Разработка программно-аппаратной системы адаптивного аналого-цифрового преобразования сигналов звукового диапазона на базе однокристального микроконтроллера
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
В»а;
в)модуль аналого-цифрового преобразования;
г)модуль для операций с результатами преобразования;
д)модуль управления
3.5 Принцип иерархии
Принцип иерархии может быть применён частично по отношению к данной системе и проявляется в следующем: подсистема управления вырабатывает управляющие воздействия для подсистемы адаптивного преобразования и подсистемы выдачи результатов.
Рисунок 3.3 - Иллюстрация принципа иерархии
3.6 Принцип функциональности
Функции системы в целом рассмотрены в связи с принципом конечной цели. Рассмотрим функции, входные и выходные данные выделенных подсистем [9].
Функцией подсистемы приёма входных данных является приведение в соответствие диапазона входного сигнала к диапазону аналого-цифрового преобразователя.
Функцией подсистемы аналого-цифрового преобразования является представление аналогового сигнала в цифровом виде для дальнейшей обработки.
Подсистема управления нужна для управления процессом преобразования сигнала и передачи выходных кодов в подсистему выдачи и сохранения результатов.
Подсистема адаптивного преобразования вычисляет частоту дискретизации и сообщает её значение подсистеме аналого-цифрового преобразования и с помощью подсистемы управления передаёт выходные коды в подсистему выдачи и сохранения результатов.
Подсистема выдачи и сохранения результатов сохраняет цифровые коды, полученные от подсистемы адаптивного преобразования.
3.7 Принцип развития
Проектируемая система может быть расширена следующими способами [8]:
а)увеличение каналов поступления звуковых сигналов;
б)увеличение количества аналого-цифровых преобразователей;
в)увеличение количества устройств для сохранения результатов;
г)увеличение количества управляющих устройств.
д)внедрение в систему дополнительных интерфейсов для связи с другими вычислительными устройствами;
е)установка датчиков для приёма других типов сигналов.
3.8 Принцип сочетания централизации и децентрализации
Во множестве выделенных подсистем можно выделить несколько подмножеств (возможно пересекающихся), которые будут обладать достаточно высокой степенью автономности от других подмножеств [8]. Примеры подсистем, обладающих автономностью: а) подсистема обработки параметров сигнала (регулируемый элемент в обратной связи операционного усилителя - необходим для решения задачи масштабирования);
б) подсистема адаптивного преобразования (буферный регистр для предварительного хранения результатов).
С другой стороны, все подсистемы можно реализовать в одном исполняемом модуле, разрешая работу каждой из подсистем посредством подсистемы управления.
3.9 Принцип учета неопределенности и случайностей
Проектируемая система должна предусматривать реакцию на нестандартные ситуации. Учитываются способы обработки некорректных входных данных, исключительных и аномальных ситуаций.
В случае если измеряемая величина оказывается вне диапазона измерений (больше или меньше), то система должна выдавать сообщение об этой ситуации, оставаясь работоспособной.
Также целесообразно предусмотреть в системе защиту от напряжения обратной полярности (может иметь место в случае, если перепутать линии питание и общий).
4. Вариантный анализ способов реализации системы
На основании анализа постановки задачи и системного анализа были сформированы три варианта реализации системы.
Реализация на базе АЦП с прямым способом преобразования;
Реализация на базе АЦП с последовательным способом преобразования;
Реализация на базе АЦП с сигма-дельта архитектурой.
Для реализации задачи необходимо выбрать каким из трёх способов будет реализована система. Для решения данной задачи требуется провести вариантный анализ вариантов решения задачи. Для проведения вариантного анализа воспользуемся методом анализа иерархий.
Для решения задачи методом анализа иерархий необходимо:
Описать проблему и определить необходимую информацию.
Построить иерархию, начиная с вершины (цели - с точки зрения управления) через промежуточные уровни (критерии, по которым зависят последующие уровни) к самому нижнему уровню, который является перечнем альтернатив.
Построить множества матриц парных сравнений для каждого из нижних уровней по одной матрице для каждого элемента, примыкающего сверху уровня. Этот элемент называют направляемым по отношению к элементу, находящемуся на нижнем уровне, т.к. элемент нижнего уровня влияет на расположенный выше элемент. В полной простой иерархии любой элемент воздействует на каждый элемент примыкающего сверху уровня. Элементы любого уровня сравниваются друг с другом относительно их воздействия на направляемый элемент. Таким образом, получается квадратная матрица суждений. Попарные сравнения проводятся в терминах доминирования одного из элементов над другим. Эти суждения затем выражаются в целых и дробных числах. Если элемент доминирует над элементом , то элемент заполняется целым числом, а элемент , заполняется обратным ему числом (т.е. дробным). Если элемент доминирует над элементом , то элемент заполняется целым числом, а элемент , заполняется обратным ему числом (т.е. дробным). Если элемент имеет равное значение с элементом , то элемент и заполняются единицей. Для получения к