單片機產(chǎn)生正弦波

1、單片機產(chǎn)生正弦波一 要求采用單片機map430g2553和運算放大器lmv358產(chǎn)生正弦波，周期1秒。二 思路可通過單片機產(chǎn)生PWM，調(diào)節(jié)參數(shù)寄存器的值，產(chǎn)生不同占空比的PWM信號。若占空比的變化規(guī)律是正弦的，則濾波后可得到所需正弦波形。其中，PWM（Pulse Width Modulation）控制脈沖寬度調(diào)制技術是通過對一系列脈沖的寬度進行調(diào)制，來等效地獲得所需要波形（含形狀和幅值）。圖1為用PWM波代替正弦半波的例子。（單片機輸出圖1b，濾波后得到圖1a）圖1 用PWM波代替正弦半波推薦精選三 實踐1 PWM周期計算正弦波周期1秒，需要采用多少個周期的PWM信號去表示？數(shù)目過少，則波形不

2、完整（極端狀況只有1個周期的PWM）；數(shù)目過多，則增加了單片機的計算量，并對速度有要求。這里取N=200個。則PWM信號的周期為T=1/200秒=5毫秒。2 PWM參數(shù)計算PWM由定時器TimerA產(chǎn)生，參數(shù)主要包括：定時器時鐘，周期計數(shù)，高電平計數(shù)三個。l 定時器時鐘：定時器時鐘來源有4個，兩個內(nèi)部的（輔助時鐘ACLK、子系統(tǒng)主時鐘SMCLK），兩個外部的。這里采用內(nèi)部時鐘。沒有外部晶體時，ACLK由內(nèi)部時鐘源VLOCLK（低頻時鐘源，12K赫茲）產(chǎn)生，SMCLK由內(nèi)部數(shù)字時鐘DCOCLK（默認1M赫茲）產(chǎn)生。這里建議采用較高頻率的。部分代碼如下：BCSCTL1 |= DIVA_0; / A

3、CLK = VLOBCSCTL2 |= SELM_0 + DIVM_0 + DIVS_0; / MCLK = DCO, SMCLK = DCO/ Configure TimerATACTL = TASSEL1 +MC_1; / Source: SMCLK, UP mode其中，ACLK可配置成VLOCLK的1,2,4,8分頻，這里設置為1分頻，即ACLK = VLO；第二行中，SELM_0的作用是選擇MCLK的時鐘源為DCOCLK，DIVM_0設置為MCLK = DCO，DIVS_0設置為SMCLK = DCO（默認時鐘源）。TASSEL1將定時器時鐘設置為SMCLK（若為TASSEL0則選擇

4、ACLK），且未分頻。模式選擇MC_1為上升模式。采用上述方法設置定時器時鐘 = SMCLK = DCO = 1M赫茲。l 周期計數(shù)：上升模式表明定時器由0遞增到一個上限值CCR0。CCR0需設置。因為周期T=1/200秒，而定時器時鐘 = SMCLK = DCO = 1M赫茲，定時器周期t=1微秒，所以CCR0=T/t=5000，即5毫秒。l 高電平計數(shù)：定時器由0遞增到一個上限值CCR0過程中，需設置脈寬CCR1。并且K= CCR1/ CCR0的數(shù)值每個周期（5毫秒）都變化一次，變化趨勢滿足正弦變化，200個5毫秒構成一個正弦變化周期。為獲得CCR1值，在matlab中輸入：t=0:pi/

5、100:2*pi;k=(sin(t)+1)/2;CCR1=round(4999*k);可獲得201個CCR1值。上式中，第一行設置了201個數(shù)，均勻分布在0-2pi 之間，第一個和最后一個分別對應0弧度和2pi弧度；第二行計算201個正弦值，偏置為0.5，全幅度為1的正弦波幅度，如圖2所示：推薦精選圖2偏置為0.5，全幅度為1的正弦波幅度第三行計算CCR1值，為k與CCR0（這里是5000）的乘積，并取了四舍五入（round函數(shù)）。為將數(shù)據(jù)導出，便于單片機編程，在matlab中添加：fid = fopen('exp.txt','w');fprintf(fid,&

