基于msp430单片机的信号发生器设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于msp430单片机的信号发生器设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

视频器材、再到电子秤量设备，无所不在。 在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设 备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 11 MSP430F149 单片机的引脚图 MSP430F149 单片机的引脚如图 21 所示。 D V C C1P 6. 32P 6. 43P 6. 54P 6. 65P 6. 76V r e f +7X I N8X O U T /T C L K9V E r e f +10V r e f / V E r e f 11P 1. 012P 1. 113P 1. 214P 1. 315P 1. 416P1.517P1.618P1.719P2.020P2.121P2.222P2.323P2.424P2.525P2.626P2.727P3.028P3.129P3.230P3.331P3.432P 3. 533P 3. 634P 3. 735P 4. 036P 4. 137P 4. 238P 4. 339P 4. 440P 4. 541P 4. 642P 4. 743P 5. 044P 5. 145P 5. 246P 5. 347P 5. 448P5.549P5.650P5.751XT2OUT52XT2IN53TDO/TDI54TDI55TMS56TCK57RST/NMI58P6.059P6.160P6.261AGND62DGND63AVCC64U2M S P 43 0 F 1 49 图 21 MSP430F149 单片机的引脚图 LCD1602 液晶显示器简介 工业字符型液晶，能够同时显示 16x02 即 32 个字符（ 16 列2 行）。 1602 字符型 LCD 通常有 14 条引脚线或 16 条引脚线的LCD，多出来的 2 条线是背光电源线 VCC(15 脚 )和地线 GND(16脚 )，其控制原理与 14 脚的 LCD 完全一样 液晶显示器的引脚说明 LCD1602 液晶显示器的引脚说明如表 21 所示。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 12 表 21 LCD1602 的引脚功能说明 引脚 符号 功能说明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接电源（ +5V） 3 V0 液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度过高时会产生 “ 鬼影 ” ，使用时可以通过一个 10K的电位器调整对比度）。 4 RS RS为寄存器选择，高电平 1 时选择数据寄存器、低电平 0 时选择指令寄存器。 5 R/W R/W为读写信号线，高电平 (1)时进行读操作，低电平 (0)时进行写操作。 6 E E(或 EN)端为使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 低 4 位三态、 双向数据总线 0 位（最低位） 8 DB1 低 4 位三态、 双向数据总线 1 位 9 DB2 低 4 位三态、 双向数据总线 2 位 10 DB3 低 4 位三态、 双向数据总线 3 位 11 DB4 高 4 位三态、 双向数据总线 4 位 西安工程大学本科毕业设计（论文） 13 12 DB5 高 4 位三态、 双向数据总线 5 位 13 DB6 高 4 位三态、 双向数据总线 6 位 14 DB7 高 4 位三态、 双向数据总线 7 位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光电源正极 16 BLK 背光 电源负极 寄存器选择控制表 控制寄存器的控制指令说明如表 22 所示。 表 22 控制寄存器的控制表 RS R/W 操 作说明 0 0 写入指令寄存器（清除屏等） 0 1 读 busy flag（ DB7），以及读取位址计数器（ DB0~DB6）值 1 0 写入数据寄存器（显示各字型等） 1 1 从数据寄存器读取数据 注：关于 E=H脉冲 —— 开始时初始化 E 为 0，然后置 E 为 1，再清 0。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 14 busy flag（ DB7）：在此位为被清除为 0 时， LCD 将无法再处理其他的指令要求。 DAC5571 简介 DAC5571 的引脚说明 DAC5571的引脚说明如表 23 所示。 表 23 DAC5571 的引脚说明 引脚 名称 描述 1 VOUT 模拟输出电压 2 GND 所有地面参考 3 VDD 模拟供电电压输入 4 SDA 串行数据输入 5 SCL 串行时钟输入 6 A0 设备地址选择 DAC5571 的原理图及运算方法 DAC5571 的原理图及运算方法分别如图 22 和图 23 所示。 图 22 DAC5571 的工作原理图 西安工程大学本科毕业设计（论文） 15 图 23 DAC5571 的工作运算方法 西安工程大学本科毕业设计（论文） 16 第 3 章 系统硬件设计 基于 MSP430F149 信号发生器构成及工作原理 信号发生器电路 主要由 MSP430F149 系统、键盘电路、LCD1602 显示电路、 DAC5571 芯片、电源电路等组成。 系统原理方框图如图 31 所示。 