. Предположим, что для АЦП осуществляется программная

задержка на время, большее времени преобразования, чтобы избежать ввода еще

одного регистра для опроса сигнала готовности АЦП. Сигнал на ЦАП подается

сразу из ОЭВМ через порт. Однако при регулировании необходимо организовать

программную задержку на время установления переходных процессов в контуре.

Кроме того, для исключения влияния шума на процесс регулирования нужно

установить нижний предел изменения (Uk.

2. Структурная схема алгоритма.

3. Математическое описание.

3.1 Исходные данные:

|Диапазон частот поиска |Fmin=1 мГц |

| |Fmax=1,5 мГц |

|Полоса частот |(f=3кГц |

|Параметры варикапа: | |

|Начальное значение частоты контура |Fk0=1 мГц |

|Управляющее напряжение |Uупр0=2В |

|Крутизна характеристики преобразования |S=25 кГц/В |

|Параметры ЦАП (БИС ЦАП К572ПА1): | |

|Опорное напряжение |UЦАП=10,24В |

|Количество разрядов |n=10 |

|Параметры АЦП (AD7575): | |

|Опорное напряжение |UАЦП=2,56В |

|Количество разрядов |n=8 |

3.2 Расчёт.

Частота настройки контура зависит от управляющего напряжения следующим

образом:

Fk=Fk0+S(Uупр-Uупр0)

(1)

где Fk0 — начальное значение частоты контура при Uупр=Uупр0

S — крутизна характеристики преобразования.

(Uупр=Uупр2-Uупр1

(2)

Из (1) следует, что [pic]

Т.к (f=3кГц, то при

F1=Fmin+(f=1000+3=1003 (кГц), ( [pic] (В)

F2=Fmin+2(f=1006 (кГц) ( [pic] (В)

((Uупр=Uупр2-Uупр1=1,24-1,12=0,12 (В)

[pic] (В) — минимальное значение напряжения на входе, которое даёт 1 в

младшем разряде кода.

(Uупр>UЦАП ( десятиразрядный ЦАП подходит для выполнения данной

задачи. (UЦАП=0,01 В ( на вход надо подавать по 12k импульсов (как бы

проскакивая по 12 импульсов сразу), где k — номер шага [pic]. 1210 =

00000011002, ( 2 первых разряда всегда равны 0, ( их можно заземлить, ( к

порту подключается 8 разрядов (старших) и вместо 12 на ЦАП подается 3

(112=310). ( можно охватить весь диапазон без использования дополнительных

разрядов.

[pic] — количество шагов для того чтобы пройти всю область настройки.

12?Kn=2004 — нужно 10 разрядов

8?Kn=501 — нужно 8 разрядов.

[pic] (В)

Если Uk возрастает на постоянно на всей области настройки, то [pic]

(В)

(Uk>(UАЦП ( 8-ми разрядный ЦАП подходит для решения данной задачи.

4. Распределение ресурсов МП системы

Регистр ОЭВМ R2 будет хранить значения Uупр, в R3 помещаются значения

предыдущего шага Uk-1, а в A (аккумулятор) — значения последующего шага Uk.

В R4 в процессе работы программы будем помещать только N — параметр

программной задержки. В B будет храниться количество шагов для прогона всей

области настройки. Выбираем N=135, т.к время программной задержки равно 400

мкс, а вся процедура реализуется в 3 цикла, ( [pic].

5. Подробная структурная схема алгоритма.

