logo资料库

基于msp430的频率计设计.docx

发布时间：2022-06-18 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.11M 资料格式：docx 举报 版权申诉
第1页 / 共24页
第2页 / 共24页
第3页 / 共24页
第4页 / 共24页
第5页 / 共24页
第6页 / 共24页
第7页 / 共24页
第8页 / 共24页
资料共24页，剩余部分请下载后查看
    摘要
    1方案论证与比较
    1.1测频基本方法和原理比较
    1.2 处理器的方案选择论证
    1.3 滞回比较电路放大器的选择
    2系统设计
    2.1总体设计
    2.2单元电路设计
    2.2.1 MSP430G2553和12864液晶引脚功能说明
    2.2.1.1 MSP430G2553引脚功能说明
    2.2.1.2 LCD12864引脚功能说明
    2.2.2滞回比较电路设计
    2.2.3 显示电路设计
    3软件设计
    3.1 总体设计流程图
    3.2 各功能子模块介绍
    3.2.1 初始化模块
    3.2.2 中断模块
    3.2.3 显示模块
    3.2.4 串口模块
    4 系统测试
    4.1 测试430单片机自身产生1KHz方波的频率
    4.2 测试由信号发生仪产生的频率
    附录
    附一：参考文献
    附二：元器件及仪器明细表
    附三：设计原理图
    附四：整体事物图
    附五：实验设计程序
    简易频率计 简易频率计 1
    简易频率计 目录 摘要 .................................................................................................................................................... 3 1 方案论证与比较 ............................................................................................................................. 3 1.1 测频基本方法和原理比较 ..................................................................................................3 1.2 处理器的方案选择论证 .....................................................................................................3 1.3 滞回比较电路放大器的选择 .............................................................................................3 2 系统设计 ......................................................................................................................................... 4 2.1 总体设计 .............................................................................................................................. 4 2.2 单元电路设计 ...................................................................................................................... 4 2.2.1 MSP430G2553 和 12864 液晶引脚功能说明 ......................................................4 2.2.2 滞回比较电路设计...................................................................................................5 2.2.3 显示电路设计 ..........................................................................................................7 3 软件设计 ......................................................................................................................................... 8 3.1 总体设计流程图................................................................................................................. 8 3.2 各功能子模块介绍 ............................................................................................................. 8 3.2.1 初始化模块.............................................................................................................. 