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:

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.

|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.

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:KEILTESTBINA51.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 | ----- | |
|. . . . | | | | |

ASSEMBLY COMPLETE. 0 WARNING(S), 0 ERROR(S)
-----------------------
R3(P1(Uk+1)

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

A(P1(Uk+1)

@>3@03@0Uk

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

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)