基于MSP430G2553的頻率計設(shè)計

1、數(shù)字式頻率計一、設(shè)計概述在電子技術(shù)中，頻率是最基本的參數(shù)之一，數(shù)字頻率計具有精度高、使用方便、測量迅速、以及便于實現(xiàn)測量過程自動化等優(yōu)點(diǎn)，是近代電子技術(shù)領(lǐng)域的重要工具之一，在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本系統(tǒng)以超低功耗MSP430G2553單片機(jī)為核心處理芯片來測量信號的頻率，通過定時器A采用計數(shù)法完成信號頻率測量，并將被測頻率值通過LCD12864液晶串行顯示。頻率可測量范圍在1Hz到999MHz之間。如需要，范圍可繼續(xù)擴(kuò)寬，頻率計的誤差在1%以內(nèi)。二、原理圖基于MSP430G2553的頻率計設(shè)計原理圖如圖1所示，通過串口方式液晶顯示，只需配置單片機(jī)三個口線便可以實現(xiàn)對頻率的測量。其中待測頻率信號

2、從P1.0口輸入，然后可以直接在液晶屏上顯示。圖1 基于MSP430G2553頻率計設(shè)計原理圖三、引腳說明（一）MSP430G2553引腳功能說明由原理圖可以看出，430單片機(jī)的最小系統(tǒng)用到1腳電源、16腳復(fù)位端、20腳接地端、配置P1.0口為待測信號輸入端，P1.4為串行數(shù)據(jù)輸出口，P1.5為串行時鐘輸出口，如表1所示。表1 MSP430G2553引腳功能說明引腳序號引腳名稱功能說明備注1VCC電源正2P1.0頻率信號輸入端6P1.4串行數(shù)據(jù)輸出端7P1.6串行時鐘輸出端16RST復(fù)位腳20GND電源地（二）LCD12864引腳功能說明LCD12864液晶顯示屏用到1、2腳，電源接口線，19

3、、20腳背光電源接口線，15腳并行/串行接口選擇，5腳串行數(shù)據(jù)口，6腳串行的同步時鐘。LCD12864引腳功能如表2所示。表2 LCD12864接口說明引腳序號引腳名稱功能說明備注1VSS模塊的電源地2VDD模塊的電源正端4RS(CS)并行指令/數(shù)據(jù)選擇信號；串行片選信號5R/W(SID)并行讀寫選擇信號；串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)并行使能信號；串行的同步時鐘15PSBPSB并/串行接口選擇：H-并行，L-串行19LED_A背光源正極20LED_K背光源負(fù)極（0V）四、軟件設(shè)計流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計包括初始化模塊、中斷模塊和信號頻率顯示模塊。（一）主函數(shù)單片機(jī)初始化開始屏初始化顯示結(jié)束圖2 主函數(shù)

4、流程圖主函數(shù)流程圖如圖2所示。在主程序中，主要對單片機(jī)配置進(jìn)行初始化和屏幕初始化，以及頻率信號數(shù)據(jù)的處理并實時顯示。（二）單片機(jī)初始化函數(shù)開始圖3 MSP430初始化流程圖結(jié)束開中斷定時器A配置ANGI/O口配置關(guān)閉看門狗單片機(jī)初始化函數(shù)包括對看門狗定時器模式的設(shè)置、I/O口輸入/輸出功能的配置。定時器A所需時鐘源、分頻系數(shù)的選擇，并將總中斷打開。函數(shù)流程圖如圖3所示。（三）中斷函數(shù)進(jìn)入中斷count = count +65535開始結(jié)束圖4 中斷函數(shù)中斷函數(shù)流程圖如圖4所示。當(dāng)定時器A溢出后就進(jìn)入中斷，count就加上65535。（四）頻率顯示函數(shù)頻率顯示流程圖如圖5所示。頻率顯示函數(shù)包含對