8 3.2.2 中断模块 .................................................................................................................. 9 3.2.3 显示模块 ................................................................................................................ 10 3.2.4 串口模块 ................................................................................................................ 10 4 系统测试 ...................................................................................................................................... 11 4.1 测试 430 单片机自身产生 1KHz 方波的频率 ............................................................... 11 4.2 测试由信号发生仪产生的频率.......................................................................................11 附录 .................................................................................................................................................. 12 附一：参考文献...................................................................................................................... 12 附二：元器件及仪器明细表 ..................................................................................................12 附三：整体电路原理图 ..........................................................................................................13 附四：实验设计程序.............................................................................................................. 15 2
    简易频率计 摘要 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，数字频率计具有精度高、使用方便、测量迅 速、以及便于实现测量过程自动化等优点，是近代电子技术领域的重要工具之一，在许多领 域得到广泛应用。本系统以超低功耗 MSP430G2553 单片机为核心处理芯片来测量信号的频 率，通过定时器 A 采用计数法完成信号频率测量，并将被测频率值通过 LCD12864 液晶串 行显示。频率可测量范围在 1Hz 到 60KHz 之间。 关键字：频率 430 单片机 液晶显示 串口 1 方案论证与比较 1.1 测频基本方法和原理比较 方案一：使用测频法进行频率测量，测频法即在限定的时间内（如 1s）检测脉冲的个 数。当被测频率的范围比较高时，使用测频法比较合适。 方案二：使用测周法进行频率测量，测周法即测试限定的脉冲个数之间的时间。当被测 频率的范围比较低时，使用测周法比较合适。 考虑到较高的测试频率，在此使用方案二，即测频法进行测量。 1.2 处理器的方案选择论证 本设计使用 TI 公司的 MSP430G2553 低功耗单片机为主控芯片，该单片机的 I/O 接口 较少，但内部资源丰富，如含有 10 位 AD 转换、16 位定时器/计数器、USART 接口等，处 理功能强大，足以胜任此次设计任务。 1.3 滞回比较电路放大器的选择 方案一：使用 TI 公司的 OP37 放大器，该放大器对信号转换速率快且稳定，适用于对 高频信号的转换，但价格较高。 方案二：使用普通的 LM324 放大器，该放大器对信号转换速率慢，适用于对低频信号 的转换，价格便宜。 考虑到三角波和正弦波在频率较高时转化为方波时对放大器的转化速率要求较高，在此 使用方案一，即使用 TI 公司的 OP37 放大器作为滞回比较电路的核心转换芯片。 3
    简易频率计 2 系统设计 2.1 总体设计 系统硬件设计方案如图 2.1-1 所示： 图 2.1-1 硬件设计方框图 电源系统由 LM7805 和 200V 转±18V 中心变压器组成，实现对 MSP430G2553 核心处 理芯片、LCD12864 液晶显示提供所需电源。 显示部分由 12864 液晶对频率值进行实时显示。 软件设计部分包括单片机的 I/O 中断和定时中断，以及液晶的驱动和显示。 该设计由硬件和软件共同实现了频率计的功能，整体设计过程可概括为：被测信号通过 滞回比较电路整形为适合单片机接收的脉冲信号（方波）输入单片机，单片机通过 I/O 中断 和定时器共同获得被测信号的频率并通过液晶对频率进行实时显示。 2.2 单元电路设计 2.2.1 MSP430G2553 和 12864 液晶引脚功能说明 2.2.1.1 MSP430G2553 引脚功能说明 本次设计需要用到 430 单片机的 1 脚电源、16 脚复位端、20 脚接地端、配置 P1.0 口为 待测信号输入端，P2.0 为 LCD 片选信号端，P2.1 为 LCD 串行数据输入\输出端，P2.2 为 LCD 串行时钟输入\输出端，P2.3 为 LCD 串并模式选择端，如表 2.2.1.1-1 所示。 4
