KURS

Задание.

Создать МП систему управления настройкой приемника. Упрощенная схема приемника изображена на рис. 1.

Рис 1

Контур приемника состоит из индуктивности L_>к> и емкости варикапа VD1. Эта емкость зависит от подаваемого на варикап постоянного напряжения Uупр (зависимость обратнопропорциональная). Выделенное контуром ВЧ напряжение U_>к> детектируется амплитудным детектором (АД) и при настройке на станцию на выходе АД получается сигнал U_>вых>. Необходимо подключить МПС к приемнику так, чтобы МП измеряя величину U_>вых> 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 F_>min>...F_>max>.

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 U_>упр>, которое после ЦАП поступает на варикап для изменения частоты настройки контура. Задача, решаемая МП, состоит в поиске экстремума функции U_>упр>(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 {F_>k>-F_>o>}, то пря изменении F изменяется и U_>k>. МП формирует приращение U_>упр> (может быть и положительным и отрицательным). Происходит сравнение U_>kn>=f(U_>y>) и U_>kn+1>=f(U_>y>+U_>y>).Если U_>kn+1>>U_>kn>, то делается шаг в ту же сторону, в противном случае - в противоположную. Одноэкстремальный вид функции настройки позволяет одновременно осуществить операцию автоматического поиска частоты F_>o>. 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 U_>k>.

2. Структурная схема алгоритма.

3. Математическое описание.

3.1 Исходные данные:

Диапазон частот поиска	F_>min>=1 мГц
	F_>max>=1,5 мГц
Полоса частот	f=3кГц
Параметры варикапа:
Начальное значение частоты контура	F_>k>_>0>=1 мГц
Управляющее напряжение	U_>упр0>=2В
Крутизна характеристики преобразования	S=25 кГц/В
Параметры ЦАП (БИС ЦАП К572ПА1):
Опорное напряжение	U_>ЦАП>=10,24В
Количество разрядов	n=10
Параметры АЦП (AD7575):
Опорное напряжение	U_>АЦП>=2,56В
Количество разрядов	n=8

3.2 Расчёт.

Частота настройки контура зависит от управляющего напряжения следующим образом:

F_>k>=F_>k0>+S(U_>упр>-U_>упр>_>0>) (1)

где F_>k>_>0> — начальное значение частоты контура при U_>упр>=U_>упр0>

S — крутизна характеристики преобразования.

U_>упр>=U_>упр2>-U_>упр1> (2)

Из (1) следует, что

Т.к f=3кГц, то при

F_>1>=F_>min>+f=1000+3=1003 (кГц),  (В)

F_>2>=F_>min>+2f=1006 (кГц)  (В)

U_>упр>=U_>упр2>-U_>упр1>=1,24-1,12=0,12 (В)

_>> (В) — минимальное значение напряжения на входе, которое даёт 1 в младшем разряде кода.

U_>упр>>U_>ЦАП>  десятиразрядный ЦАП подходит для выполнения данной задачи. U_>ЦАП>=0,01 В  на вход надо подавать по 12k импульсов (как бы проскакивая по 12 импульсов сразу), где k — номер шага _>>. 12_>10> = 0000001100_>2>,  2 первых разряда всегда равны 0,  их можно заземлить,  к порту подключается 8 разрядов (старших) и вместо 12 на ЦАП подается 3 (11_>2>=3_>10>).  можно охватить весь диапазон без использования дополнительных разрядов.

_>> — количество шагов для того чтобы пройти всю область настройки.

12∙K_>n>=2004 — нужно 10 разрядов

8∙K_>n>=501 — нужно 8 разрядов.

_>> (В)

Если U_>k> возрастает на постоянно на всей области настройки, то _>> (В)

U_>k>>U_>АЦП>  8^-ми разрядный ЦАП подходит для решения данной задачи.

4. Распределение ресурсов МП системы

Регистр ОЭВМ R2 будет хранить значения U_>упр>, в R3 помещаются значения предыдущего шага U_>k>_>-1>, а в A (аккумулятор) — значения последующего шага U_>k>. 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,  _>>.

