基于dsp的时钟系统设计-通信082-周嘉京

基于dsp的时钟系统设计-通信082-周嘉京内容摘要：

表达式的 C格式，提高可读性。 目标 DSP上的帮助： DSP结构和寄存器上的在线帮助可以使用户不必查看技术手册。 用户扩展： 扩展语言 (GEL)使得用户可以将自己的菜单项加到 CCS5000的菜单栏中。 3 第一章 方案论证与比较 数字时钟是本设计的最主要的部分。 根据需要，可利用两种方案实现。 方案一：本方案采用 Dallas公司的专用时钟芯片 DS12887A。 该芯片内部采用石英晶体振荡器，其芯片精度不大于 10ms/年，且具有完备的时 钟闹钟功能，因此，可直接对其以用于显示或设置，使得软件编程相对简单。 为保证时钟在电网电压不足或突然掉电等突发情况下仍能正常工作，芯片内部包含锂电池。 当电网电压不足或突然掉电时，系统自动转换到内部锂电池供电系统。 而且即使系统不上电，程序不执行时，锂电池也能保证芯片的正常运行，以备随时提供正确的时间。 方案二：本方案完全用软件实现数字时钟。 原理为：在单片机内部存储器设三个字节分别存放时钟的时、分、秒信息。 利用定时器与软件结合实现 1秒定时中断，每产生一次中断，存储器内相应的秒值加 1；若秒值达到 60，则将其清零，并 将相应的分字节值加 1；若分值达到 60，则清零分字节，并将时字节值加 1；若时值达到 24，则将十字节清零。 该方案具有硬件电路简单的特点。 而且，由于是软件实现，当 DSP芯片不上电，程序不执行时，时钟将不工作。 基于硬件电路的考虑，本设计采用方案二完成数字时钟的功能。 方案一：静态显示。 所谓静态显示，就是当显示器显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止。 该方式每一位都需要一个 8 位输出口控制。 静态显示时较小的电流能获得较高的亮度，且字符不闪烁。 但当所显示的位数较多时，静态显示所需的 I/O口太多，造成了资源的浪费。 方案二：动态显示。 所谓动态显示就是一位一位的轮流点亮各个位，对于显示器的每一位来说，每隔一段时间点亮一次。 利用人的视觉暂留功能可以看到整个显示，但必须保证扫描速度足够快，字符才不闪烁。 显示器的亮度既与导通电流有关，也于点亮时间与间隔时间的比例有关。 调整参数可以实现较高稳定度的显示。 动态显示节省了 I/O口，降低了能耗。 从节省 I/O口和降低能耗出发，本设计采用方案二。 4 第二章 硬件设计 利用 TMS320LF2407芯片制作 简易电子时钟，由六个 LED数码管、五个按键、数码管驱动 74HC273及数码管位选 74HC138，如下图 ： 电 源 部 分直 流 电 源 + 5 V复 位 电 路 按 键控 制 部 分T M S 3 2 0 L F 2 4 0 7数 码 管 驱 动7 4 H C 2 7 3位 选 部 分7 4 H C 1 3 86 个 七 段 共 阴 极 数 码 管 显 示秒 、 分 、 时 位 图 系统框图 位选芯片 74HC138 74HC138是一款高速 CMOS器件， 74HC138引脚兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。 74HC138可充当一个 8输出多路分配器，未使用的使能输入端必须保持绑定在各自合适的高有效或低有效状 态。 74HC138与 74HC238逻辑功能一致，只不过 74HC138为反相输出。 5 74HC138译码器可接受 3位二进制加权地址输入（ A, B和 C），并当使能时，提供 8个互斥的低有效输出（ Y0至 Y7）。 74HC138特有 3个使能输入端：两个低有效（ S2和 S3）和一个高有效（ S1）。 除非 S2和 S3置低且 S1置高，否则 74HC138将保持所有输出为高。 利用这种复合使能特性，仅需 1片 74HC138芯片即可轻松实现 6个数码管的选择导通。 如图 所示： 图 74HC138 译码器 驱动芯片 74HC273 74HC273是一款高速 CMOS器件， 74HC273引脚兼容低功耗肖特基 TTL（ LSTTL）系列。 74HC273具有八路边沿触发， D 型触发器，带独立的 D输入和 Q输出。 74HC273的公共时钟（ CLK）和主复位（ CLR）端可同时读取和复位（清零）所有触发器。 每个 D输入的状态将在时钟脉冲上升沿之前的一段就绪时间内被传输到触发器对应的输出（ Qn）上。 一旦 CLR输入电平为低，则所有输出将被强制置为低，而不依赖于时钟或者数据输入。 74HC273适用于要求原码输出或者所有存储元件共用时钟和主复位的应用 ,如下图 ： 图 74HC273 6 数码管显示 下图为共阴极数码管的引脚图，每位的段码线（ a,b,c,d,e,f,g,dp）分别与 1个 8位的锁存器输出相连，由 DSP控制器控制组合 0－ 9十个数据，如令其显示 1则 b,c引脚（即2， 3引脚）送高电平，此时数码管显示 1。 由于各位的段码线并联， 8位 I/O口输出段码对各个显示位来说都是相同的，如下图 ： 图 LED 数码管 控制部分 TMS320LF2407A是 TI 公司推出的一款定点 DSP控制器，它采用了高性能静态 CMOS技术，使得供电电压降为 3． 3V，减小了控制器的功耗； 40MIPS的执行速度使得指令周期缩短到25ns(40MHz)，从而提高了控制器的实时控制能力；集成了 32K字的闪存 (可加密 )、 2． 5K的 RAM、 500ns转换时间的 A／ D转换器，片上事件管理器提供了可以满足各种电机的 PWM接口和 I／ O功能，此外还提供了适用于工业控制领域的一些特殊功能，如看门狗电路、 SPI、SCI和 CAN控制器等，从而使它可广泛应用于工业控制领域。 7 图 DSP2407 最小系统图 如上图 ， DSP2407最小 系统包括 6部分： DSP2407(TMS320LF2407A) 、电源、晶体振荡器接口电路、 JTAG接口电路、 XF引脚 LED指示灯和 I/O口 LED指示灯。 本最小系统选择了 TI公司的 TPS767D301作为 DC/DC转换芯片。 它是一个双路低压降的电压调节器，输入为 +5V电压，可输出一路 + ~5V可调电压，每路电流最大输出为 1A。 电源电路原理图如下图所示。 + LF2407A使用，另一路可输出 +，本最小系统暂不用，如下图 ： 图 DSP2407 最小系统电源电路原理图 PLL滤波电路。 在 DSP内部，有一个锁相环时钟。