图 31 系统原理方框图 系统工作原理：本系统采用 MSP430 单片机为控制核心，利用单片机内置的 DA 芯片，通过按键中断来逻辑选择要输出的波形（正弦波、方波、三角波、锯齿波），再设置其它键来控制波形的复制及频率，然后通过单片机控制显示到 LCD1602 上。 波形的产生是通过 MSP430 单片机执行某一波形发生程序，向 D/A 转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在 D/A转换电路的输出端得到相应的电压波形。 在 MSP430 学习板的键盘按键 ,通过软显示 电路 键盘电路 数模转换 MSP430F149 电 源 西安工程大学本科毕业设计（论文） 17 件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，按不同按键产生不同波形的信号。 信号发生器的键盘电路 本系统所需要的键盘有 8 个，经过分析觉得使用独立式键盘更为合适，但是手上有现有的 4*4 矩阵键盘，因此使用了 4*4矩阵键盘。 连接电路如图 32 所示。 图 32 键盘模块电路 现在具体分析键盘的工作原理：键盘初始化使得单片机 P1的 — 设置为输入状态 , — 设置 为输出状态，然后令 — 输出低电平， — 下降沿触发中断，并开中断。 进入中断子程序后进行扫描并获得键值，最后根据按键的不同分别跳到对应的子程序中。 在扫描的子程序中，当在 管脚上输出低电平，并且行西安工程大学本科毕业设计（论文） 18 线的其他管脚上输出高电平时，如果“ K1”键被按下，则 为低电平；如果“ K2”键被按下，则 ；如果“ K3”键被按下，则 为低电平；如果“ K4”键被按下，则 为低电平。 通过设置一条行线的输出就可以获取列线上的相应状态，从而获得键盘输入的值。 同理，依次在其他列 线上输出低电平，就可以获取其他键的输入值。 通过这样的扫描方式，可以实现键盘的输入。 信号发生器的 LCD1602 显示模块 LCD1602 液晶显示器的电路图如图 32 所示。 本电路的功能是显示当前输出的波形及该波形的幅值及频率。 指令集 如表 31 所示。 表 31 LCD1602 的控制指令集 写指令 38H 对 1602 进行复位操作 写指令 08H 对 1602 进行显示关闭操作 写指令 01H 对 1602 进行显示清屏操作 写指令 06H 写字符时整体不移动 写指令 0cH 显示开，不开游标，不闪烁 西安工程大学本科毕业设计（论文） 19 图 32 LCD1602电路图 数模转换 DAC5571 电路 本 DAC5571 实现单片机的数字信号转换成模拟信号并输出，电路图如图 33 所示。 图 33 DAC5571电路图 西安工程大学本科毕业设计（论文） 20 小结 本章在上一章的基础上，结合 MSP430 单片机信号发生器的基本功能介绍了它的工作流程、硬件组成和工作原理，设计了键盘电路、 LCD1602 显示电路、 DAC5571 芯片等，各电路根据需要连接到 MSP430F149 单片机的接口上，就构成了一个功能强大的基于 MSP430 单片机的信号发生器设计。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 21 第 4 章 系统软件设计 信号发生器的顺利工作，需要合适的软件来协调系统的各个硬件组成部分，根据信号发生器系统的工作需要来工作，从而达到特定的功能。 本章主要设计信号发生器系统的各个硬件组成部分的程序流程图。 信号发生器总流程图 系统总程序流程图如图 41 所示。 系统初始化后，当有按键按下是就会产生按键中断，然后按键扫描获得键值并根据键值跳转到不同的子程序，产生不同的波形。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 22 开 始初 始 化按 键 中 断按 键 扫 描液 晶 显 示 程 序波 形 产 生 程 序按 键 图 41 信号发生器的程序总流程图 初始化程序流程图 初始化程序 流程图如图 42 所示。 进入初始化阶段，信号发生器的各个部分依次初始化，为后期的程序执行做好准备。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 23 开 始关 闭 看 门 狗初 始 化 LCD初 始 化 键 盘开 中 断 并 等 待 图 42 初始化程序流程图 按键中断程序流程图 按键中断程序流程图如图 43 所示。 当有按键按下是就会产生按键中断，然后按键扫描获得键值并根据键值跳转到不同的子程序，产生不同的波形。 西安工程大学本科毕业设计（论文） 24 开 始P 1 口 中 断键 盘 扫 描 子 程 序正 弦 波 子 程 序方 波 子 程 序锯 齿 波 子 程 序k e y _ v a l = 1。 k e y _ v a l = 2。 k e y _ v a l = 3。 k e y _ v a l = 4。 k e y _ v a l = 5。 k e y _ v a l = 6。 k e y _ v a l = 7。 k e y _ v a l = 8。 按 键 被 按 下NNNNNNN三 角 波 子 程 序幅 值 增 加 子 程 序幅 值 减 小 子 程 序频 率 增 加 子 程 序频 率 碱 小 子 程 序YYYYYYYY 图 43 按键中断程序流程图 西安工程大学本科毕业设计（论文） 25 波形产生程序流程图 正弦波产生程序流程图 本程序的波形产生原理是将一个波形周期分割成 n 等份，每加上一个偏移量然后对输出量求正弦值，并写到 DAC5571 中，原理图如图 44 所示。 开 始i = 0i + +i = 0s h u c h u = i * b i a n l i a n gi = 1 2YNS i n ( s h u c h u ) 图 44 正弦波程序流程图 方波产生程序。