5. Подробная структурная схема алгоритма.

6. Программа работы МК.

Кол-во циклов	Метка	Мнемоники	Комментарий
		NAME P78	имя модуля программы
		CSEG AT 0H	абсолютный кодовый сегмент
		ORG 0H	псевдокоманда задания адреса памяти
1		MOV R2, #3	в R2 помещается U_>упр>
1		MOV B, #167	в B помещается количество шагов
1		MOV A P1	в A помещается содержимое U_>k> из порта P1
1		MOV R3, A	в R3 помещается значение U_>k> из A
1	M1:	MOV R4, #135	инициализация счетчика программной задержки
1		MOV A, R2	в A помещается значение U_>упр> из R2
1		MOV P2, A	в порт P2 помещается значение U_>упр> 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_>>0 осуществляется переход на метку M2
1		MOV A, P1	в A записывается U_>k>_>+1> из порта P1
1		sub>B A, R3	из A вычитается R3 (U_>k>_>+1> сравнивается с U_>k>)
2		JC M3	если флаг C=0 (U_>k>_>+1>>U_>k>), то осуществляется переход на метку M3
1		MOV A, P1	в A помещается значение U_>k>_>+1> из порта P1
1		MOV R3, A	в R3 помещается значение U_>k>_>+1> из A
1		INC R2	значение R2 (U_>упр>) увеличивается на 1
1		INC R2	значение R2 (U_>упр>) увеличивается на 1
1		INC R2	значение R2 (U_>упр>) увеличивается на 1
2		DJNZ B, M1	значение B (счетчик шагов) уменьшается на 1 и при B_>>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 (U_>упр>) уменьшается на 1
1		MOV A, R2	в A помещается значение U_>упр> из R2
1		MOV P2, A	в порт P2 помещается значение U_>упр> 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_>>0 осуществляется переход на метку M4
1		MOV A, P1	в A помещается содержимое U_>k>_>+1> из порта P1
1		sub>B A, R3	из A вычитается R3 (U_>k> сравнивается с U_>k>_>+1>)
1		MOV A, P1	в A записывается U_>k>_>+1> из порта P1
1		MOV R3, A	в R3 помещается значение U_>k> из A
2		JC M3	если флаг C=0 (U_>k>>U_>k>_>+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 U_>k>, 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 U_>k>
	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 U_>упр>
	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_>>0 осуществляется переход на метку M2
	MOV A, @R0	в A помещается содержимое ячейки с адресом R0 (U_>k>_>+1>)
	sub>B A, R3	из A вычитается R3 (U_>k>_>+1> сравнивается с U_>k>)
	JC M3	если флаг C=0 (U_>k>>U_>k>_>+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 U_>k>_>+1> из A
	INC R2	значение R2 (U_>упр>) увеличивается на 1
	INC R2	значение R2 (U_>упр>) увеличивается на 1
	INC R2	значение R2 (U_>упр>) увеличивается на 1
	DJNZ B M1	значение B (счетчик шагов) уменьшается на 1 и при B_>>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 (U_>упр>) 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 (U_>k>_>+1>)
	sub>B A, R3	из A вычитается R3 (U_>k>_>+1> сравнивается с U_>k>)
	MOV A, @R0	в A помещается содержимое ячейки с адресом R0 (U_>k>_>+1>)
	MOV R3, A	в R3 помещается значение U_>k>_>+1> из A
	JC M3	если флаг C=0 (U_>k>>U_>k>_>+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. F_>0>=1,25 мГц и при условии что придётся делать один шаг назад.

T=N_>ц1>t_>ц1>+N_>ц2>t_>ц2>+t_>пер>+t_>д>

N_>ц1>=250 — количество шагов в первом цикле

N_>ц2>=1 — количество шагов во втором цикле

t_>ц1>=417 мкс

t_>ц2>=414 мкс

t_>пер>=424 — время перехода из одного цикла в другой

t_>д>=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		sub>B 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		sub>B 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 E	VALUE	ATTRIBUTES

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	-----