5、定時器A相關(guān)內(nèi)容的操作，將定時器A計數(shù)寄存器內(nèi)容清零后，設(shè)置定時器A的工作模式，產(chǎn)生 1s 計數(shù)閘門，關(guān)閉定時器A，記下count的值即為所測得頻率的大小。最后根據(jù)數(shù)據(jù)的大小，按不同的單位將數(shù)據(jù)通過12864液晶顯示屏串行顯示出來。計數(shù)1s調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)1清定時器A計數(shù)內(nèi)容關(guān)閉定時器A清屏開始count ?count1000?調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)3調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)2結(jié)束圖5 頻率顯示函數(shù)五、程序源代碼/*基于定時器A，采用計數(shù)法完成信號頻率的測量使用片內(nèi)時鐘DOC，時鐘頻率默認(rèn)值采用12864串行顯示頻率測量范圍：1Hz - MHz(只要需要，范圍可以繼續(xù)擴(kuò)寬，誤差在1%以內(nèi))被測信號輸入管腳P

6、1.0WR數(shù)據(jù)引腳 P1.4SCLK模擬時鐘引腳 P1.5PSB串行/并行選擇引腳 接GND*/#include#define uint unsigned int#define uchar unsigned char a#define ulint unsigned long intulint count=0;void delay(uint t);void delay1(void);void int_430(void);void sendbyte(uchar zdata);void write_com(uchar cmdcode);void write_data(uchar Dispdata);

7、void lcdinit();void print_string( char *s);void display(void);/*主函數(shù)*/void main() int_430(); lcdinit(); while(1) display(); count=0; /*延時函數(shù)*/void delay(uint t) uint i,j; for(i=0;it;i+) for(j=0;j10;j+);/1s延時的計數(shù)閘門void delay1(void) unsigned long i; for(i=0;i;i+) _NOP(); / 該函數(shù)用來產(chǎn)生一個 MSP430 系統(tǒng)時鐘周期的延時 /*43

8、0初始化函數(shù)*/void int_430(void) WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; / 關(guān)閉看門狗 P1SEL&=BIT4; P1DIR|= BIT4; P1OUT&=BIT4; P1SEL&=BIT5; P1DIR|= BIT5; P1OUT&=BIT5; P1SEL|=BIT0; / 設(shè)置 P1.0 為 TimerA 外部計數(shù)信號輸入口 P1DIR&=BIT0; / 設(shè)置 P1.0 為輸入口 / TimerA 配置 TACTL=TASSEL_0; / 定時器 A 時鐘源選擇：TACLK TACTL=ID_3; / 計數(shù)時鐘分頻系數(shù)選擇：1 CCTL0 = CCIE; /開中斷

9、 CCR0 = 65535; / 計數(shù)終值，方波頻率為：/65536/8/2=1HZ _EINT();/*數(shù)據(jù)傳送函數(shù)*/void sendbyte(uchar zdata) uchar code_seg7,serial_clk, serial_shift; code_seg7=zdata; serial_shift=0x80; for(serial_clk=0; serial_clk1; /準(zhǔn)備發(fā)送下一位數(shù)據(jù) /*寫命令函數(shù)*/void write_com(uchar cmdcode) /串口控制格式（11111AB0） /A數(shù)據(jù)方向控制，A=H時讀，A=L時寫 /B數(shù)據(jù)類型選擇，B=H時為

10、顯示數(shù)據(jù)，B=L時為命令 sendbyte(0xf8); /MCU向LCD發(fā)命令 sendbyte(cmdcode & 0xf0); /發(fā)高四位數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)格式D7D6D5D4_0000) sendbyte(cmdcode 4) & 0xf0); /發(fā)低四位數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)格式D3D2D1D0_0000) delay(2); /延時等待/*寫數(shù)據(jù)函數(shù)*/void write_data(uchar Dispdata) sendbyte(0xfa); /MCU向LCD發(fā)數(shù)據(jù) sendbyte(Dispdata & 0xf0); /發(fā)高四位數(shù)據(jù) sendbyte(Dispdata 0) /C語言里字符串末尾

