基于MSP430G2211实现的简易信号发生器.doc

MSP430G2系列Launchpad开发板应用实例作品 基于MSP430G2211实现的简易信号发生器 景振华 美国德州仪器半导体技术上海（有限）公司 西安电子科技大学MSP430单片机联合实验室 2011年12月 目 录 第一章 作品概述 3 第一节 作品基本情况介绍 3 第二节系统硬件和软件框图 3 第二章 作品硬件系统设计 5 第一节 MSP430G2系列Launchpad开发板介绍 5 第二节 方案论证、比较与选择 6 第三节 主要模块电路 7 第四节 系统组成原理图及元器件清单 10 第五节 PCB板的设计 12 第六节 硬件的安装调试 14 第三章 作品软件系统设计 16 第一节 DDS原理及在作品中的实现 16 第二节 程序流程图进行介绍 17 第三节 子程序API介绍 19 第四节 各功能子程序在CCS环境下的设计与调试 27 第四章 总结与思考 29 第一章 作品概述 第一节 作品基本情况介绍 本作品基于TI的LaunchPad设计了一款简易信号发生器。选用TI的MSP430G2211这款单片机。作品采用DDS原理来实现信号的产生，使用PWM波模拟DAC，外围使用一些基本的滤波和放大电路，实现了可产生正弦波、三角波、锯齿波的简易信号发生器。相关技术参数请见表1.1. 波形种类 正弦波 三角波 锯齿波 频率范围（Hz） 1~100 频率步进间隔（Hz） 1 最大幅值Vp-p（V） 8 输出阻抗(Ω) 50 其他功能 幅度连续可调、频率按键可调、输出使能控制、LED指示 表1.1 简易信号发生器的技术参数 整个作品可以分成三个主要方面介绍： 信号产生与处理方面。首先，在MSP430G2211上建立一个正弦波相位和幅值的量化表，利用定时器产生占空比可调的PWM波，再结合外围的低通滤波器电路来模拟DAC，实现DDS的功能。信号产生后通过高通滤波器滤除波形中的直流成分。然后通过一个由运算放大器和精密可调电位器组成的运算放大电路，以实现信号的增益控制。最后信号通过SMA头输出。 人机交互方面。本作品使用四个菜单按键和三个LED。四个菜单按键的功能分别是：波形切换、频率加、频率减、输出使能。三个LED灯，分别是红灯，代表输出的正弦波；绿灯，代表输出的是三角波；黄灯，代表输出的是锯齿波。 电源方面。TI的LaunchPad上带有电源，本可以直接使用，但是由于信号发生器对电源噪声的要求比较高，所以本作品自己设计了电源电路。 第二节 系统硬件和软件框图 系统硬件框图 整个系统硬件主要由TI的LaunchPad、滤波器电路模块、增益控制模块、按键菜单及LED指示灯模块和电源模块组成。系统硬件框图如图1.1所示。 图1.1 系统硬件框图 系统软件框图 整个系统的软件主要有主函数、定时器TA中断函数、按键中断函数三个大的模块组成。系统软件框图如图1.2所示。 图1.2 系统软件款图 各函数的作用和相互关系： 在主函数中首先对系统的时钟、I/O口、定时器TA进行了初始化。初始化完毕，开启总中断。接着进入while（1）循环。在while（1）中对输入信号频率的几个相关参数进行计算。在定时器TA的中断服务程序中会利用这几个参数产生对应频率的PWM波。按键中断函数主要对四个菜单按键的动作进行处理。这四个菜单按键可以实现波形的切换，频率的加减，信号的使能输出。在按键中断函数中修改的信号频率大小和波形的种类这两个参数会被主函数和定时器TA中断函数调用。 第二章 作品硬件系统设计 第一节 MSP430G2系列Launchpad开发板介绍 TI的MSP430G2系列Launchpad开发板是一款适用于TI 必威体育精装版MSP430G2xx 系列产品的完整开发解决方案。其基于USB 的集成型仿真器可提供为全系列MSP430G2xx 器件开发应用所必需的所有软、硬件。LaunchPad 具有集成的DIP目标插座，可支持多达20 个引脚，从而使MSP430 Value Line器件能够简便地插入LaunchPad电路板中。此外，其还可提供板上Flash 仿真工具，以直接连接至PC 轻松进行编程、调试和评估。此外，它还提供了从MSP430G2xx 器件到主机PC 或相连目标板的9600 波特UART 串行连接。其实物图如图2.1所示。 图2.1 MSP430G2系列Launchpad开发板实物图 MSP430G2系列Launchpad开发板的特性： USB 调试与编程接口无需驱动即可安装使用，且具备高达9600 波特的UART 串行通信速度 支持所有采用PDIP14 或PDIP20 封装的MSP430G2xx 和MSP430F20xx 器件 分别连接至绿光和红光LED 的两个通用数字I/O 引脚可提供视觉反馈 两个按钮可实现用户