MSP430F169产生正弦波.doc

MSP430F169单片机及波形发生器设计一、MSP430F169概述MSP430F169是TI公司进入中国市场的MSP430F系列单片机中功能最强的芯片。具有60K程序存储区、2K的数据存储区、8路快速12 位A/D 转换器、双路12 位D/A 转换器，两个通用连续同步/异步通信接口(USART)、I2C 、DMA数据传送模块 和48 个I/O 口等外围模块。结构框图如图12-1所示（见下页）。MSP430F169单片机为64引脚封装，其中大部分引脚有复用功能，见表12-1。在波形发生器设计中使用两路DAC通道产生任意波形。在使用高速时钟和端口时要根据需要将其初始化。目前，只有MSP430F15/16X系列单片机具有DAC（数模转换）模块，可以将MSP430运算处理的数字量转换为模拟量。MSP430F169的 DAC模块是12位电压输出的数模转换模块（DAC12）。DAC模块的主要性能指标：1）分辨率：这项指标反映了数字量在最低位上变化1位时输出模拟量的最小变化。一般用相对值来表示。对于8位的DAC模块来说，分辨率为最大输出幅度的0.39%，即1/256。而对于12位DAC模块来说，分辨率可以达到0.024%，即1/4096。2）偏移误差：它是指输入数字量为0时，输出模拟量对0的偏移值。3）线性度：是指DAC模块的实际转移特性与理想直线之间的最大偏差。4）转换速度：即每秒钟可以转换的次数，其倒数为转换时间。5）参考源电压源：是影响模拟量输出的基准值。MSP430F169单片机中的D/A功能如下所述：1）MSP430F169的DAC12模块包含两个DAC转换通道：DAC12_0和DAC12_1。这两个通道在操作上完全平等。2）DAC12的主要特征：12位分辨率，可选用内部或外部参考电压。输入二进制数。若选用内部2.5V参考源电压源，当输入DAC12的数字量从0x0到0xFFF变化时，对应的输出电压量也就从0到2.5V变化。输入数字量与输出电压关系如图12-2所示：图12-2 DAC12输出量示意图图12-1 MSP430F169芯片的结构框图表12-1 MSP430F169引脚功能表引脚名称引脚编号I/O描述AVCC64模拟正电源端， AVSS62模拟负电源端，内部连接于DVCC。DVCC1数字正电源端，提供所有部件电源（由AVCC供电的除外）。DVSS63数字地，所有部件的接地端（由AVCC/AVSS供电的除外）。VREF+7ADC12正向参考电压。VeREF+10外部参考电压输入。VREF/VeREF11参考电压负端，内部参考电压, 或应用外部参考电压XT2IN53I/O晶振XT2输入。XT2OUT52I/O晶振XT2输出。P5.7/TBoutH/SVSOUT51I/O通用数字I/O；交换所有PWM 数字输出端口到定时器_B7的 TB0 到TB6高电平端, SVS比较器输出。P5.6/ACLK50I/O通用数字I/O；辅助时钟ACLK输出。P5.5/SMCLK49I/O通用数字I/O；子时钟SMCLK输出。P5.4/MCLK48I/O通用数字I/O；主要系统时钟MCLK输出。P5.3/UCLK147I/O通用数字I/O；外部时钟输入端。P5.2/SOMI146I/O通用数字I/O。 P5.1/SIMO145I/O通用数字I/O。P5.0/STE144I/O通用数字I/O。P3.7/URXD135I/O通用数字I/O。P3.6/UTXD134I/O通用数字I/O。P3.5/URXD033I/O通用数字I/O。P3.4/UTXD032I/O通用数字I/O。P3.3/UCLK0/SCL31I/O通用数字I/O。P3.2/SOMI030I/O通用数字I/O。P3.1/SIMO0/SDA29I/O通用数字I/O。P3.0/STE028I/O通用数字I/O。P2.7/TA027I/O通用数字I/O；定时器_A比较方式：OUT0输出。P2.6/ADC12CLK/DMAE026I/O通用数字I/O；转换时钟- 12 位ADC, 直接存储器存取通道0 外在触发器。P2.5/Rosc25I/O通用数字I/O。P2.4/CA1/TA224I/O通用数字I/O；比较器A输入端；比较方式：OUT2输出。P2.3/CA0/TA123I/O通用数字I/O；比较器A输入端；比较方式：OUT1输入。P2.2/CAOUT/TA022I/O通用数字I/O；比较器A输出端；捕获方式：CCIOA输入。