6. Программа работы МК.

|Кол|Метка|Мнемоники |Комментарий |

|-во| | | |

|цик| | | |

|лов| | | |

| | |NAME P78 |имя модуля программы |

| | |CSEG AT 0H |абсолютный кодовый сегмент |

| | |ORG 0H |псевдокоманда задания адреса памяти |

|1 | |MOV R2, #3 |в R2 помещается Uупр |

|1 | |MOV B, #167 |в B помещается количество шагов |

|1 | |MOV A P1 |в A помещается содержимое Uk из порта |

| | | |P1 |

|1 | |MOV R3, A |в R3 помещается значение Uk из A |

|1 |M1: |MOV R4, #135 |инициализация счетчика программной |

| | | |задержки |

|1 | |MOV A, R2 |в A помещается значение Uупр из R2 |

|1 | |MOV P2, A |в порт P2 помещается значение Uупр из A|

|1 | |SETB 3.7 |формирование отрицательного импульса |

| | | |для включения АЦП |

|1 | |CLR 3.7 | |

|1 | |SETB 3.7 | |

|1 |M2: |NOP |оператор задержки |

|2 | |DJNZ R4, M2 |значение R4 (счетчик программной |

| | | |задержки) уменьшается на 1 и при |

| | | |R4[pic]0 осуществляется переход на |

| | | |метку M2 |

|1 | |MOV A, P1 |в A записывается Uk+1 из порта P1 |

|1 | |SUBB A, R3 |из A вычитается R3 (Uk+1 сравнивается с|

| | | |Uk) |

|2 | |JC M3 |если флаг C=0 (Uk+1>Uk), то |

| | | |осуществляется переход на метку M3 |

|1 | |MOV A, P1 |в A помещается значение Uk+1 из порта |

| | | |P1 |

|1 | |MOV R3, A |в R3 помещается значение Uk+1 из A |

|1 | |INC R2 |значение R2 (Uупр) увеличивается на 1 |

|1 | |INC R2 |значение R2 (Uупр) увеличивается на 1 |

|1 | |INC R2 |значение R2 (Uупр) увеличивается на 1 |

|2 | |DJNZ B, M1 |значение B (счетчик шагов) уменьшается |

| | | |на 1 и при B[pic]0 осуществляется |

| | | |переход на метку M1 |

|2 | |AJMP M5 |осуществляется безусловный переход на |

| | | |метку M5 |

|1 |M3: |MOV R4, #135 |инициализация счетчика программной |

| | | |задержки |

|1 | |CLR C |флаг С устанавливается в 0 |

|1 | |DEC R2 |значение R2 (Uупр) уменьшается на 1 |

|1 | |MOV A, R2 |в A помещается значение Uупр из R2 |

|1 | |MOV P2, A |в порт P2 помещается значение Uупр из A|

|1 | |SETB 3.7 |формирование отрицательного импульса |

| | | |для включения АЦП. |

|1 | |CLR 3.7 | |

|1 | |SETB 3.7 | |

|1 |M4: |NOP |оператор задержки |

|2 | |DJNZ R4, M4 |значение R4 (счетчик программной |

| | | |задержки) уменьшается на 1 и при |

| | | |R4[pic]0 осуществляется переход на |

| | | |метку M4 |

|1 | |MOV A, P1 |в A помещается содержимое Uk+1 из порта|

| | | |P1 |

|1 | |SUBB A, R3 |из A вычитается R3 (Uk сравнивается с |

| | | |Uk+1) |

|1 | |MOV A, P1 |в A записывается Uk+1 из порта P1 |

|1 | |MOV R3, A |в R3 помещается значение Uk из A |

|2 | |JC M3 |если флаг C=0 (Uk>Uk+1), то |

| | | |осуществляется переход на метку M3 |

|1 |M5: |NOP |оператор задержки |

| | |END |конец модуля программы |

7. Контрольный пример.

Для просмотра результатов вместо порта P1 будем значения Uk, будут

помещаться во внутреннюю память, начиная с адреса 20H и заканчивая адресом

27H , ( в R0 будет размещаться адрес внутренней памяти и “MOV A, P1”

заменяется на “MOV A, @R0”. Так же уменьшим количество шагов и время

программной задержки.

