1、電子設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)B報(bào)告項(xiàng)目名稱(chēng):MCU交流電壓參數(shù)測(cè)量小組成員：林伊、武正浩學(xué)號(hào)：20111112、20111201目錄項(xiàng)目要求3題目3要求3基本要求3發(fā)揮部分3實(shí)現(xiàn)思路4放大4頻率4A/D:6顯示:6代碼7主程序：7led頭文件10項(xiàng)目要求題目：交流電壓參數(shù)的測(cè)量要求：用給定的MCU:msp430g2553制作交流電壓參數(shù)測(cè)試設(shè)備圖表1基本要求:、用給定運(yùn)放LM324制作一放大器a)增益大于：20dBb)帶寬大于：100KHz二、用指定MCUFn已制作的放大器制作頻率計(jì)a)測(cè)量范圍：10Hz100KHzb)顯示：3位以上發(fā)揮部分：一、用A/D測(cè)量已給電壓的幅度，信號(hào)由已制作的放大器輸入a)

2、測(cè)量范圍：輸入信號(hào)越小越好實(shí)現(xiàn)思路放大：首先分析題目要求，要實(shí)現(xiàn)放大20dB,頻率1100KHz的信號(hào)，通過(guò)公式20lg（Ad）得出Ad=10，即放大10倍必須使用運(yùn)放lm324實(shí)現(xiàn)，則需要知道該芯片的器件參數(shù)，即增益帶寬積。通過(guò)數(shù)據(jù)手冊(cè)得知其增益帶寬積為6.4MHz,除去放大倍數(shù)得知能夠?qū)崿F(xiàn)該信號(hào)的放大，通過(guò)設(shè)計(jì)放大電路并焊接即可，放大電路為反向比例放大電路，見(jiàn)Figure1VCCIV1H-七齡Figure1頻率：實(shí)現(xiàn)頻率的測(cè)量，這一塊需使用到MCU測(cè)量頻率的方法有很多種，通過(guò)捕捉上升沿下降沿產(chǎn)生中斷，也可以不產(chǎn)生中斷，還可通過(guò)時(shí)鐘計(jì)數(shù)。其中通過(guò)捕捉上升沿下降沿的思路又分兩種，1、檢測(cè)上升沿

3、后再檢測(cè)下一個(gè)上升沿（檢測(cè)下降沿后再檢測(cè)下一個(gè)下降沿）2、檢測(cè)上升沿后再檢測(cè)下降沿（檢測(cè)下降沿后再檢測(cè)上升沿）。這些思路對(duì)應(yīng)不同的采集方法又可以細(xì)分，其中方案1對(duì)于測(cè)量高頻信號(hào)有著較好的效果，方案2對(duì)于測(cè)低頻的信號(hào)較好，前提是占空比為50%若不為則變?yōu)闇y(cè)脈寬。這次的題目我采用的是用時(shí)鐘計(jì)數(shù)的方式，msp430g2553中含有2個(gè)時(shí)鐘，timer。和timer1,每個(gè)時(shí)鐘都有如下功能，選擇時(shí)鐘來(lái)源：1、外部時(shí)鐘（即外部輸入的方波信號(hào)）2、ACLK3、smclk等。其中ACL炒外部所焊晶振，頻率為32768Hz。由上述條件我使用timer0和timer1同時(shí)工作來(lái)進(jìn)行頻率的測(cè)量，首先外部晶振屬于手

4、表晶振，極易產(chǎn)生1s中斷，我首先用timer1產(chǎn)生1s中斷，再用timer0選擇使用外部時(shí)鐘源計(jì)數(shù)，也就是需要被我們計(jì)數(shù)的信號(hào)輸入，這樣每一次上升沿，timer0計(jì)數(shù)器就會(huì)加一。這樣每秒中斷讀取timer0中寄存器的值就可以得出精確度極高的頻率，甚至都不需要換算。此種方案簡(jiǎn)便易于實(shí)現(xiàn)，故選用。流程圖：Figure2方案選擇完畢，考慮如何把正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成方波信號(hào)輸入MCU此部分在考慮信號(hào)發(fā)生器只輸出正電的時(shí)候，即正弦信號(hào)在0電位之上，我們可以完全不用設(shè)計(jì)任何外部電路，因?yàn)镸CU內(nèi)部有施密特觸發(fā)器，可以將正弦輸入變成方波，但是如果有負(fù)電壓輸入則會(huì)損壞MCU實(shí)際中由于LM324我們只允許單電源供電，

5、且放大電路為反向比例放大電路，所以只放大了輸入信號(hào)的負(fù)半周，并且將其搬到正半軸，所以輸入到單片機(jī)的是只有正的電壓，如圖：Figure3所以不需要外部焊接電路實(shí)現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換，但是由于本課程是為北京電設(shè)做準(zhǔn)備，本著此原則我組成員決定還是設(shè)計(jì)并焊接一個(gè)外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)波形轉(zhuǎn)換。波形轉(zhuǎn)換有兩種方法：1、使用過(guò)零比較器2、使用施密特觸發(fā)器。由于本題目對(duì)輸入信號(hào)的頻率有要求，過(guò)零比較器涉及到運(yùn)放，所以在頻率上有限制，為保證頻率不影響實(shí)現(xiàn)，我們選用數(shù)字的電路即施密特觸發(fā)器，數(shù)字電路一般頻率可以達(dá)到幾十兆，所以肯定能夠符合要求，見(jiàn)下圖：VO2Figure4A/D:本題發(fā)揮部分要求采集正弦信號(hào)的峰值，所以涉及A/D