11、自動加“0”(ASCII碼值為0) delay(50); write_data(*s); /發(fā)送字符對應(yīng)的ASCII碼，12864指針可設(shè)置自動指向下一個顯示地址 s+; /*頻率顯示函數(shù)*/void display(void) ulint a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9; / 聲明計數(shù)數(shù)據(jù)變量 TAR=0x0000; / 定時器 A 計數(shù)寄存器內(nèi)容清零 TACTL=MC_2; / 定時器 A 工作模式選擇：連續(xù)模式 delay1(); / 產(chǎn)生 1s 計數(shù)閘門 TACTL=MC_0; / 定時器 A 工作模式選擇：停止模式 count +=TAR; write_com(

12、0x01); /清屏指令 if(count=) a1=count/; a2=count%/; a3=count%/; a4=count%/; a5=count%/; a6=count%/10000; a7=count%10000/1000; a8=count%10000%1000/100; a9=count%10000%1000%100/10; write_com(0x03); write_com(0x80); /第一行首地址0x80 print_string(德州儀器MSP430 ); /第一行顯示（必須加一個空格否則不能下載） write_com(0x90); print_string(頻

13、率： ); write_com(0x93); /第二行首地址0x90，從第四個開始顯示 write_data(a1+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat1的值 write_data(a2+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat2的值 write_data(a3+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat3的值 write_data(.); /發(fā)送. write_data(a4+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat4的值 write_data(a5+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat5的值 write_data(

14、a6+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat6的值 write_data(a7+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat7的值 write_data(a8+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat8的值 write_data(a9+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat9的值 write_com(0x88); print_string(單位： ); write_data(M); /發(fā)送H的ASCII碼，顯示M write_data(H); /發(fā)送H的ASCII碼，顯示H write_data(z); /發(fā)送z的ASCII碼，顯示z;

15、delay(500); else if(count=1000) a1=count/; a2=count%/10000; a3=count%10000/1000; a4=count%10000%1000/100; a5=count%10000%1000/100; a6=count%10000%1000%100%10; write_com(0x03); delay(50); /延時 / 讀定時器 A 計數(shù)寄存器內(nèi)容 write_com(0x80); /第一行首地址0x80 print_string(德州儀器MSP430 ); /第一行顯示（必須加一個空格否則不能下載） write_com(0x90

16、); print_string(頻率： ); write_com(0x94); /第二行首地址0x90，從第四個開始顯示 write_data(a1+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat1的值 write_data(a2+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat2的值 write_data(a3+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat3的值 write_data(.); /發(fā)送. write_data(a4+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat4的值 write_data(a5+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示d

17、at5的值 write_data(a6+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat6的值 write_com(0x88); print_string(單位： ); write_data(K); /發(fā)送H的ASCII碼，顯示K write_data(H); /發(fā)送H的ASCII碼，顯示H write_data(z); /發(fā)送z的ASCII碼，顯示z delay(500); /較長時間延時，保證下次操作前LCD完成上述功能處于非忙狀態(tài) else count*=1000; a1=count/; a2=count%/10000; a3=count%10000/1000; a4=count%

18、10000%1000/100; a5=count%10000%1000/100; a6=count%10000%1000%100%10; write_com(0x03); delay(50); /延時 / 讀定時器 A 計數(shù)寄存器內(nèi)容 write_com(0x80); /第一行首地址0x80 print_string(德州儀器MSP430 ); /第一行顯示（必須加一個空格否則不能下載） write_com(0x90); print_string(頻率： ); write_com(0x94); /第二行首地址0x90，從第四個開始顯示 write_data(a1+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat1的值 write_data(a2+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat2的值 write_data(a3+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat3的值 write_data(.); /發(fā)送. write_data(a4+0x30); /發(fā)送dat1的ASCII碼，顯示dat4的值 write_data(a5+0x30); /發(fā)送dat1