| |NAME 78 | |

| |CSEG AT 0H | |

| |ORG 0H | |

| |MOV 21H, #1 |задаются значения Uk |

| |MOV 22H, #3 | |

| |MOV 23H, #6 | |

| |MOV 24H, #9 | |

| |MOV 25H, #6 | |

| |MOV 26H, #7 | |

| |MOV 27H, #9 | |

| |MOV R0, #20H|в R0 помещается адрес 20H |

| |MOV R2, #3 |в R2 помещается начальное значение Uупр |

| |MOV B, #10 |в B помещается количество шагов |

| |MOV A @R0 |в A помещается содержимое ячейки с адресом |

| | |R0 |

| |MOV R3, A |в R3 помещается содержимое А (ячейки с |

| | |адресом 20H) |

|M1: |INC R0 |значение R0 (адрес внутренней памяти) |

| | |увеличивается на 1 |

| |MOV R4, #3 |инициализация счетчика программной задержки |

| |MOV A, R2 | |

| |MOV P2, A | |

|M2: |NOP | |

| |DJNZ R4, M2 |значение R4 (счетчик программной задержки) |

| | |уменьшается на 1 и при R4[pic]0 |

| | |осуществляется переход на метку M2 |

| |MOV A, @R0 |в A помещается содержимое ячейки с адресом |

| | |R0 (Uk+1) |

| |SUBB A, R3 |из A вычитается R3 (Uk+1 сравнивается с Uk) |

| |JC M3 |если флаг C=0 (Uk>Uk+1), то осуществляется |

| | |переход на метку M3 |

| |MOV A, @R0 |в A помещается содержимое ячейки с адресом |

| | |R0 |

| |MOV R3, A |в R3 помещается значение Uk+1 из A |

| |INC R2 |значение R2 (Uупр) увеличивается на 1 |

| |INC R2 |значение R2 (Uупр) увеличивается на 1 |

| |INC R2 |значение R2 (Uупр) увеличивается на 1 |

| |DJNZ B M1 |значение B (счетчик шагов) уменьшается на 1 |

| | |и при B[pic]0 осуществляется переход на |

| | |метку M1 |

| |AJMP M5 |осуществляется безусловный переход на метку |

| | |M5 |

|M3: |INC R0 |значение R0 (адрес внутренней памяти) |

| | |увеличивается на 1 |

| |DEC R2 |значение R2 (Uупр) уменьшается на 1 |

| |MOV R4, #3 |инициализация счетчика программной задержки |

| |CLR C |флаг С устанавливается в 0 |

| |MOV A, R2 | |

| |MOV P2, A | |

|M4: |NOP | |

| |MOV A, @R0 |в A помещается содержимое ячейки с адресом |

| | |R0 (Uk+1) |

| |SUBB A, R3 |из A вычитается R3 (Uk+1 сравнивается с Uk) |

| |MOV A, @R0 |в A помещается содержимое ячейки с адресом |

| | |R0 (Uk+1) |

| |MOV R3, A |в R3 помещается значение Uk+1 из A |

| |JC M3 |если флаг C=0 (Uk>Uk+1), то осуществляется |

| | |переход на метку M3 |

|M5 |NOP | |

| |END | |

8. Определение быстродействия программы.

Найдём, сколько времени потребуется для поиска станции, которая

находится в середине диапазона. F0=1,25 мГц и при условии что придётся

делать один шаг назад.

T=Nц1tц1+Nц2tц2+tпер+tд

Nц1=250 — количество шагов в первом цикле

Nц2=1 — количество шагов во втором цикле

tц1=417 мкс

tц2=414 мкс

tпер=424 — время перехода из одного цикла в другой

tд=4 мкс — время ввода начальных данных

( T=250(417+1(414+424+4=104717 мкс

9. Листинг отлаженной программы.