6、轉(zhuǎn)換部分，由于輸入信號(hào)頻率在10Hz100KH乙由于采樣定理，采樣頻率必須為被采樣信號(hào)的兩倍，雖然實(shí)際中最好為十倍，我們最后還是采用了兩倍。Msp430g2553此款芯片A/D采集過(guò)程若要穩(wěn)定起碼需要30個(gè)時(shí)鐘，我的A/D模塊選用時(shí)鐘源smclk，其頻率為8MHz則8MHz除去30約為267KH乙其大于100KHz的兩倍，基本滿(mǎn)足要求，在之前采集頻率的過(guò)程中我們有產(chǎn)生一個(gè)1s中斷，A/D平常每采集一次便把采集的值與最大值比較，把最大值留下，1s選取一次最大值顯示，并把之前最大值清除。顯示：顯示我們采用LCD1602采用四條數(shù)據(jù)線，三條控制線，在保證MCUOI腳夠用的前提下進(jìn)行顯示。代碼主程序：

7、#include<msp430g2553.h>#include"LCD1602_Driver.h”#include<math.h>unsignedintFRE=0;unsignedcharflag1=0;unsignedcharflag2=0;unsignedintadc_sample=0;unsignedintadc_max=0;unsignedinttemp=0;ucharLCDBuf16;/ucharLCDBuf25;ucharLCDBuf2="HZ"ucharLCDBuf3="MV"voidmain()WDTCT

8、L=WDTPW+WDTHOLD;DCOCTL|=(DCO0+DCO1);DCOCTL|=(MOD4+MOD3+MOD2+MOD1+MOD0);/微調(diào)DCOCLKBCSCTL1|=(RSEL0+RSEL2+RSEL3);/14.8MSMCLKIO_Init();LCD_Init();/測(cè)頻初始TA0CTL|=TASSEL_0+MC_1;TA0CCR0=0xffff;TA1CTL|=TASSEL_1+MC_1+TAIE;TA1CCR0=32767;TA1CCTL0|=CCIE;P1DIR&=BIT0;P1SEL|=BIT0;_bis_SR_register(GIE);while(1)if(

9、0=flag1)(；else(flag1=0;TA0CTL|=TACLR;TA0CTL=TASSEL_0+MC_1;TA1CTL=TASSEL_1+MC_1+TAIE;while(0=flag1);flag1=0;/顯示頻率for(inti=0;i<5;i+)(temp=FRE/(10000/(unsignedint)(pow(10,i);LCDBuf1i=temp+'0'FRE=FRE%(10000/(unsignedint)(pow(10,i);LCDBuf15=0;LCD_Disp_string(0,0,LCDBuf1);LCD_Disp_string(5,0,LC

10、DBuf2);/測(cè)幅初始flag2=1;TA1CTL=TASSEL_1+MC_1+TAIE;TA1CCR0=32767;/打開(kāi)時(shí)鐘/ADC10CTL0=SREF_0+ADC10SHT_2+MSC+ADC10ON+ADC10IE;/ADC10CTL1=INCH_1+ADC10SSEL_3+CONSEQ_2;/ADC10AE0=0x02;/ADC10DTC0=ADC10B1;/ADC10DTC1=0xC8;/ADC10CTL0&=ENC;/先關(guān)閉adc,待到BUSY位清零，每次都必須等待/while(ADC10CTL1&BUSY);/WaitifADC10coreisactive/

11、ADC10SA=(unsignedint)adc_sample;/Databufferstart/ADC10CTL0|=ENC+ADC10SC;ADC10CTL0=SREF_0+ADC10SHT_2+MSC+ADC10ON;ADC10CTL1=INCH_1+ADC10SSEL_3+CONSEQ_0;ADC10AE0=0x02;ADC10CTL0|=ADC10ON;do(ADC10CTL0|=ENC+ADC10SC;while(ADC10CTL0&ADC10IFG)=0);adc_sample=ADC10MEM;if(adc_max<adc_sample)(adc_max=adc_

12、sample;while(0=flag1);adc_max=adc_max*(3300/1023);/while(0=flag1);flag2=0;/*/篩選for(inti=0;i<200;i+)(if(adc_samplei>adc_max)(adc_max=adc_samplei;*/顯示幅值for(inti=0;i<5;i+)(temp=adc_max/(10000/(unsignedint)(pow(10,i);LCDBuf1i=temp+'0'adc_max=adc_max%(10000/(unsignedint)(pow(10,i);LCDBuf