6、#39;%d,',CCR1);fclose(fid);則在matlab工作目錄中生成了帶逗號的連續(xù)CCR1值。復制到程序中，定義一個數(shù)組temp200,其數(shù)值為matlab生成的數(shù)值。3 PWM實現(xiàn)流程程序包含兩個中斷，一個是定時器到達上限CCR0（這里是4999）時發(fā)出中斷，并在中斷服務程序中將輸出置1，另一個是到達中間值CCR1（0至4999）時發(fā)出中斷，并在中斷服務程序中將輸出置0?？紤]到同時發(fā)出中斷時，會有中斷嵌套問題、以及優(yōu)先級問題，所以在當CCR1需置為4999時，手動置為4998。軟件流程如圖3所示。推薦精選圖3 軟件流程圖程序為：/*/ LaunchPad Lab4 -

7、 Timer Toggle P1.6,/ MSP430G2553/ -/ /| XIN|-/ | | |/ -|RST XOUT|-/ | |/ | P1.6|->LED/*#include <msp430g2553.h>推薦精選short temp200=2500,2578,2656,2735,2813,2891,2968,3045,3121,3197,3272,3346,3420,3492,3564,3634,3704,3772,3839,3904,3969,4031,4093,4152,4211,4267,4322,4374,4425,4474,4522,4567,46

8、10,4651,4690,4727,4761,4793,4823,4851,4877,4900,4920,4939,4955,4968,4979,4988,4994,4998,4999,4998,4994,4988,4979,4968,4955,4939,4920,4900,4877,4851,4823,4793,4761,4727,4690,4651,4610,4567,4522,4474,4425,4374,4322,4267,4211,4152,4093,4031,3969,3904,3839,3772,3704,3634,3564,3492,3420,3346,3272,3197,31

9、21,3045,2968,2891,2813,2735,2656,2578,2500,2421,2343,2264,2186,2108,2031,1954,1878,1802,1727,1653,1579,1507,1435,1365,1295,1227,1160,1095,1030,968,906,847,788,732,677,625,574,525,477,432,389,348,309,272,238,206,176,148,122,99,79,60,44,31,20,11,5,1,0,1,5,11,20,31,44,60,79,99,122,148,176,206,238,272,3

10、09,348,389,432,477,525,574,625,677,732,788,847,906,968,1030,1095,1160,1227,1295,1365,1435,1507,1579,1653,1727,1802,1878,1954,2031,2108,2186,2264,2343,2421;int i=0;void main(void)WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; / Stop watchdog timerif (CALBC1_1MHZ =0xFF | CALDCO_1MHZ = 0xFF)while(1); / If calibration const

11、ants erased, trap CPU!BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ; / Set rangeDCOCTL = CALDCO_1MHZ; / Set DCO step + modulationBCSCTL3 |= LFXT1S_2; / LFXT1 = VLOP1DIR = 0x40; / P1.6 output (green LED)P1OUT = 0; / LED offIFG1 &= OFIFG; / Clear OSCFault flag推薦精選BCSCTL1 |= DIVA_0; / ACLK = VLOBCSCTL2 |= SELM_0 + DIVM_0

12、+ DIVS_0; / MCLK = DCO, SMCLK = DCO/ Configure TimerATACTL = TASSEL1 +MC_1; / Source: ACLK, UP modeCCR0 = 5000;/Timer count 5100CCR1 = 2500;/Timer count 100CCTL0 = CCIE; /CCR0 interrupt enabledCCTL1 = CCIE; /CCR1 interrupt enabled_BIS_SR(GIE);for(;);/ Timer A0 interrupt service routine#pragma vector

13、=TIMER0_A0_VECTOR_interrupt void Timer_A0 (void)P1OUT |= BIT6; / P1.6 output Highif(i=199)i=0;elsei+;if(tempi=4999)CCR1=4998;elseCCR1=tempi;/ Timer A1 Interrupt Vector (TA0IV) handler#pragma vector=TIMER0_A1_VECTOR_interrupt void Timer_A1(void)switch( TA0IV )推薦精選case 2: P1OUT &= BIT6; / P1.6 output Low break;case 10: break; 4 輸出濾波輸出運放采用lmv358。其管腳如下圖4所示：圖4 358管腳示意圖采用壓控電壓源二階低通濾波電路。（參考模擬電子技術基礎，第三版，童詩白、華成英 主編，7.4.2節(jié)，352頁）。其電路圖如圖5所示：圖5 壓控電壓源二階低通濾波電路 通帶增益：Avp=1+R4/R3傳遞函數(shù)：所需設計的濾波器輸出為1赫茲的正弦波，放大倍數(shù)為1，所以設置