標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)二MSP430F5529_25Hz方波發(fā)生及測(cè)量實(shí)驗(yàn).doc

電 子 科 技 大 學(xué)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師：郵 箱：一、實(shí)驗(yàn)室名稱(chēng)：MSP430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱(chēng)：25Hz方波發(fā)生及峰值幅度測(cè)量三、實(shí)驗(yàn)原理：（1）通用功能I/O 參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)一中相關(guān)原理介紹。（2） 定時(shí)器（Timer） 定時(shí)功能模塊是MSP430應(yīng)用系統(tǒng)中經(jīng)常用到的重要部分，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制、延遲、頻率測(cè)量、脈寬測(cè)量和信號(hào)產(chǎn)生、信號(hào)檢測(cè)等等。一般來(lái)說(shuō)，MSP430所需的定時(shí)信號(hào)可以用軟件和硬件兩種方法來(lái)獲得。 MSP430系列有豐富定時(shí)器資源：看門(mén)狗定時(shí)器（WDT），定時(shí)器A（Timer_A），定時(shí)器B（Timer_B）和定時(shí)器D（Timer_D）等。MSP430系列定時(shí)器部件功能，如表2-1所示：表2-1 MSP430中定時(shí)器的功能（a）看門(mén)狗定時(shí)器，主要作用在于當(dāng)“程序跑飛”時(shí)，會(huì)產(chǎn)生溢出，從而產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位，CPU需要重新運(yùn)行用戶(hù)程序，這樣程序就可以又回到正常運(yùn)行狀態(tài)。MSP430 看門(mén)狗模塊具有以下特性：l 8 種軟件可選的定時(shí)時(shí)間l 看門(mén)狗工作模式l 定時(shí)器工作模式l 帶密碼保護(hù)的 WDT 控制寄存器l 時(shí)鐘源可選擇l 為降低功耗，可停止l 時(shí)鐘失效保護(hù)（b）定時(shí)器A由一個(gè)16位定時(shí)器和多路捕獲/比較通道組成。MSP430X5XX / 6XX系列單片機(jī)的Timer _A有以下特性：l 帶有 4 種操作模式的異步 16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器l 輸入時(shí)鐘可以有多種選擇，可以是慢時(shí)鐘，快時(shí)鐘以及外部時(shí)鐘l 可配置捕獲/比較寄存器數(shù)多達(dá) 7 個(gè)l 可配置的PWM（脈寬調(diào)制）輸出l 異步輸入和同步鎖存。不僅能捕獲外部事件發(fā)生的時(shí)間還可鎖定其發(fā)生時(shí)的高低電平l 完善的中斷服務(wù)功能。快速響應(yīng)Timer_A中斷的中斷向量寄存器l 8種輸出方式選擇l 可實(shí)現(xiàn)串行通訊 Timer_A由以下4部分組成：定時(shí)計(jì)數(shù)器：16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)寄存器TAxR 時(shí)鐘源的選擇和分頻 ：定時(shí)器時(shí)鐘 TACLK 可以選擇 ACLK，SMCLK 或者來(lái)自外部的 TAxCLK。選擇的時(shí)鐘源，可以通過(guò)軟件選擇分頻系數(shù)（2、3、4、5、6、7、8）。捕獲/比較器：用于捕獲事件發(fā)生的時(shí)間或產(chǎn)生時(shí)間間隔，捕獲比較功能的引入主要是為了提高I/O 端口處理事務(wù)的能力和速度。 輸出單元：具有可選的8種輸出模式，用于產(chǎn)生用戶(hù)需要的輸出信號(hào)，支持PWM。 定時(shí)器工作模式包括停止模式、增計(jì)數(shù)模式、連續(xù)計(jì)數(shù)模式和增/減計(jì)數(shù)模式。MSP430X5XX / 6XX系列單片機(jī)的Timer_A的4種計(jì)數(shù)模式如表2-2所示。表2-2 Timer_A的4種計(jì)數(shù)模式Timer_A有多個(gè)相同的捕獲/比較模塊，為實(shí)時(shí)處理提供靈活的手段，每個(gè)模塊都可用于捕獲事件發(fā)生的時(shí)間或產(chǎn)生定時(shí)間隔。