IBM PC ile genel amaçlı sayısal filtre gerçeklemesi

Abstract

Son yıllarda işaret işleme alanında büyük gelişmeler olmuştur. Bu gelişmelerde sayısal filtreler önemli bir rol oynamıştır. Bugün pek çok işaret işleme uygulamasında sayısal filtrelere gereksinim duyulmaktadır. Tıbbi ve endüstriyel uygulamalar başta olmak üzere bu uygulamaların çoğunda ele alman işaretler düşük frekanslıdır. Bu nedenle bilgisayar sistemine eklenecek genel amaçlı bir giriş/çıkış kartı kullanılarak gerçeklenecek sayısal filtreler bu tür uygulamalarda rahatlıkla kullanılabilir. Bu çalışmada, sayısal filtre yazılım ve donanımı IBM PC uyumlu bir bilgisayar sisteminde tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla ilk olarak uygun sonsuz impuls yanıtlı sayısal filtre tasarım yöntemi ve sayısal filtre yapısı belirlenmiştir. Ardından filtre katsayılarının ve çarpımların kuantalanması nedeniyle meydana gelen hatalar kayan noktalı aritmetik işlem yapılarak ortadan kaldırılmıştır. Daha sonra sayısal filtrelerin direkt ve ikinci derece modüllerle paralel gerçeklenmesi için gerekli yazılımlar tasarlanmıştır. Bu amaçla örnekleme frekansını, sayısal filtre transfer fonksiyonunun katsayılarını bulan ve sayısal filtreyi çalıştıran olmak üzere üç ana program yazılmıştır. Endüstride sayısal filtreye gerek duyulan ortamlarda kullanılan malzemeye bağlı olarak analog giriş/çıkış kartı ile sayısal işaret işlemci kartları önemli özellikleri ile karşılaştırılabilir. Her iki donanımda da performans arttıkça sayısal filtrenin maliyeti artmaktadır. Fakat bu çalışmada kullanılan çok fonksiyonlu giriş/çıkış kartı daha geniş kullanım alanına sahip olduğu ve daha ucuz olduğu için filtrenin kullanıldığı ortamda sistem maliyetinin daha ekonomik olacağı açıktır. Yapılan ölçümler sonucunda günümüzde yaygın olarak kullanılan IBM PC uyumlu bilgisayar sistemi ve bu çalışmada kullanılan MPIBM4 çok fonksiyonlu giriş/çıkış kartı ile 8. dereceden filtrelerin gerçeklenebildiği ve bu filtrelerle 5kHz' e kadar frekansa sahip işaretlerin sağlıklı bir şekilde filtrelenebildiği görülmüştür. Elde edilen bu frekans değeri, pek çok ölçme ve kontrol uygulamasında işaretlerin çoğunlukla 1kHz civarında olduğu düşünülürse iyi bir değerdir.