    简易频率计 表 2.2.1.1-1 MSP430G2553 引脚及功能说明 引脚序号 引脚名称 1 2 3 5 6 7 8 16 20 VCC P1.0 P1.1 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 RST GND 功能说明 电源正 频率信号输入端 1KHz 方波产生引脚 LCD 片选信号端 LCD 串行数据输入\输出端 LCD 串行时钟输入\输出端 LCD 串并模式选择端 复位脚 电源地 2.2.1.2 LCD12864 引脚功能说明 LCD12864 液晶显示屏用到 1、2 脚，电源接口线，19、20 脚背光电源接口线，15 脚并行/ 串行接口选择，5 脚串行数据口，6 脚串行的同步时钟。LCD12864 引脚功能如表 2.2.1.2-2 所示。 表 2.2.1.2-2 LCD12864 引脚功能说明 引脚序号 1 2 4 5 6 15 19 20 引脚名称 VSS VDD RS(CS) R/W(SID) E(CLK) PSB LED_A LED_K 功能说明 模块的电源地 模块的电源正端 并行指令/数据选择信号、串行片选信号 并行读写选择信号、串行的数据口 并行使能信号、串行的同步时钟 PSB 并/串行接口选择：H-并行，L-串行 背光源正极 背光源负极（0V） 2.2.2 滞回比较电路设计 滞回比较电路将输入信号波形转化为脉冲信号，另外波形变换和波形整形电路实现把正 弦波样的正负交替的信号波形变换成可被单片机接收的 TTL 信号，以便单片机对其进行频 率测量，最后将测得的数据通过 12864 液晶显示。 滞回比较器是一个具有迟滞回环传输特性的比较器。在反相输入单门限电压比较器的基 础上引入正反馈网络，就组成了具有双门限值的反相输入滞回比较器。由于反馈的作用这种 5
    简易频率计 比较器的门限电压是随输出电压的变化而变化的。它的灵敏度低一些，但抗干扰能力却大大 提高。反相滞回比较器的电路组成如图 2.2.2-1 所示，如果把 VI 和 VREF 位置互换，就可以 构成同相输入迟滞比较器。 图 2.2.2-1 反相滞回比较器电路组成 滞回比较器又可理解为加正反馈的单限比较器。对于单限比较器，如果输入信号在门限 值附近有微小的干扰，则输出电压就会产生相应的抖动（起伏），而在此电路中引入正反馈 可以克服这一缺点。 整个滞回比较电路原理图如图 2.2.2-2 所示。 图 2.2.2-2 滞回比较电路图 OP37 和 R4、R8 组成滞回比较器，对被测信号转化为脉冲信号，二极管实现对脉冲信 号进行整形，滤去负电平部分，变成可被单片机接收的 TTL 信号，输入到单片机，以实现 频率测量。 6 N U L 1 1 I N + 2 I N - 3 V C C - 4 N C 5 O U T 6 V C C + 7 N U L 2 8 O P 3 7 V C C 1 0 K R 3 V E E 2 0 K R 6 1 n F C 2 1 K R 5 1 K R 1 1 n F C 1 1 K R 2 D 1 V i n 1 K R 8 1 K R 7 V o u t 滞 回 比 较 器 方 波 输 出 端 信 号 输 入 端
    简易频率计 2.2.3 显示电路设计 该频率计采用 12864 液晶进行显示，器件实物如图 2.2.3-1 所示。 图 2.2.3-1 12864 液晶显示器实物图 12864 液晶显示器是一种具有 4 位/8 位并行、2 线或 3 线串行多种接口方式，内部含 有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为 128×64, 内置 8192 个 16*16 点汉字，和 128 个 16*8 点 ASCII 字符集。利用该模块灵活的接口方式和简 单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示 8×4 行 16×16 点阵的 汉字。 也可完成图形显示。低电压低功耗是其又一显著特点。由该模块构成的液晶显示方 案与同类型的图形点阵液晶显示模块相比，不论硬件电路结构或显示程序都要简洁得多，且 该模块的价格也略低于相同点阵的图形液晶模块。 液晶的控制管脚与 430 单片机的连接如下图 2.2.3-2 所示。 图 2.2.3-2 液晶控制管脚连接图 7 G N D 1 V C C 2 V L 3 R S 4 R W 5 E N 6 D 0 7 D 1 8 D 2 9 D 3 1 0 D 4 1 1 D 5 1 2 D 6 1 3 D 7 1 4 C S 1 1 5 C S 2 1 6 R S T 1 7 V E E 1 8 B L + 1 9 B L - 2 0 L C D 1 2 8 6 4 U 2 1 2 8 6 4 V C C C S S I D S C L K P S B 1 2 8 6 4 液 晶 显 示 电 路
    简易频率计 3 软件设计 3.1 总体设计流程图 系统软件设计包括测量初始化模块、显示模块、定时器中断服务模块、I/O 中断模块。 系统软件整体流程图如图 3.1-1 所示。 图 3.1-1 系统软件整体设计流程图 3.2 各功能子模块介绍 3.2.1 初始化模块 设备初始化包括关闭看门狗，I/O 口输入/输出功能的配置，时钟初始化，端口初始化以 及液晶初始化，开总中断，其流程图如图 3.2.1-1 所示。 8
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    信息化

    共收录1827份资料，累计6个分类，关注成员有19位，主要包括：管理软件,企业管理,电子商务,其它,IT管理,项目管理

    热门标签

    管理软件 企业管理 电子商务 其它 IT管理 项目管理

    最新资料