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
внесения задержки в выполнении программы.
Текст программы приведён в приложении А.
8. Тестирование системы
Система моделировалась и тестировалась в Proteus. Для тестирования подобных систем существуют такие среды как Multisim и Avr Studio, но Multisim не поддерживает микроконтроллеры, а AVR Studio предназначена для микроконтроллеров AVR.
Тестируемая схема имеет следующий вид:
Рисунок 8.1 - Тестируемая схема в Proteus
Принципиальная схема приведена на чертеже СевНТУ 7.091501.38. Э3
В качестве источника входного сигнала используется потенциометр с возможностью интерактивного изменения напряжения (имитация аналогового сигнала). Также на схеме присутствуют:
а) АЦП с сигма-дельта архитектурой LTC2440 (диапазон измеряемых сигналов, определяемых опорным напряжением равен - 5В - +5В);
б) однокристальный микроконтроллер PIC16F882;
в) преобразователь уровней для RS232 MAX232;
г) виртуальный терминал;
д) оiиллограф;
е) кварцевый генератор;
ж) подтягивающий резистор R7 номиналом 10кОм;
з) конденсаторы;
и) операционный усилитель AD8571AS в дифференциальном включении с коэффициентом усиления по напряжению Ku=20 поскольку диапазон входных сигналов - 250мВ - +250мВ;
к) резисторы R1-R6 - мостовая схема (R1=10кОм, R2=10кОм, R3=1кОм, R4=20кОм, R5=20кОм, R6=1кОм)
л) светодиод.
Результат работы системы выводится на виртуальный терминал, также уровни выходных и входных сигналов можно отследить на оiиллографе.
Тест №1 - с помощью потенциометра установим напряжение 5В и нажмём кнопку "Старт".
Результат измерения:
Рисунок 8.2 - Состояние виртуального терминала после выполнения теста №1
Сигналы на оiиллографе отображаются следующим способом (сверху вниз): входной сигнал; земля; выходной сигнал; земля.
Шкала деления 1: 1 (одна клетка соответствует одному вольту).
Рисунок 8.3 - Оiиллограмма теста №1
Результат соответствует ожиданиям
Тест №2 - с помощью потенциометра будем изменять напряжение от 0,5 В до 4,5В. Результат измерения:
Рисунок 8.3 - Состояние виртуального терминала после выполнения теста №2
Рисунок 8.4 - Оiиллограмма теста №2
Система корректно отобразила значение напряжения. Поскольку напряжение изменялось вручную с помощью потенциометра, разница между значениями сигнала получилась неодинаковой. Тест №3 - выполним то же испытание, что и в тесте №2, но в нескольких случаях сделаем шаг изменения меньше 0.15В. Система не должна реагировать на такие изменения напряжения
Рисунок 8.5 - Состояние виртуального терминала после выполнения теста №3
Рисунок 8.6 - Оiиллограмма теста №3
По оiиллограмме видно, что входной сигнал имеет участки с изменением напряжения на менее чем 0.15В, система не отреагировала на эти изменения. Результаты совпали с ожиданиями.
Тест №4 - подадим на вход сигнал, не соответствующий диапазону АЦП, для этого установим значение входного напряжения, равное 10В. Значение выхода "BUSY" АЦП должно установиться в "1", и загореться светодиод. Это значит, что процесс преобразования не осуществляется.
Рисунок 8.7 - Результат выполнения теста №4
Рисунок 8.8 - Оiиллограмма теста №4
Система корректно отреагировала на неверное значение входного сигнала.
9. Технико-экономическое обоснование системы
9.1 Маркетинговые исследования
9.1.1 Исследование программного продукта
9.1.1.1 Назначение программного продукта
Разрабатываемый программный продукт предназначен для управления системой обработки звуковых аналого-цифровых сигналов, построенной на базе однокристального микроконтроллера, программируемого через порт USB компьютера.
9.1.1.2 Основные свойства программного продукта
Программа будет разработана на языке программирования высокого уровня С.
Свойства, которыми обладает рассматриваемый программный продукт, следующие:
а) приём входного сигнала;
б) аналого-цифровое преобразование;
в) адаптирование аналого-цифрового преобразования;
г) выдача цифровых кодов.
9.1.1.3 Требования к условиям эксплуатации
Данный ПП ориентирован на пользователей, от которых требуются специальных знаний в сфере информационных технологий, в частности базовых знаний о цифровых сигналах и методах их обработки.
Для эксплуатации данного программного продукта необходим стенд, который разрабатывается совместно с этой программой.
9.1.1.4 Конкурентоспособность
Конкуренция - деятельность соперничества нескольких лиц в достижении одной и той же цели. Конкурентоспособность товара - способность товара соперничать с аналогичными товарами других предприятий.
Разрабатываемая программная система "прошивается" в память микроконтроллера.
Поскольку разработка программного продукта преследует кроме целей проектирования, еще и образовательные и исследовательские цели, наглядная демонстрация цифровой обработки сигналов знания учащихся о цифровых сигналах и методах их обработки.
9.1.1.5 Оценка рыночной направленности
Проведем оценку шансов и рисков проектируемого продукта по таблице:
Таблица 9.1 - Оценки шансов и рисков проектируемого продукта
В результате, сложив полученные баллы и определив среднеарифметическую величину, в случае ее превышения значения 5, сделаем вывод о рыночной направленности п