实验6 实验名称：基本时钟和低功耗模式.doc

实验名称：基本时钟和低功耗模式姓名： 学号：实验班号： 机器号：一实验目的1. 了解MSP430Gxxx基本时钟模块的工作原理，掌握其控制方法；2. 掌握利用时钟信号和中断技术实现定时功能的方法；3掌握低功耗模式控制方法。二. 实验任务1. 数字示波器的使用（在实验5中已完成）1）将信号源的波形在示波器上显示出来，掌握测量周期、频率、峰峰值的方法；2）用导线将实验板的地信号与示波器的地信号相连，测量实验板上的Vcc电源信号是否正常。2. 测试上电复位系统ACLK、和SMCLK时钟频率，了解基本时钟模块控制寄存器各位作用。新创建一个MSP430G2553项目，在给出的main.c基础上，编程输出单片机上电复位后的ACLK、和SMCLK时钟，用示波器测量其频率值，记录下来。答：上电复位后的ACLK时钟频率为32.77kHz上电复位后的SMCLK时钟频率为1.04MHz程序见程序清单中的程序2.c思考：1) 将实验板上JP8中间的两个插针接到：(1) 32.768KH晶振侧，如图6-1；(2) P2.6/P2.7侧，如图6-2。测得ACLK的结果有何不同? 图6-1 图6-2答：接到32.768KH晶振侧时，测得结果为32.77kHz，接到P2.6/P2.7侧，测得结果为890kHz。2) 在debug下如图6-3，通过View/Register 更改System Clock模块控制寄存器值，分别置DIVA1、DIVA0=01、11；DIVS1、DIVS0=10、11；置LFXT1S0、LFXT1S0=00、10，记录示波器测量得到的ACLK（P1.0输出）和SMCLK（P1.4输出）的频率值，填写在表6-1、6-2、6-3中，掌握时钟模块各控制寄存器相关位的作用。图6-3 通过View/Register 更改System Clock模块控制寄存器值表6-1 DIVAxx与ACLK关系DIVA1DIVA0ACLK频率值作用0116.39kHzACLK二分频114.0963kHzACLK八分频表6-2 DIVSxx与SMCLK关系DIVS1DIVS0SMCLK频率值作用1026.6kHzSMCLK四分频11133.0kHzSMCLK八分频表6-3 LFXT1Sxx与ACLK关系LFXT1S1LFXT1S0ACLK频率值时钟来源0032.77kHz外部晶振1011.762kHzVLOCLK3) 分析上电复位后，CPU工作的时钟信号MCLK频率值是多少？答：根据上电复位后寄存器的值，可以发现上电复位后MCLK频率值实际上是与SMCLK频率值相等的（时钟源均为DCO，且均为一分频），而上电复位后测得的SMCLK时钟频率为1.04MHz，故上电复位后MCLK频率值为1.04MHz。4) (提高)置RSEL3RSEL0=1111；DCO2DCO0=111；记录当前SMCLK的频率值。这是基本时钟模块提供的最高频率值。 答：SMLCK的值为20.1MHz。3. 掌握基本时钟模块的编程控制参看附录A实验板原理图，如图6-1用跳线将JP8中的插针信号接到晶振32.768Khz侧。编程控制基本时钟模块，设置ACLK分别为下面时钟频率，并通过P1.0输出ACLK，用示波器观察：1） ACLK=16.384Hz；（外部晶振二分频，约为32768Hz/2）答：ACLK的频率为32.77kHz。程序见程序清单中的程序3.1.c。2） ACLK=VLOCLK/8；(内部VLOCLK 八分频，约为12KHz/8)答：ACLK的频率为1.4243kHz。程序见程序清单中的程序3.2.c。思考：可否通过对时钟模块编程在引脚P2.4上输出ACLK？ 为什么？答：不可以，因为引脚P2.4在硬件层面上并未与ACLK的输出引脚相连，所以无论如何对时钟模块进行编程都无法做到在引脚P2.4上输出ACLK。4. DCO出厂校验值的频率检测1） 利用出厂校验值，编程使DCO分别为1MHz、16MHz，通过P1.4输出，并用示波器测量实际值。 答：1MHz的实际值为960kHz，16MHz的实际值为15.9MHz。程序见程序清单中的程序4.1.c。2） （提高）在实验1例程test_2553.c基础上，分别编程使主系统时钟工作在 (1) MCLK = 复位频率/8 约100KHz；(2) MCLK=DCO=16MHz； 两种不同MCLK频率下，观察灯的亮灭速度有何不同，掌握主系统时钟的变化对程序执行速度的影响。 答：在MCLK = 复位频率/8时，灯的亮灭速度较慢，在MCLK=DCO=16MHz时，灯的亮灭速度较快。可见主系统时钟频率越高，程序执行的速度越快。程序见程序清单中的程序4.2.c。5. 