基于MSP430G2211实现的简易信号发生器sa.ppt

1,MSP430G2系列Launchpad作品开发实例教程,实例名称：基于MSP430G2211实现的简易信号发生器 作 者：景振华 制作单位：西安电子科技大学测控工程与仪器系 MSP430单片机联合实验室 制作时间：2011年12月,第一章 作品概述,2,作品基本情况介绍,本作品基于TI的LaunchPad设计了一款简易信号发生器。 选用TI的MSP430G2211这款单片机。 作品采用DDS原理实现信号的产生。 使用PWM调制波模拟DAC，外加一些基本的滤波和放大电路，实现了可产生正弦波、三角波、锯齿波的简易信号发生器。,3,4,作品相关技术参数,系统硬件框图,整个系统硬件主要由TI的LaunchPad、滤波器电路模块、增益控制模块、按键菜单及LED指示灯模块和电源模块组成。,5,6,系统软件框图,整个系统的软件主要有主函数、定时器TA中断函数、按键中断函数三个大的模块组成。,PCB板正面与背面图,正面图,7,背面图,作品实物图,8,第二章 作品硬件系统设计,9,10,Launchpad开发板实物图,TI的Launchpad开发板简介,TI的MSP430G2系列Launchpad开发板是一款适用于TI 最新MSP430G2xx 系列产品的完整开发解决方案。其基于USB 的集成型仿真器可提供为全系列MSP430G2xx 器件开发应用所必需的所有软、硬件。LaunchPad 具有集成的DIP插座，可支持多达20 个引脚，从而使MSP430 Value Line器件能够简便地插入LaunchPad电路板中。此外，其还可提供板上Flash 仿真工具，以直接连接至PC 轻松进行编程、调试和评估。此外，它还提供了从MSP430G2xx 器件到主机PC 或相连目标板的9600 波特率的UART 串行连接。,11,12,MSP430G2系列Launchpad开发板的特性,USB 调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达9600 波特的UART 串行通信速度 支持所有采用PDIP14 或PDIP20 封装的MSP430G2xx 和MSP430F20xx 器件 两个通用数字I/O 引脚分别连接至绿光和红光的LED 灯可提供视觉反馈 两个按钮可实现用户反馈和芯片复位 器件引脚可通过插座引出，既可以方便的用于调试，也可用来添加定制的扩展板,MSP430G2211单片机的资源和功能,16位RISC指令集处理器 128字节RAM(数据)+2K字节Flash存储器（代码） 一个16位TA定时器 内置数控振荡器（DCO），最高频率可达21MHz 9个双向I/O口，每个I/O口都可以作为中断源 自带BOR检测电路，能自动避开上电瞬间的毛刺并产生可靠的复位信号 内置低功耗低频振荡器（VLO） 可通过软件配置的8通道比较器,13,作品中总共使用了三种电源：5V、3.6V、-5V。其中3.6V的产生是在1117-3.3的参考端加了二极管1N5819。-5V由负压产生芯片ICL7660产生。,14,电源模块,PWM模拟DAC原理,PWM调制的本质是改变波形中高电平的比例，实际是波形在一个周期内的“面积”。 如果将PWM调制波进行低通滤波，取出其直流成分（平均值），滤除后的输出电压将线性正比于PWM的占空比。 根据这个原理可以利用PWM输出作为低速DAC使用。,15,滤波电路模块,滤波电路模块由低通滤波电路和高通滤波电路组成。 低通滤波电路主要是对430单片机P1.2（TA0.1）输出的PWM调制波进行滤波，来模拟DAC的功能。,滤波电路模块,R15、R16、R17、C10、C11和C12组成三阶低通滤波器。3dB点为600Hz，可以有效的将信号中的高频成分滤除。 高通滤波器电路。C9和R19组成高通滤波电路，3dB点为362mHz，可以将信号中的直流成分有效的滤除。,16,幅度调节及信号输出模块,电路由运算放大器LM358和一些电阻电容组成的反相放大电路。其中R10是精密可调电位器，方便用户对信号的幅度进行调节。,17,菜单按键和指示模块,18,第三章 作品软件系统设计,19,DDS原理,20,对于一个频率为fout的正弦信号Sout，可以用下式来描述：,其相位为：,现将正弦信号的相位和幅值均进行数字化。,DDS原理,21,用频率为fclk的基准时钟对正弦信号进行抽样,将2切割成2N等份作为最小量化单位，从而得到的数字量 M为：,DDS原理,22,当M取1时，可以得到输出信号的最小频率步进为,由于正弦函数为非线性函数，很难实时计算，一般 通过查表的方法来快速获得函数值。,DDS在作品中的实现,对正弦波的幅值进行量化，幅值选为256。之所以选择256，是由于本作品中生成的1024个点的正弦波相位和幅值量化表中的数值是8位的无符号char型。 在正弦波相位和幅值量化表中存储的数值相对于是以256个时钟为总周期的PWM调制波的高电平值。 1024个量化点正好占用1K字节的存储空间。,23,DDS在作品中的实现,在软件中，DCO的时钟被配置为15.25MHz，但实际测试为15.802368MHz。SMCLK的时钟源为DCOCLK。定时器TA的时钟源为SMCLK。定时器TA的CCR0为256，而且为了得到稳定的幅值，让正弦波的一个点持续输出占空比相同的60个PWM波形。相当于采样频率为： 则最小频率步进为： 当M=2时，相当于在1029Hz的采样率下，一个波形只取了512个点，输出波形为2Hz。所以可得 。利用此原理本作品实现了1到100Hz正弦波的产生。