P2.1/TAINCLK21I/O通用数字I/O。P2.0/ACLK20I/O通用数字I/O；辅助时钟ACLK输出。P1.7/TA219I/O通用数字I/O；定时器_A比较方式：OUT2输出。P1.6/TA118I/O通用数字I/O；定时器_A比较方式：OUT1输出。P1.5/TA017I/O通用数字I/O；定时器_A比较方式：OUT0输出。P1.4/SMCLK16I/O通用数字I/O；SMCLK信号输出。P1.3/TA215I/O通用数字I/O。P1.2/TA114I/O通用数字I/O。P1.1/TA013I/O通用数字I/O。P1.0/TACLK12I/O通用数字I/O；定时器A时钟输入。P4.0/TB036O通用数字I/O。P4.1/TB137I/O通用数字I/O。P4.2/TB238I/O通用数字I/O。P4.3/TB339I/O通用数字I/O。P4.4/TB440I通用数字I/O。P4.5/TB541I/O通用数字I/O。P4.6/TB642I/O通用数字I/O。P4.7/TBCLK43I/O通用数字I/O。P6.0/A059I/O通用数字I/O。P6.1/A160I/O通用数字I/O。P6.2/A261I/O通用数字I/O。P6.32I/O通用数字I/O。P6.43I/O通用数字I/O。P6.54I/O通用数字I/O。P6.65I/O通用数字I/O。P6.76I/O通用数字I/O。RES/NMI58I复位输入或非屏蔽中断输入端。XIN8I基本振荡器XT1输入端。可以连接标准晶体或晶体振荡器。XOUT9I/O晶体振荡器XT1输出端。二、MSP430F169小系统构成MSP430F169小系统由169芯片、复位电路、低速时钟电路（32768Hz）、高速时钟电路（8MHz）、电池和发光二极管电路构成，如图12-3所示。可通过发光二极管是否闪烁，判定小系统电路是否正常工作。图12-3 MSP430F169小系统电路图三、使用DAC12转换器产生正弦波和变形正弦波数据计算公式DAC输出电压范围02.5V（峰峰值），对应输入数字量范围00FFFH；中心轴（偏移量）对应1.25V（数字量800H）；最大值1.25V（数字量800H）。若将一个正弦周期分为72个点，个点对应的DAC输入数值计算公式如下：（再变为十六进制数）。注意：正半周正弦函数为正；负半周争先函数为负。逐点求出后用常量输组存入单片机（常量数组占用ROM）。为了产生变形正弦波，数据表一次存入两个周期数值，即72个单元数组。变形正弦波数据计算公式：第一周期正半周：（再变为十六进制数）；第一周期负半周：（再变为十六进制数）；第二周期正半周：（再变为十六进制数）；第二周期负半周：（再变为十六进制数）；定时中断时间常数计算公式：Buf_TA=(int)(F/(N1*N2)其中N1一个周期内数据分组数；N2产生波形频率数。注意：此方法D/A输出的信号是直流信号（1.25V）与交变信号的叠加，经阻容耦合隔直后可输出交变信号。四、程序设计/* 文件名称：MSP430F169C高频信号发生程序* 文件说明：用MSP430F169定时器B确定周期，DAC产生波形。*/#include /* 数据定义 */const long int NUM_SIN072= /正弦波数据表 0x800,0x963,0xabc,0xc00,0xd24,0xe20, /0_50度 0xeed,0xf84,0xfe0,0xfff,0xfe0,0xf84, /60_110度 0xeed,0xe20,0xd24,0xc00,0xabc,0x963, /120_170度 0x800,0x69c,0x543,0x400,0x2db,0x1df, /180_230度 0x112,0x07b,0x01f,0x000,0x01f,0x07b, /240_290度 0x112,0x1df,0x2db,0x400,0x543,0x69c, /300_350度 0x800,0x963,0xabc,0xc00,0xd24,0xe20, /0_50度 0xeed,0xf84,0xfe0,0xfff,0xfe0,0xf84, /60_110度 0xeed,0xe20,0xd24,0xc00,0xabc,0x963, /120_170度 0x800,0x69c,0x543,0x400,0x2db,0x1df, /180_230度 0x112,0x07b,0x01f,0x000,0x01f,0x07b, /240_290度 