低功耗模式学习程序L6_LPM.c见下，用跳线将P2.3与L4短接，将P2.4用长杜邦线与buzz短接，P1.1与K2短接，用示波器分别观察P1.0、P1.4输出的ACLK和SMCLK，了解低功耗模式的进入和退出。 1) 运行程序，观察现象，并记录进入低功耗前、进入低功耗后、响应中断后、退出中断后的时钟、发光二极管和蜂鸣器状态，并做分析。答：进入低功耗前：LED灯闪亮五次，随后蜂鸣器鸣响三次，ACLK=32.77kHz，SMCLK=1.09MHz。进入低功耗后：LED灯不亮，蜂鸣器不响，ACLK与SMCLK均无信号。响应中断后：LED灯不亮，蜂鸣器鸣响三次，ACLK=32.81kHz，SMCLK=1MHz。退出中断后：LED灯不亮，蜂鸣器不响，ACLK与SMCLK均无信号。发生以上现象的原因是在程序执行至LPM4前，程序正常执行，时钟有信号；程序执行至LPM4后，单片机进入了LPM4，CPU、MCLK、SMCLK、DCO均禁止，故程序不再向下执行，时钟无信号；中断发生之后单片机被唤醒，恢复活动模式，中断子程开始执行，时钟有信号；在退出中断之后单片机又回到了LPM4，故程序不再向下执行，时钟无信号。2) 如果中断程序中有LPM4_EXIT 语句，运行的结果会有什么不同？请分析。答：在退出中断之后，LED闪亮五次，蜂鸣器不响，ACLK=32.77kHz，SMCLK=1.06MHz，随后LED灯不亮，蜂鸣器不响，ACLK与SMCLK均无信号。因为中断子程中关闭了低功耗模式，所以中断子程结束之后单片机依旧为活动模式，所以程序继续向下执行，时钟有信号。不过由于之后程序经过循环体的循环又执行了LPM4;语句，故单片机又回到了LPM4，故程序不再向下进行，时钟无信号。6. （提高）利用输出的时钟信号做中断源，实现定时功能将任务3 中P1.0输出的ACLK=VLOCLK/8时钟信号，作为P1.7的中断申请信号，用导线将P1.7与P1.0相连即可，在中断函数中设置一个计数变量，计数中断函数被执行的次数，如果ACLK的频率值为1.5KHz（实验时，以实测的为准），那么中断函数每被执行1500次表示一秒时间到。利用该定时功能，将8个发光二级管设计成一个秒表，显示秒值，每秒改变一次8个发光二级管的显示。答：程序见程序清单中的程序6.1.c。思考：如果要每隔5秒蜂鸣器响一声，如何在任务6的基础上编程实现？答：程序见程序清单中的程序6.2.c。程序清单：程序2.c#include io430.hint main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0输出时钟ACLK, P1.4输出时钟SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; while(1);程序3.1.c#include io430.hunsigned int i;int main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0输出时钟ACLK, P1.4输出时钟SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; while(IFG1 & OFIFG)!=0) IFG1 &=OFIFG; for(i=0;i=0xffff;i+); ; BCSCTL3 |= LFXT1S_0; BCSCTL1 |= DIVA_1; while(1);程序3.2.c#include io430.hint main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0输出时钟ACLK, P1.4输出时钟SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; BCSCTL3 |= LFXT1S_2; BCSCTL1 |= DIVA_3; while(1);程序4.1.c#include io430.hint main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0输出时钟ACLK, P1.4输出时钟SMCLK P1SEL |=BIT0+BIT4; P1SEL2 &=(BIT0+BIT4); P1DIR |=BIT0+BIT4; /（1）使DCO为1MHz if(CALBC1_1MHZ!= 0xff) BCSCTL1=CALBC1_1MHZ; DCOCTL=CALDCO_1MHZ; /（2）使DCO为16MHz /* if(CALBC1_16MHZ!