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信息技术 120 基于MSP430F149的数字频率计设计 [摘要] 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，频率测量十分重要。 本设计是基于MSP430单片机的智能测频系统。 实现0MHz~10MHz范围内无齿轮开关等精度测量，以及占空比测量。 本文主要介绍信号放大电路、比较整形电路、使用MSP430F149进行频率测量和LED显示电路四个部分。 本设计利用MSP430F149自带的CAP功能模块，设计了一种测量简单、测量精度高、成本相对较低的频率测量方法。 【关键词】频率； MSP430； 帽; 占空比 1. 前言 在电子技术中，频率是最基本的参数之一，它与许多电参数的测量方案和结果密切相关。 因此，频率测量在科学技术领域和实际应用中的作用越来越重要，在广播、电视、电信、微电子等现代科学领域有着广泛的应用。 传统的频率计由大量的组合电路、时序电路等硬件电路组成。 该产品不仅体积大、运算速度慢，而且不适合测量低频信号。 本系统基于MSP430F149单片机的智能测频系统，具有精度高、使用方便、测量快速、易于实现测量过程自动化等优点。

2、芯片介绍 MSP430F149是德州仪器推出的超低功耗控制器系列之一。 它基于真正的 16 位 RISC CPU 内核和 16 位总线结构。 在1MHz时钟条件下，最大工作电流仅为350uA，具有五种低功耗模式。 在不同的工作模式下，工作电流可降至70~0.1uA，超低功耗。 MSP430F149 MCU 包括 60KB 闪存、2KB RAM、12 位 ADC、2 个 USART、硬件乘法器和其他片上高性能数据转换器接口。 它可以用作带比较器的简单低功耗控制器，或用作完整的片上系统。 3、设计方案该系统不仅具有0MHz～10MHz范围内无档位切换等精度测量的基本功能，而且可以测量占空比。 它主要由信号采集模块、信号处理模块、MCU微控制模块和电源模块组成，辅以人机界面（主要是独立的键盘模块和数显模块）。 单片机对采集到的信号进行处理，控制人机界面的键盘和显示模块。 显示模块主要显示频率和占空比，键盘模块主要用于频率测量和占空比测量的切换。 4 硬件设计系统由信号放大、信号整形、捕获计数和显示组成。 放大部分采用OP27放大模块，低失调漂移与高速低噪声相结合，使OP27成为精密仪器应用的理想选择。

整形部分采用LM311比较整形模块基于msp430单片机的数字式压力表的设计与实现，是比较整形电路中广泛使用的普通线性比较器。 捕捉计数部分采用MSP430F149捕捉计数模块，在Timer_A的捕捉比较单元中使用捕捉模式。 当捕捉/比较控制寄存器的CAP=1时选择捕捉模式。 显示部分采用LED显示，具有硬件结构简单、软件编程方便、价格低廉等特点。 图1 频率计框图 5 软件设计 软件的主要工作是对整形电路送来的信号进行单片机的处理和LED数码管的显示。 Timer_A 是一个 16 位定时器/计数器，带有 3 个捕获/比较寄存器。 使用 MSP430F149 内部的捕获模块测量信号频率。 这里的中断是判断两次捕捉之间的时间差信号是否为捕捉Event，如果是，计算两次捕捉到的时间差信号的频率，如果不是基于msp430单片机的数字式压力表的设计与实现，则返回，MSP430F149单片机的P12作为捕获信号的输入端，测量信号的频率。 软件流程图如图2所示。 6. 系统调试 (1) 电源调试： 由于电源对系统来说是最关键的，如果电源不稳定，系统就不能正常工作。 (2) 集成运放应用电路的调试：调试时应注意以下问题，否则会损坏器件。 1> 电源的接地端要良好接地。 2> 应在切断电源的情况下更换元器件。

3> 线性应用电路加信号前应调零消振。 将函数信号发生器的信号输入到OP27的输入端，双迹示波器的X输入端连接到运算放大器的输入端，Y输入端连接到运算放大器的输出端，并观察两个波形，看它们的放大倍数是否达到要求。 (3)比较整形电路的调试：将OP27放大电路输出的模拟信号加到LM311的输入端。 动态调试比较器时，将函数信号发生器的信号输入到OP27的输入端。 X输入接OP27输入端，Y输入接比较器输出端，观察波形。 (4)显示模块的调试：调试数码管显示的数字与模式选择的对应情况。 (5)整体调试：完成以上4个步骤后，将它们连接起来，进行整体调试，直至任务完成。 7. 小结 经过不断的努力，该系统已成功达到设计要求。 该仪器测量结果精度高，价格低廉。 它结构简单，运行稳定，控制简单，维护方便。 它是一种经济型变频器。 陈荣，林凡强，毛若英，唐道波，成都理工大学信息科学与技术学院，四川，成都610059 参考文献 [1] 申建华，杨艳琴，翟晓舒． MSP430。 系列16位超低功耗MCU原理与应用[M]． 北京：清华大学出版社，2004． [2] 李常喜． 智能仪器原理与设计[M]． 北京：化学工业出版社，1996． [3]张凯． 单片机集成系统及其设计与开发[M]． 北京：北京科学出版社，2003。 图2 测频软件流程图