单片机产生正弦波

...wd......wd......wd...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，调节参数存放器的值，产生不同占空比的PWM信号。假设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展调制，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。局部代码如下：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〔假设为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：上升模式说明定时器由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。图3软件流程图 程序为：//******************************************************************************//LaunchPadLab4-TimerToggleP1.6,////MSP430G2553//-----------------///|\|XIN|-//|||//--|RSTXOUT|-//||//|P1.6|-->LED////******************************************************************************#include<msp430g2553.h>shorttemp[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; //Setrange DCOCTL=CALDCO_1MHZ; //SetDCOstep+modulation BCSCTL3|=LFXT1S_2;//LFXT1=VLO P1DIR=0x40;//P1.6output(greenLED) P1OUT=0;//LEDoff IFG1&=~OFIFG;//ClearOSCFaultflag BCSCTL1|=DIVA_0; //ACLK=VLO BCSCTL2|=SELM_0+DIVM_0+DIVS_0;//MCLK=DCO,SMCLK=DCO//ConfigureTimerA TACTL=TASSEL1+MC_1;//Source:ACLK,UPmodeCCR0=5000; //Timercount5100 CCR1=2500; //Timercount100 CCTL0=CCIE; //CCR0interruptenabled CCTL1=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。其管脚如以下列图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《模拟电子技术根基》，第三版，童诗白、华成英主编，7.4.2节，352页〕。其电路图如图