13、15=0;LCD_Disp_string(0,1,LCDBuf1);LCD_Disp_string(5,1,LCDBuf3);adc_max=0;/TimerA1interruptserviceroutine#pragmavector=TIMER1_A0_VECTOR_interruptvoidTimer1_A(void)(if(0=flag2)(TA0CTL=0;TA1CTL=0;TA1CTL|=TACLR;FRE=TA0R;flag1=1;TA0CTL=TASSEL_0+MC_0;TA1CTL=TASSEL_1+MC_0;/TA0CTL|=TACLR;/TA0CTL=TASSEL_0+MC

14、_1;/TA1CTL=TASSEL_1+MC_1+TAIE;/測(cè)了一次還沒(méi)開(kāi)elseTA1CTL=TASSEL_1+MC_0;flag1=1;/ADC10interruptserviceroutine#pragmavector=ADC10_VECTOR_interruptvoidADC10_ISR(void)flag1=1;ADC10CTL0&=ENC;lcd頭文件/#include"msp430g2553.h”#defineSET_LCD_1602_EP2OUT|=0x04/P2.2#defineCLR_LCD_1602_EP2OUT&=0x04#defineSET

15、_LCD_1602_RSP2OUT|=0x01/P2.0#defineCLR_LCD_1602_RSP2OUT&=0x01#defineSET_LCD_1602_RWP2OUT|=0x02/P2.1#defineCLR_LCD_1602_RWP2OUT&=0x02#defineLCD_IO_OUTP1OUT#defineLCD_IO_DIRP1DIR#defineLCD_IO_INP1IN#defineLCD_IO_SELP1SEL#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintvoidIO_Init(void);voidLCD_In

16、it(void);voidLCD_Check_busy(void);/檢測(cè)LCDH否在忙，即能否接收數(shù)據(jù)和指令voidLCD_Write_Command(ucharcommand);voidLCD_Write_Data(uchardat);voidLCD_Set_xy(ucharx,uchary);ucharLCD_Read_Sta(void);ucharLCD_Read_Data(ucharx,uchary);voidUser_def_char(ucharn,uchar*s);/輸入用戶(hù)自定義字符(5*8點(diǎn)陣字符)，07共8個(gè)字符voidLCD_Disp_char(ucharx,uchary

17、,uchardat);voidLCD_Disp_string(ucharx,uchary,uchar*s);ucharlarge=0;/當(dāng)large為1時(shí)，為5*8點(diǎn)陣；為0時(shí)，為5*10點(diǎn)陣voidIO_Init(void)LCD_IO_SEL&=0xF0;/LCD_IO_DIR|=0x07;P2DIR|=0x07;P2SEL&=0x07;voidLCD_Init(void)LCD_Write_Command(0x28);LCD_Write_Command(0x0F);LCD_Write_Command(0x06);LCD_Write_Command(0x01);voidLC

18、D_Check_busy(void)ucharflag=0x80;flag&=LCD_Read_Sta();while(flag=0x80)_delay_cycles(100);flag&=LCD_Read_Sta();voidLCD_Write_Command(ucharcommand)(LCD_Check_busy();CLR_LCD_1602_RS;CLR_LCD_1602_RW;CLR_LCD_1602_E;uchartemp;temp=command&(0x3C);if(temp=(0x26)|(temp=(0x2C)|(temp=(0x36)|(temp=(

19、0x3C)large=0;/為5*10點(diǎn)陣elselarge=1;LCD_IO_DIR|=0xF0;LCD_IO_OUT=(command&(0XF0)+(LCD_IO_OUT&(0x0F);SET_LCD_1602_E;CLR_LCD_1602_E;command<<=4;LCD_IO_OUT=(command&(0XF0)+(LCD_IO_OUT&(0x0F);SET_LCD_1602_E;CLR_LCD_1602_E;voidLCD_Write_Data(uchardat)(LCD_Check_busy();SET_LCD_1602_RS;CL

20、R_LCD_1602_RW;CLR_LCD_1602_E;LCD_IO_DIR|=0xF0;LCD_IO_OUT=(dat&(0XF0)+(LCD_IO_OUT&(0x0F);SET_LCD_1602_E;CLR_LCD_1602_E;dat<<=4;LCD_IO_OUT=(dat&(0XF0)+(LCD_IO_OUT&(0x0F);SET_LCD_1602_E;CLR_LCD_1602_E;voidLCD_Set_xy(ucharx,uchary)(ucharaddress;if(y=0)address=0x80+x;elseaddress=0xC

21、0+x;LCD_Write_Command(address);ucharLCD_Read_Sta(void)ucharsta;CLR_LCD_1602_RS;/讀入狀態(tài)信息高四位數(shù)據(jù)SET_LCD_1602_RW;CLR_LCD_1602_E;LCD_IO_DIR&=0xF0;SET_LCD_1602_E;_delay_cycles(10);sta=LCD_IO_IN;CLR_LCD_1602_E;SET_LCD_1602_E;/讀入狀態(tài)信息低四位數(shù)據(jù)_delay_cycles(10);uchartemp;temp=LCD_IO_IN;CLR_LCD_1602_E;sta&=0xF0;temp>>=4;temp&=0x0F;sta=sta+temp;return(sta);ucharLC