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单片机产生正弦波一要求采用单片机map430g2553和运算放大器lmv358产生正弦波,周期1秒。二思路可通过单片机产生PWM,调节参数寄存器的值,产生不同占空比的PWM信号。若占空比的变化规律是正弦的,则滤波后可得到所需正弦波形。其中,PWM(PulseWidthModulation)控制——脉冲宽度调制技术是通过对一系列脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。图1为用PWM波代替正弦半波的例子。(单片机输出图1b,滤波后得到图1a)图1用PWM波代替正弦半波三实践1PWM周期计算正弦波周期1秒,需要采用多少个周期的PWM信号去表示?数目过少,则波形不完整(极端状况只有1个周期的PWM);数目过多,则增加了单片机的计算量,并对速度有要求。这里取N=200个。则PWM信号的周期为T=1/200秒=5毫秒。2PWM参数计算PWM由定时器TimerA产生,参数主要包括:定时器时钟,周期计数,高电平计数三个。定时器时钟:定时器时钟来源有4个,两个内部的(辅助时钟ACLK、子系统主时钟SMCLK),两个外部的。这里采用内部时钟。没有外部晶体时,ACLK由内部时钟源VLOCLK(低频时钟源,12K赫兹)产生,SMCLK由内部数字时钟DCOCLK(默认1M赫兹)产生。这里建议采用较高频率的。部分代码如下:BCSCTL1|=DIVA_0;//ACLK=VLOBCSCTL2|=SELM_0+DIVM_0+DIVS_0;//MCLK=DCO,SMCLK=DCO//ConfigureTimerATACTL=TASSEL1+MC_1;//Source:SMCLK,UPmode其中,ACLK可配置成VLOCLK的1,2,4,8分频,这里设置为1分频,即ACLK=VLO;第二行中,SELM_0的作用是选择MCLK的时钟源为DCOCLK,DIVM_0设置为MCLK=DCO,DIVS_0设置为SMCLK=DCO(默认时钟源)。TASSEL1将定时器时钟设置为SMCLK(若为TASSEL0则选择ACLK),且未分频。模式选择MC_1为上升模式。采用上述方法设置定时器时钟=SMCLK=DCO=1M赫兹。周期计数:上升模式表明定时器由0递增到一个上限值CCR0。CCR0需设置。因为周期T=1/200秒,而定时器时钟=SMCLK=DCO=1M赫兹,定时器周期t=1微秒,所以CCR0=T/t=5000,即5毫秒。高电平计数:定时器由0递增到一个上限值CCR0过程中,需设置脉宽CCR1。并且K=CCR1/CCR0的数值每个周期(5毫秒)都变化一次,变化趋势满足正弦变化,200个5毫秒构成一个正弦变化周期。为获得CCR1值,在matlab中输入:t=0:pi/100:2*pi;k=(sin(t)+1)/2;CCR1=round(4999*k);可获得201个CCR1值。上式中,第一行设置了201个数,均匀分布在0-2pi之间,第一个和最后一个分别对应0弧度和2pi弧度;第二行计算201个正弦值,偏置为0.5,全幅度为1的正弦波幅度,如图2所示:图2偏置为0.5,全幅度为1的正弦波幅度第三行计算CCR1值,为k与CCR0(这里是5000)的乘积,并取了四舍五入(round函数)。为将数据导出,便于单片机编程,在matlab中添加:fid=fopen('exp.txt','w');fprintf(fid,'%d,',CCR1);fclose(fid);则在matlab工作目录中生成了带逗号的连续CCR1值。复制到程序中,定义一个数组temp[200],其数值为matlab生成的数值。3PWM实现流程程序包含两个中断,一个是定时器到达上限CCR0(这里是4999)时发出中断,并在中断服务程序中将输出置1,另一个是到达中间值CCR1(0至4999)时发出中断,并在中断服务程序中将输出置0。考虑到同时发出中断时,会有中断嵌套问题、以及优先级问题,所以在当CCR1需置为4999时,手动置为4998。软件流程如图3所示。开始系统初始化时钟配置定时器配置循环等待输出置0中断0定时器=4999中断1定时器=CCR1输出置1i在0-199内递加CCR1=Temp[i]是CCR1=4998Temp[i]=4999否图3软件流程图程序为://******************************************************************************//LaunchPadLab4-TimerToggleP1.6,////MSP430G2553//-----------------///|\|XIN|-//|||//--|RSTXOUT|-//||//|P1.6|--LED////******************************************************************************#includemsp430g2553.hshorttemp[200]={2500,2578,2656,2735,2813,2891,2968,3045,3121,3197,3272,3346,3420,3492,3564,3634,3704,3772,3839,3904,3969,4031