= 0xff) BCSCTL1=CALBC1_16MHZ; DCOCTL=CALDCO_16MHZ; */ while(1);程序4.2.c#include io430.hunsigned int i;int main ( void ) unsigned int j;/定义延时变量WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /关闭看门狗/（1）MCLK = 复位频率/8BCSCTL2 |= DIVM_3; /（2）MCLK=DCO=16MHz /* if(CALBC1_16MHZ!= 0xff) BCSCTL1=CALBC1_16MHZ; DCOCTL=CALDCO_16MHZ; */ P2SEL &=(BIT2+BIT5); /设置引脚P2.2和P2.5为基本输入输出功能P2SEL2 &=(BIT2+BIT5); P2OUT |=BIT2+BIT5; /设置引脚P2.2和P2.5输出的初值为1P2DIR |=BIT2+BIT5; /设置端口P2.2和P2.5为输出方向 for (;) /主循环 P2OUT =(BIT2+BIT5); /将P2.2和P2.5的值取反后输出for (i=0;i0xffff;i+); /延时;程序L6_LPM.c#include io430.h#include in430.hvoid delay( unsigned int i) /延时函数 unsigned int k; /定义局部变量 for (k=0;ki;k+);void Blink( ) /LED闪 unsigned int i; for (i=0;i5;i+) P2OUT &= BIT3; delay(0xe000); P2OUT |=BIT3; delay(0xe000); ;void Buzz( ) /蜂鸣响 unsigned int i; for (i=0;i3;i+) P2OUT &= BIT4; delay(0xf800); P2OUT |=BIT4; delay(0xf800); ;int main ( void ) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; /关闭看门狗/设置端口P2.3输出，控制LED,P2.4输出，控制蜂鸣器 P2SEL &=(BIT3+BIT4); P2SEL2&=(BIT3+BIT4); P2OUT |= BIT3+BIT4; P2DIR |= BIT3+BIT4; /设置端口P1.1允许中断 P1SEL &=BIT1;P1SEL2 &=BIT1; P1REN |=BIT1;P1OUT |=BIT1;P1DIR &=BIT1;P1IES |=BIT1;P1IFG &=BIT1;P1IE |=BIT1; _EINT(); /P1.0输出时钟ACLK, P1.4输出时钟SMCLKP1SEL |=BIT0+BIT4;P1SEL2 &=(BIT0+BIT4);P1DIR |=BIT0+BIT4;Blink();Buzz();for (;) /主循环 LPM4;/ Blink(); #pragma vector=PORT1_VECTOR _interrupt void port_ISR( )Buzz();P1IFG&=(BIT1); /清中断标志/LPM4_EXIT;程序6.1.c#include io430.h#include in430.hint main( void ) / Stop watchdog timer to prevent time out reset WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/P1.0输出时钟ACLK P1SEL |=BIT0; P1SEL2 &=BIT0; P1DIR |=BIT0; /设置输入输出 P1SEL&=BIT7; P1SEL2&=BIT7; P1DIR&=BIT7; P1SEL &=BIT1; P1SEL2 &=BIT1; P1DIR |=BIT1; P1OUT |=BIT1; P2SEL = 0x00; P2SEL2 = 0x00; P2DIR = 0xff; /设置时钟 BCSCTL3 |= LFXT1S_2; BCSCTL1 |= DIVA_3; /设置中断 P1IES|=BIT7; P1IFG&=BIT7; P1IE|=BIT7; _EINT(); LPM0;unsigned int count = 0;unsigned char num = 0;#pragma vector=PORT1_VECTOR/置P1中断向量_interrupt void LED() count+; if(count=1424)/1424根据之前的实测值确定 num+; P2OUT=num; count=0; P1IFG&=BIT7;程序6.2.c#include io430