單片機(jī)控制的雙路有源濾波器設(shè)計(jì)
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2 單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)
MAX262芯片的編程輸入總線比較簡單，它包括2條數(shù)據(jù)線D0D1，4條地址線A0～A3，另外還有一條寫允許控制線WR。單片機(jī)采用內(nèi)部有4KB程序存儲器的89C51。它與MAX262芯片構(gòu)成的雙路程序控制濾波器系統(tǒng)硬件配置原理框圖如圖1所示。
本系統(tǒng)采用6264芯片擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器。由于74LS138譯碼器使用89C51 P2口的高三位進(jìn)行地址譯碼，則6264的地址范圍為0000H～1FFFH。
74LS138 譯碼器的輸出Y2作為8279芯片的片選信號CS，其地址范圍為4000H～5FFFH。經(jīng)74LS373鎖存后的地址線A0送到8279的A0地址輸入端，所以選擇5FFFH作為8279的命令口地址，5FFEH作為8279的數(shù)據(jù)口地址。89C51的晶振選用12MHz，其ALE信號經(jīng)4分頻后，得到頻率為500kHz的信號送到8279的CLK輸入端和為時(shí)鐘信號。8279采用中斷方式，占用89C51的外中斷0。8279采用8個(gè)七段LED顯示器，其ALE信號經(jīng)4分頻后，得到頻率為500kHz的信號送到8279的CLK輸入端作為時(shí)鐘信號。8279采用中斷方式，占用89C51的外中斷0。 8279采用8個(gè)七段LED顯示器，其鍵盤按照如下：10個(gè)數(shù)字鍵0～9，1個(gè)小數(shù)點(diǎn)鍵，5個(gè)功能鍵（即用于選擇濾波器的類型，低通、帶通、高通、全通和帶阻濾波），1個(gè)回車鍵，其17個(gè)按鍵。
89C51的WR 控制信號和74LS138譯碼器的Y1輸出信號相與后送到MAX262的WR寫允許控制端，則MAX262的地址范圍為 2000H～3FFFH.MAX262的地址線Ax（即A0～A3）和數(shù)據(jù)線Dx(即D0D1)連接到89C51的P0口低六位，即A0～A3、D0D1 分別連接到P0.0～P0.5。89C51的ALE信號送到MAX262的CLKA和CLKB引腳作為時(shí)鐘信號，即MAX262的外部時(shí)鐘頻率為 2MHz，所以程控濾波器能處理的輸入信號頻率范圍為15kHz～50kHz，通過改變編程數(shù)據(jù)F0～F5實(shí)現(xiàn)64級中心頻率調(diào)節(jié)。
本系統(tǒng)選用模式1實(shí)現(xiàn)低通、帶通和帶阻濾波，模式3實(shí)現(xiàn)高通濾波，模式4實(shí)現(xiàn)全通濾波。其中，濾波器 A和B的高通、帶阻和全通濾波輸出端分別共用 MAX262的HPA、HPB引腳。需要處理的低頻輸入信號分別由MAX262的INA和INB引腳輸入，濾波器A和濾波器B的三個(gè)輸出端分別連接到模擬開關(guān)4052的輸入端，然后由4052的輸出端輸出濾波處理后的信號，即圖1中的OUTA和OUTB兩路輸出信號。4052的地址A1、A0由89C51 的P1.1、P1.0控制，實(shí)現(xiàn)對濾波器類型的選擇。
3 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)方法
（1）編程數(shù)據(jù)獲得方法
MAX262的地址A0～A3與數(shù)據(jù)D0D1的關(guān)系見表1。由表1可見每個(gè)濾波器的工作模式、中心頻率、Q值所需編程數(shù)據(jù)均需要分8次寫入MAX262的內(nèi)部寄存器才能完成設(shè)置。
表1 MAX262的址A0～A3與數(shù)據(jù)D0D1的關(guān)系
| 濾波器A | 濾波器B | ||||||||||
| 數(shù)據(jù)位 | 地 址 | 數(shù)據(jù)位 | 地 址 | ||||||||
| D0 | D1 | A3 | A2 | A1 | A0 | D0 | D1 | A3 | A2 | A1 | A0 |
| M0A F0A F2A F4A Q0A Q2A Q4A Q6A | M1A F1A F3A F5A Q1A Q3A Q5A | 0 0 0 0 0 0 0 0 | 0 0 0 0 1 1 1 1 | 0 0 1 1 0 0 1 1 | 0 1 0 1 0 1 0 1 | M0B F0B F2B F4B Q0B Q2B Q4B Q6B | M1 F1B F3B F5B Q1B Q3B Q5B | 1 1 1 1 1 1 1 1 | 0 0 0 0 1 1 1 1 | 0 0 1 1 0 0 1 1 | 0 1 0 1 0 1 0 1 |
通過文獻(xiàn)[1]給出的fCLK/f0與F0～F5的關(guān)系表格，得到本文根據(jù)fCLK/f0計(jì)算編程數(shù)據(jù)F0～F5的公式，即fCLK/f0與F0～F5的關(guān)系為：
fCLK/f0=40.84+1.57N1 (1)
或，N1為二進(jìn)制數(shù)據(jù)F0～F5對應(yīng)的十進(jìn)制整數(shù)，范圍為0～63共64級。
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