,4093,4152,4211,4267,4322,4374,4425,4474,4522,4567,4610,4651,4690,4727,4761,4793,4823,4851,4877,4900,4920,4939,4955,4968,4979,4988,4994,4998,4999,4998,4994,4988,4979,4968,4955,4939,4920,4900,4877,4851,4823,4793,4761,4727,4690,4651,4610,4567,4522,4474,4425,4374,4322,4267,4211,4152,4093,4031,3969,3904,3839,3772,3704,3634,3564,3492,3420,3346,3272,3197,3121,3045,2968,2891,2813,2735,2656,2578,2500,2421,2343,2264,2186,2108,2031,1954,1878,1802,1727,1653,1579,1507,1435,1365,1295,1227,1160,1095,1030,968,906,847,788,732,677,625,574,525,477,432,389,348,309,272,238,206,176,148,122,99,79,60,44,31,20,11,5,1,0,1,5,11,20,31,44,60,79,99,122,148,176,206,238,272,309,348,389,432,477,525,574,625,677,732,788,847,906,968,1030,1095,1160,1227,1295,1365,1435,1507,1579,1653,1727,1802,1878,1954,2031,2108,2186,2264,2343,2421};inti=0;voidmain(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//Stopwatchdogtimerif(CALBC1_1MHZ==0xFF||CALDCO_1MHZ==0xFF){while(1);//Ifcalibrationconstantserased,trapCPU!!}BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;//SetrangeDCOCTL=CALDCO_1MHZ;//SetDCOstep+modulationBCSCTL3|=LFXT1S_2;//LFXT1=VLOP1DIR=0x40;//P1.6output(greenLED)P1OUT=0;//LEDoffIFG1&=~OFIFG;//ClearOSCFaultflagBCSCTL1|=DIVA_0;//ACLK=VLOBCSCTL2|=SELM_0+DIVM_0+DIVS_0;//MCLK=DCO,SMCLK=DCO//ConfigureTimerATACTL=TASSEL1+MC_1;//Source:ACLK,UPmodeCCR0=5000;//Timercount5100CCR1=2500;//Timercount100CCTL0=CCIE;//CCR0interruptenabledCCTL1=CCIE;//CCR1interruptenabled_BIS_SR(GIE);for(;;);}//TimerA0interruptserviceroutine#pragmavector=TIMER0_A0_VECTOR__interruptvoidTimer_A0(void){P1OUT|=BIT6;//P1.6outputHighif(i==199){i=0;}else{i++;}if(temp[i]==4999){CCR1=4998;}else{CCR1=temp[i];}}//TimerA1InterruptVector(TA0IV)handler#pragmavector=TIMER0_A1_VECTOR__interruptvoidTimer_A1(void){switch(TA0IV){case2:P1OUT&=~BIT6;//P1.6outputLowbreak;case10:break;}}4输出滤波输出运放采用lmv358。其管脚如下图4所示:图4358管脚示意图采用压控电压源二阶低通滤波电路。(参考《模拟电子技术基础》,第三版,童诗白、华成英主编,7.4.2节,352页)。其电路图如图5所示:图5压控电压源二阶低通滤波电路通带增益:Avp=1+R4/R3传递函数:所需设计的滤波器输出为1赫兹的正弦波,放大倍数为1,所以设置截止频率为f0=10。取增益Avp=1,即R4=0,R3=R2=R1=R.C1=C.取f0=1/(2πRC),则RC=0.015915494309189533576888376337251。可取C=10微法,则R=1591欧姆,实际取R=1.6K(或者C=1微法,R=16K)采用multisim可仿真该滤波器,如图6所示。图6multisim仿真图2ppio)3(1sCRsCRAAsVsVsAvvv
本文标题:单片机产生正弦波
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