通過(guò)TAxCCTLn中的CAP位選擇模式，該模塊既可用于捕獲模式，也可用于比較模式。當(dāng)發(fā)生捕獲事件或定時(shí)時(shí)間到都將引起中斷。捕獲模式 當(dāng)TAxCCTLn中的CAP = 1，該模塊工作在捕獲模式。每個(gè)捕獲/比較寄存器可以用來(lái)記錄時(shí)間事件，例如： 測(cè)量軟件程序所用時(shí)間 測(cè)量硬件事件之間的時(shí)間 測(cè)量系統(tǒng)頻率用CM1和CM0 位選擇捕獲條件，可以選擇禁止捕獲、上升沿捕獲、下降沿捕獲或者上升沿下降沿都捕獲。當(dāng)捕獲完成后，定時(shí)器的值被復(fù)制到 TAxCCRn 寄存器，并且中斷標(biāo)志 CCIFG 置位。如果總的中斷允許位GIE允許，相應(yīng)的中斷允許位CCIE也允許，則將產(chǎn)生中斷請(qǐng)求。比較模式 當(dāng)TACCTLx中的CAP = 0，該模塊工作在比較模式。比較方式主要用于為軟件或應(yīng)用硬件產(chǎn)生定時(shí)，還可為D/A轉(zhuǎn)換功能或者馬達(dá)控制等各種用途產(chǎn)生脈寬調(diào)制（PWM）輸出信號(hào)。 在計(jì)數(shù)器TAxR計(jì)數(shù)到TAxCCRn（n 代表具體的捕獲比較寄存器）的值時(shí)： 中斷標(biāo)志 CCIFG 置位 內(nèi)部信號(hào) EQUx=1 EQUx 根據(jù)輸出模式影響輸出 輸入信號(hào) CCI 被鎖存在 SCCI 每個(gè)捕獲/比較模塊都包含一個(gè)輸出單元，用于產(chǎn)生輸出信號(hào)。每個(gè)輸出單元有8種工作模式，可產(chǎn)生基于EQUx的多種信號(hào)。除模式0外，其他模式的輸出都在定時(shí)器時(shí)鐘上升沿時(shí)發(fā)生變化。輸出模式2，3，6，7不適合輸出單元0，因?yàn)镋QUx=EQU0。 輸出單元在輸出控制位OUTMODx的控制下，有8種輸出模式輸出信號(hào)。這些模式與TAxR、TACCTLx、TAxCCR0的值有關(guān)，如表2-3所示。表2-3 輸出單元的8種輸出模式Timer_A中斷可由計(jì)數(shù)器溢出引起，也可以來(lái)自捕獲/比較寄存器。每個(gè)捕獲/比較模塊可獨(dú)立編程，由捕獲/比較外部信號(hào)以產(chǎn)生中斷。Timer_A模塊使用兩個(gè)中斷向量，一個(gè)單獨(dú)分配給捕獲/比較寄存器TAxCCR0；另一個(gè)作為共用中斷向量用于定時(shí)器和其他的捕獲/比較寄存器。TAxCCR1TAxCCRx和定時(shí)器按照優(yōu)先次序結(jié)合共用一個(gè)中斷向量，屬于多源中斷。中斷向量寄存器用于確定哪個(gè)標(biāo)志請(qǐng)求中斷。（c）定時(shí)器B（Timer_B）是一個(gè)帶有多路捕獲/比較寄存器的16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。除了在捕獲/比較模塊中Timer_B比Timer_A 增加了比較鎖存器，Timer_B和Timer_A的結(jié)構(gòu)幾乎相同。多個(gè)比較鎖存器還可以成組工作，以達(dá)到同步更新比較數(shù)據(jù)的目的。 Timer_B與Timer_A的對(duì)比：l Timer_B計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為8位，10位，12位和16位可編程，而Timer_A的計(jì)數(shù)長(zhǎng)度固定為16位。l Timer_B中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Timer_A中的SCCI寄存器位的功能。l Timer_B在比較模式下的捕獲/比較寄存器功能與Timer_A不同，增加了比較鎖存器。l 所有的Timer_B輸出實(shí)現(xiàn)了高阻輸出。l 比較模式的原理稍有不同：在Timer_A中，TAxCCRx寄存器中保存與TAxR相比較的數(shù)據(jù)；而在Timer_B中，TBxCCRx寄存器中保存的是要比較的數(shù)據(jù)，但并不直接與定時(shí)器TBxR相比較，而是將TBxCCRx送到與之相對(duì)應(yīng)的鎖存器之后，由鎖存器與定時(shí)器TBxR相比較。（d）定時(shí)器D（Timer_D）是一個(gè)帶有多路捕獲/比較寄存器的16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。