,24,主程序流程图,25,定时器中断服务程序流程图,26,按键中断服务程序流程图,27,I/O口初始化,void Port_init(void) P1SEL|=BIT2;/TA0.1 P1DIR|=BIT2; P1DIR|=(BIT3+BIT4+BIT5); P1OUT|=BIT5;/初始为Sine，点亮相应指示灯 P1OUT/开中断 ,28,系统时钟初始化,void Sys_clock_init(void) DCOCTL = 0x60;/DC0=3 BCSCTL1= 0x8F;/0X88-RSEL=8 DCOCLK=1.6MHz 0X8F-RSEL=15 DCOCLK=15.25MHz for(unsigned int i=0;i65535;i+);/延时，使系统时钟稳定 ,29,定时器TA初始化,void TA_init(void) TACTL|=TASSEL_2+MC_1;/TA时钟源选择SMCLK，增计数模式 TACCTL1=OUTMOD_7;/模式7，PWM输出模式 TACCR0=255; TACCTL0|=CCIE;/打开中断 ,30,定时器TA中断服务程序 产生正弦波,#pragma vector=TIMERA0_VECTOR _interrupt void TA_ISR (void) if(WaveSelect=5)/Sine Count_line+; if(Count_lineSin_line) TACCR1=sinM; M+=Delt_M; if(M=1024) M=M-1024; Count_line=0; ,31,if(WaveSelect=10)/Triangle Count_line+; if(Count_line3) if(Count1405) Count=2810-Count; Rise=0; TACCR1=Count; Count_line=0; return; ,32,定时器TA中断服务程序 产生三角波,if(Rise=0)/三角波下降 if(Count=f_out)Count-=f_out; else Count=f_out-Count; Rise=1; TACCR1=Count; Count_line=0; ,33,定时器TA中断服务程序 产生三角波,if(WaveSelect=15)/Sawtooth Count_line+; if(Count_line6) Count+=f_out; if(Count=1405)Count-=1405; TACCR1=Count; Count_line=0; ,34,定时器TA中断服务程序 产生锯齿波,P1口中断服务程序,#pragma vector=PORT1_VECTOR _interrupt void P1_ISR_KEYS(void) unsigned int i,Keytime1=0,Keytime2=0; unsigned char PushKey; PushKey=P1IFG/开TA中断，允许输出信号 ,35,if(PushKey ,36,P1口中断服务程序,#pragma vector=PORT2_VECTOR _interrupt void P2_ISR_KEYS(void) unsigned int i,Keytime1=0,Keytime2=0; unsigned char PushKey; PushKey=P2IFG ,37,P2口中断服务程序,if(PushKey ,38,P2口中断服务程序,正弦波相位和幅值量化表,const unsigned char sin1024= 128,128,129,130,131,131,132,133,134,135,135,136,137,138,138,139,140,141,141,142,143,144,145,145,146,147,148,148,149,150,151,152,152,153,154,155,155,156,157,158,158,159,160,161,161,162,163,164,164,165,166,167,167,168,169,170,170,171,172,172,173,174,175,175,176,177,178,178,179,180,180,181,182,183,183,184,185,185,186,187,187,188,189,189,190,191,191,192,193,193,194,195,195,196,197,197,198,199,199,200,201,201,202,203,203,204,204,205,206,206,207,207,208,209,209,210,210,211,212,212,213,213,214,215,215,216,216,217,217,218,218,219,219,220,221,221,222,222,223,223,224,224,225,225,226,226,227,227,228,228,229,229,230,230,230,231,231,232,232,233,233,234,234,234,235,235,236,236,236,237,237,238,238,238,239,239,240,240,240,241,241,241,242,242,242,243,243,243,244,244,244,245,245,245,245,246,246,246,247,247,247,247,248,248,248,248,249,249,249,249,249,250,250,250,250,251,251,251,251,251,251,252,252,252,252,252,252,252,253,253,253,253,253,253,253,253,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,255,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,254,