A51 MACRO ASSEMBLER 78 24/12/01

13:46:28 PAGE 1

DOS MACRO ASSEMBLER A51 V5.10

OBJECT MODULE PLACED IN 78.OBJ

ASSEMBLER INVOKED BY: M:\KEILTEST\BIN\A51.EXE 78.A51 DB EP

|LOC |OBJ |LINE|SOURCE | |

| | | | | |

| | | 1 | |NAME P78 |

|----| | 2 | |CSEG AT 0H |

|0000| | 3 | |ORG 0H |

|0000|7A03 | 4 | |MOV R2, #3 |

|0002|75F0A7| 5 | |MOV B, #167 |

|0005|E590 | 6 | |MOV A, P1 |

|0007|FB | 7 | |MOV R3, A |

|0008|7C87 | 8 |M1: |MOV R4, #135 |

|000A|EA | 9 | |MOV A, R2 |

|000B|F5A0 |10 | |MOV P2, A |

| | |11 | | |

|000D|00 |12 |M2: |NOP |

|000E|DCFD |13 | |DJNZ R4, M2 |

|0010|E590 |14 | |MOV A, P1 |

|0012|9B |15 | |SUBB A, R3 |

|0013|400B |16 | |JC M3 |

|0015|E590 |17 | |MOV A, P1 |

|0017|FB |18 | |MOV R3, A |

|0018|0A |19 | |INC R2 |

|0019|0A |20 | |INC R2 |

|001A|0A |21 | |INC R2 |

|001B|D5F0EA|22 | |DJNZ B, M1 |

|001E|0132 |23 | |AJMP M5 |

|0020|7C87 |24 |M3: |MOV R4, #135 |

|0022|C3 |25 | |CLR C |

|0023|1A |26 | |DEC R2 |

|0024|EA |27 | |MOV A, R2 |

|0025|F5A0 |28 | |MOV P2, A |

| | |29 | | |

|0027|00 |30 |M4: |NOP |

|0028|DCFD |31 | |DJNZ R4, M4 |

|002A|E590 |32 | |MOV A, P1 |

|002C|9B |33 | |SUBB A, R3 |

|002D|E590 |34 | |MOV A, P1 |

|002F|FB |35 | |MOV R3, A |

|0030|40EE |36 | |JC M3 |

|0032|00 |37 |M5: |NOP |

| | |38 | |END |

A51 MACRO ASSEMBLER 78 24/12/01 13:46:28

PAGE 2

|SYMBOL |TABLE |LISTING |

|----------|----------|----------|

|-- |--- |-- |

|NAME |T Y P |VALUE |ATTRIBUTES |

| |E | | |

| | | | |

|B. . . . . .|D |ADDR |00F0H |A |

|. . . . . | | | | |

|M1 . . . . .|C |ADDR |0008H |A |

|. . . . | | | | |

|M2 . . . . .|C |ADDR |000DH |A |

|. . . . | | | | |

|M3 . . . . .|C |ADDR |0020H |A |

|. . . . | | | | |

|M4 . . . . .|C |ADDR |0027H |A |

|. . . . | | | | |

|M5 . . . . .|C |ADDR |0032H |A |

|. . . . | | | | |

|P1 . . . . .|D |ADDR |0090H |A |

|. . . . . | | | | |

|P2 . . . . .|D |ADDR |00A0H |A |

|. . . . . | | | | |

|P78. . . . .|N |NUMB | ----- | |

|. . . . | | | | |

REGISTER BANK(S) USED: 0

ASSEMBLY COMPLETE. 0 WARNING(S), 0 ERROR(S)

-----------------------

R3(P1(Uk+1)

R2(UC?@)(R2(UC?@)+3

40

A(P1(Uk+1)

@>3@0Uk

=5B

40

40

A(P1(Uk+1)

@>3@0=5F

=5B

Uk+1>Uk

0G0;>

B=0

R3(P1(Ukупр)(R2(Uупр)+3

да

A(P1(Uk+1)

Программная задержка

R4(135

R2(Uупр)=R2(Uупр)-1

P1(R2(Uупр)

нет

Uk+1>Uk

нет

да

да

A(P1(Uk+1)

Программная задержка

R4(135

P2(R2(Uупр)

Конец

нет

Uk+1>Uk

Начало

B=0

R3(P1(Uk+1)

R5(3

B(167

R3(P1(Uk)