0x112,0x1df,0x2db,0x400,0x543,0x69c; /300_350度const long int NUM_SIN172= /变形正弦波数据表 0x800,0x963,0xabc,0xc00,0xd24,0xe20, /0_50度 0xeed,0xf84,0xfe0,0xfff,0xfe0,0xf84, /60_110度 0xeed,0xe20,0xd24,0xc00,0xabc,0x963, /120_170度 0x800,0x712,0x62b,0x551,0x48d,0x3e5, /180_230度 0x35c,0x2f5,0x2b8,0x2a3,0x2b8,0x2f5, /240_290度 0x35c,0x3e5,0x48d,0x551,0x62b,0x712, /300_350度 0x800,0x875,0x8e7,0x951,0x9b2,0xa05, /0_50度 0xa49,0xa7a,0xa99,0xaa3,0xa99,0xa7a, /60_110度 0xa49,0xa05,0x9b2,0x951,0x8e7,0x875, /120_170度 0x800,0x7c6,0x78f,0x75c,0x72d,0x704, /180_230度 0x6e3,0x6cc,0x6bc,0x6b8,0x6bc,0x6cc, /240_290度 0x6e3,0x704,0x72d,0x75c,0x78f,0x7c6; /300_350度const unsigned short int N1=72; / 一个周期分组数const unsigned short int N2=500; /频率数const unsigned long int F=8000256; /高速时钟频率short int Buf_TA,N_sin; /PWM定时周期、sin分组数unsigned int cont; /计数储变量 /* 设置TimerB输出PWM的工作模式*/void init_TB(void) Buf_TA=(int)(F/(N1*N2); TBCCR0 = Buf_TA; /CCR0 = 0x8000时间误差-1/20，CCR0应为0799Ah, /8MHz晶振误差-0.000864,PWM 周期 /*TBCCTL0 = SLSHR_3; TBCTL = TBSSEL_2 + TBCLR+ SHR_0 ; / SMCLK, clear TBR, /Timer B Group: 0 - individually TBCCTL0 = CCIE; / 中断使能CCR0 TBCTL |= MC0; / 设置递增模式/*Timer B0中断服务程序*/interruptTIMERB0_VECTOR void Timer_B (void) DAC12_0DAT = NUM_SIN0N_sin; / ccr1 Pwm cycle DAC12_1DAT = NUM_SIN1N_sin; / ccr2 Pwm cycle N_sin=N_sin+1; if(N_sin=72) N_sin = 0; _NOP();/*WDT中断服务程序*/interruptWDT_VECTOR void watchdog_timer(void) cont=cont+1; P1OUT = 0x10; / Toggle P1.4 using exclusive-OR if(cont=4) cont=0; /*主程序*/void main(void) WDTCTL = WDT_ADLY_250; / WDT间隔时间为250ms（ACLK） BCSCTL1 = XT2OFF+SELS; / 清零位 = 高频xtal on BCSCTL2 = SELS; / 选择SMCLK = HF xtal P1DIR |= 0x10; / Set P1.4 to output direction ADC12CTL0 = REF2_5V + REFON; / 内部 2.5V 参考源接通 DAC12_0CTL = DAC12IR + DAC12AMP_5 + DAC12ENC; / 内部参考源为1 DAC12_1CTL = DAC12IR + DAC12AMP_5 + DAC12ENC; / 内部参考源为1 DAC12_0DAT = 0x800; / 1.25V DAC12_1DAT = 0x800; /