253,253,253,253,253,253,253,253,252,252,252,252,252,252,252,251,251,251,251,251,251,250,250,250,250,249,249,249,249,249,248,248,248,248,247,247,247,247,246,246,246,245,245,245,245,244,244,244,243,243,243,242,242,242,241,241,241,240,240,240,239,239,238,238,238,237,237,236,236,236,235,235,234,234,234,233,233,232,232,231,231,230,230,230,229,229,228,228,227,227,226,226,225,225,224,224,223,223,222,222,221,221,220,219,219,218,218,217,217,216,216,215,215,214,213,213,212,212,211,210,210,209,209,208,207,207,206,206,205,204,204,203,203,202,201,201,200,199,199,198,197,197,196,195,195,194,193,193,192,191,191,190,189,189,188,187,187,186,185,185,184,183,183,182,181,180,180,179,178,178,177,176,175,175,174,173,172,172,171,170,170,169,168,167,167,166,165,164,164,163,162,161,161,160,159,158,158,157,156,155,155,154,153,152,152,151,150,149,148,148,147,146,145,145,144,143,142,141,141,140,139,138,138,137,136,135,135,134,133,132,131,131,130,129,128,128,127,126,125,124,124,123,122,121,120,120,119,118,117,117,116,115,114,114,113,112,111,110,110,109,108,107,107,106,105,104,103,103,102,101,100,100,99,98,97,97,96,95,94,94,93,92,91,91,90,89,88,88,87,86,85,85,84,83,83,82,81,80,80,79,78,77,77,76,75,75,74,73,72,72,71,70,70,69,68,68,67,66,66,65,64,64,63,62,62,61,60,60,59,58,58,57,56,56,55,54,54,53,52,52,51,51,50,49,49,48,48,47,46,46,45,45,44,43,43,42,42,41,40,40,39,39,38,38,37,37,36,36,35,34,34,33,33,32,32,31,31,30,30,29,29,28,28,27,27,26,26,25,25,25,24,24,23,23,22,22,21,21,21,20,20,19,19,19,18,18,17,17,17,16,16,15,15,15,14,14,14,13,13,13,12,12,12,11,11,11,10,10,10,10,9,9,9,8,8,8,8,7,7,7,7,6,6,6,6,6,5,5,5,5,4,4,4,4,4,4,3,3,3,3,3,3,3,2,2,2,2,2,2,2,2,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,2,2,2,2,2,2,2,2,3,3,3,3,3,3,3,4,4,4,4,4,4,5,5,5,5,6,6,6,6,6,7,7,7,7,8,8,8,8,9,9,9,10,10,10,10,11,11,11,12,12,12,13,13,13,14,14,14,15,15,15,16,16,17,17,17,18,18,19,19,19,20,20,21,21,21,22,22,23,23,24,24,25,25,25,26,26,27,27,28,28,29,29,30,30,31,31,32,32,33,33,34,34,35,36,36,37,37,38,38,39,39,40,40,41,42,42,43,43,44,45,45,46,46,47,48,48,49,49,50,51,51,52,52,53,54,54,55,56,56,57,58,58,59,60,60,61,62,62,63,64,64,65,66,66,67,68,68,69,70,70,71,72,72,73,74,75,75,76,77,77,78,79,80,80,81,82,83,83,84,85,85,86,87,88,88,89,90,91,91,92,93,94,94,95,96,97,97,98,99,100,100,101,102,103,103,104,105,106,107,107,108,109,110,110,111,112,113,114,114,115,116,117,117,118,119,120,120,121,122,123,124,124,125,126,127;,39,第四章 总结与思考,40,总结,本文完成了基于MSP430G2211的简易信号发生器的设计与实现，从硬件和软件两方面，对使用PWM波模