103636基于MSP430G2553的频率计设计.docx
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103636基于MSP430G2553的频率计设计
数字式频率计
一、设计概述
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999MHz之间。
如需要,范围可继续扩宽,频率计的误差在1%以内。
二、原理图
基于MSP430G2553的频率计设计原理图如图1所示,通过串口方式液晶显示,只需配置单片机三个口线便可以实现对频率的测量。
其中待测频率信号从P1.0口输入,然后可以直接在液晶屏上显示。
图1基于MSP430G2553频率计设计原理图
三、引脚说明
(一)MSP430G2553引脚功能说明
由原理图可以看出,430单片机的最小系统用到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,P1.4为串行数据输出口,P1.5为串行时钟输出口,如表1所示。
表1MSP430G2553引脚功能说明
引脚序号
引脚名称
功能说明
备注
1
VCC
电源正
2
P1.0
频率信号输入端
6
P1.4
串行数据输出端
7
P1.6
串行时钟输出端
16
RST
复位脚
20
GND
电源地
(二)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所示。
表2LCD12864接口说明
引脚序号
引脚名称
功能说明
备注
1
VSS
模块的电源地
2
VDD
模块的电源正端
4
RS(CS)
并行指令/数据选择信号;串行片选信号
5
R/W(SID)
并行读写选择信号;串行的数据口
6
E(CLK)
并行使能信号;串行的同步时钟
15
PSB
PSB并/串行接口选择:
H-并行,L-串行
19
LED_A
背光源正极
20
LED_K
背光源负极(0V)
四、软件设计流程图
系统软件设计包括初始化模块、中断模块和信号频率显示模块。
(一)主函数
单片机初始化
开始
屏初始化
显示
结束
图2主函数流程图
主函数流程图如图2所示。
在主程序中,主要对单片机配置进行初始化和屏幕初始化,以及频率信号数据的处理并实时显示。
(二)单片机初始化函数
开始
图3MSP430初始化流程图
结束
开中断
定时器A配置ANG
I/O口配置
关闭看门狗
单片机初始化函数包括对看门狗定时器模式的设置、I/O口输入/输出功能的配置。
定时器A所需时钟源、分频系数的选择,并将总中断打开。
函数流程图如图3所示。
(三)中断函数
进入中断
count=count+65535
开始
结束
图4中断函数
中断函数流程图如图4所示。
当定时器A溢出后就进入中断,count就加上65535。
(四)频率显示函数
频率显示流程图如图5所示。
频率显示函数包含对定时器A相关内容的操作,将定时器A计数寄存器内容清零后,设置定时器A的工作模式,产生1s计数闸门,关闭定时器A,记下count的值即为所测得频率的大小。
最后根据数据的大小,按不同的单位将数据通过12864液晶显示屏串行显示出来。
计数1s
调用数据处理函数1
清定时器A计数内容
关闭定时器A
清屏
开始
count≥?
count≥1000?
调用数据处理函数3
调用数据处理函数2
结束
图5频率显示函数
五、程序源代码
/***************************************************************
基于定时器A,采用计数法完成信号频率的测量
使用片内时钟DOC,时钟频率默认值
采用12864串行显示
频率测量范围:
1Hz--MHz(只要需要,范围可以继续扩宽,误差在1%以内)
被测信号输入管脚P1.0
WR数据引脚P1.4
SCLK模拟时钟引脚P1.5
PSB串行/并行选择引脚接GND
*****************************************************************/
#include
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchara
#defineulintunsignedlongint
ulintcount=0;
voiddelay(uintt);
voiddelay1(void);
voidint_430(void);
voidsendbyte(ucharzdata);
voidwrite_com(ucharcmdcode);
voidwrite_data(ucharDispdata);
voidlcdinit();
voidprint_string(char*s);
voiddisplay(void);
/*************主函数************/
voidmain()
{
int_430();
lcdinit();
while
(1)
{
display();
count=0;
}
}
/*************延时函数************/
voiddelay(uintt)
{
uinti,j;
for(i=0;i for(j=0;j<10;j++); } //1s延时的计数闸门 voiddelay1(void) { unsignedlongi; for(i=0;i<119000;i++) { _NOP();//该函数用来产生一个MSP430系统时钟周期的延时 } } /*************430初始化函数************/ voidint_430(void) { WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//关闭看门狗 P1SEL&=~BIT4; P1DIR|=BIT4; P1OUT&=~BIT4; P1SEL&=~BIT5; P1DIR|=BIT5; P1OUT&=~BIT5; P1SEL|=BIT0;//设置P1.0为TimerA外部计数信号输入口 P1DIR&=~BIT0;//设置P1.0为输入口 //TimerA配置 TACTL=TASSEL_0;//定时器A时钟源选择: TACLK TACTL=ID_3;//计数时钟分频系数选择: 1 CCTL0=CCIE;//开中断 CCR0=65535;//计数终值,方波频率为: 1048576/65536/8/2=1HZ _EINT(); } /*************数据传送函数************/ voidsendbyte(ucharzdata) { ucharcode_seg7,serial_clk,serial_shift; code_seg7=zdata; serial_shift=0x80; for(serial_clk=0;serial_clk<8;serial_clk++) { if(code_seg7&serial_shift) { P1OUT|=BIT4;//SID为1 } else { P1OUT&=~BIT4;//SID为0 } P1OUT&=~BIT5;//产生时钟信号下沿 P1OUT|=BIT5;//产生时钟信号上沿 serial_shift=serial_shift>>1;//准备发送下一位数据 } } /*************写命令函数************/ voidwrite_com(ucharcmdcode) {//串口控制格式(11111AB0) //A数据方向控制,A=H时读,A=L时写 //B数据类型选择,B=H时为显示数据,B=L时为命令 sendbyte(0xf8);//MCU向LCD发命令 sendbyte(cmdcode&0xf0);//发高四位数据(数据格式D7D6D5D4_0000) sendbyte((cmdcode<<4)&0xf0);//发低四位数据(数据格式D3D2D1D0_0000) delay (2);//延时等待 } /*************写数据函数************/ voidwrite_data(ucharDispdata) { sendbyte(0xfa);//MCU向LCD发数据 sendbyte(Dispdata&0xf0);//发高四位数据 sendbyte((Dispdata<<4)&0xf0);//发低四位数据 delay (2); } /*************LCD初始化函数************/ voidlcdinit() { delay(20000);//复位等待(内部自带上电复位电路),时间较长 write_com(0x30);//功能设定: 基本指令集操作 delay(50);//延时等待 write_com(0x0c);//整体显示,关游标 delay(50); } /*************送字符串函数************/ voidprint_string(char*s) { while(*s>0)//C语言里字符串末尾自动加“\0”(ASCII码值为0) { delay(50); write_data(*s);//发送字符对应的ASCII码,12864指针可设置自动指向下一个显示地址 s++; } } /*************频率显示函数************/ voiddisplay(void) { ulinta1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9;//声明计数数据变量 TAR=0x0000;//定时器A计数寄存器内容清零 TACTL=MC_2;//定时器A工作模式选择: 连续模式 delay1();//产生1s计数闸门 TACTL=MC_0;//定时器A工作模式选择: 停止模式 count+=TAR; write_com(0x01);//清屏指令 if(count>=1000000) { a1=count/100000000; a2=count%100000000/10000000; a3=count%100000000%10000000/1000000; a4=count%100000000%10000000%1000000/100000; a5=count%100000000%10000000%1000000/100000; a6=count%100000000%10000000%1000000%100000/10000; a7=count%100000000
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