除了在捕獲/比較模塊中Timer_D比Timer_B增加了高分辨率生成器，Timer_D和Timer_B的結(jié)構(gòu)幾乎相同。 Timer_D與Timer_B的對(duì)比：l 支持高分辨率模式。l Timer_D 支持在同一個(gè)捕獲/比較通道中，合并使用兩個(gè)相鄰的 TDCCRx 寄存器，控制PWM的上升沿或下降沿。l Timer_D 支持雙捕獲事件模式。l Timer_D 支持外部故障輸入，外部清除輸入和信號(hào)。l Timer_D 可以與第二個(gè)定時(shí)器同步。定時(shí)器 A 的控制流程大約分四步：定時(shí)器的配置和初使化、 定時(shí)器的輸出、定時(shí)器的中斷處理。 （3） 模數(shù)轉(zhuǎn)換器（AD）模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）從信號(hào)系統(tǒng)中采集信號(hào)電壓，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理之后，將其轉(zhuǎn)換為等效的數(shù)字量。模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的作用是將輸入連續(xù)變化的模擬信號(hào)變換為與其成正比的數(shù)字量信號(hào)輸出。在進(jìn)行模數(shù)(即AD)轉(zhuǎn)換時(shí)，通常按取樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟進(jìn)行。 MSP430的ADC12_A模塊支持快速12位模數(shù)轉(zhuǎn)換;該模塊包含:l 12位SAR核l 采樣選擇控制l 參考電流發(fā)生器 ADC12_A模塊特點(diǎn)是：l 大于200 ksps的最大轉(zhuǎn)換速率l 無(wú)失碼的12位單調(diào)轉(zhuǎn)換器l 軟件或定時(shí)器控制的可編程采樣保持周期l 通過(guò)軟件或定時(shí)器控制轉(zhuǎn)換開(kāi)始l 軟件可選擇的片上參考電壓生成器（MSP430F54xx：1.5 V或2.5 V，其他設(shè)備：1.5 V，2.0 V，2.5 V）l 軟件選擇的內(nèi)部或外部參考l 多達(dá)12個(gè)可單獨(dú)配置的外部輸入通道l 內(nèi)部溫度傳感器的轉(zhuǎn)換通道，AVCC，和外部參考l 獨(dú)立的信道選擇的正負(fù)電壓參考源（僅限MSP430F54xx系列）l 可選擇的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘源l 單通道，重復(fù)單通道，序列（自動(dòng)掃描），重復(fù)序列（重復(fù)自動(dòng)掃描）轉(zhuǎn)換模式l ADC內(nèi)核和參考電壓可單獨(dú)實(shí)現(xiàn)掉電l 快速解碼的18位ADC中斷的中斷向量寄存器l 16個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)寄存器詳細(xì)的關(guān)于MSP430F5529的ADC模塊的使用說(shuō)明，請(qǐng)參見(jiàn)數(shù)據(jù)手冊(cè)。（3）OLED操作參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)一四、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?要求學(xué)習(xí)掌握基于定時(shí)器產(chǎn)生某種頻率方波的原理，MSP430單片機(jī)IO口的操作和使用AD進(jìn)行采樣并測(cè)量的操作。學(xué)習(xí)基于430單片機(jī)集成編譯仿真環(huán)境的代碼調(diào)試。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過(guò)對(duì)MSP430F5529開(kāi)發(fā)板編程，從IO口產(chǎn)生一個(gè)25Hz方波信號(hào)，并用AD模塊測(cè)量該方波信號(hào)的峰值幅度值顯示于OLED上，要求：1、利用MSP430定時(shí)器和通用IO產(chǎn)生25Hz方波。2、利用MSP430內(nèi)部AD測(cè)量出該方波峰值幅度并顯示在OLED上。拓展要求：1、通過(guò)往復(fù)按鍵改變所產(chǎn)生方波的頻率