DSP數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告設(shè)計(jì)名稱專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師完成時(shí)間：DSP原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) ： 自動(dòng)化1242 ： 潘成 ： ： 鐘菲 徐航 ： 2016年3月24日 成 績(jī) 評(píng) 定考核容平時(shí)表現(xiàn)設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)成果和答辯綜合評(píng)定成績(jī)成績(jī)長(zhǎng) 春 工 程 學(xué) 院專心-專注-專業(yè)紀(jì)律要求和成績(jī)考核辦法（紀(jì)律要求和成績(jī)考核辦法打印在封皮背面）1不允許在實(shí)驗(yàn)室吸煙、吃零食、玩手機(jī)，累計(jì)警告三次者，考核成績(jī)降為及格，屢教不改者成績(jī)不及格；不準(zhǔn)帶無(wú)關(guān)人員到實(shí)驗(yàn)室活動(dòng)，否則扣平時(shí)表現(xiàn)分。2參加本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間不足三分之二或曠課3天以上者，不得參加本次考核，按不及格處理。 3病事假必

2、須有請(qǐng)假條，需經(jīng)班主任或有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)，否則按曠課處理。4過(guò)程考核和綜合成績(jī)?cè)诮處熓謨?cè)中要有記載。5課程設(shè)計(jì)的考核由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生平時(shí)表現(xiàn)（出勤、學(xué)習(xí)態(tài)度、工作進(jìn)展、遵守紀(jì)律情況等）、設(shè)計(jì)成果（完成情況）、設(shè)計(jì)報(bào)告是否規(guī)、答辯等幾個(gè)方面，結(jié)合考核綱要規(guī)定的各項(xiàng)成績(jī)權(quán)重，綜合后給出課程設(shè)計(jì)總成績(jī)。6成績(jī)?cè)u(píng)定采用五級(jí)分制，即優(yōu)、良、中、及格和不及格。7課程設(shè)計(jì)結(jié)束一周，指導(dǎo)教師提交課程設(shè)計(jì)成績(jī)和課程設(shè)計(jì)總結(jié)?；贒SP的數(shù)字時(shí)鐘設(shè)計(jì)1、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)及功能概述（一）硬件電路設(shè)計(jì)，包括TMS320LF2407基本電路、數(shù)碼顯示電路和基本按鍵，需要用altium designer軟件完成原理圖；（二）

3、軟件設(shè)計(jì)，主要指應(yīng)用片上定時(shí)器作為時(shí)鐘源編寫數(shù)字鐘程序，數(shù)字電子鐘功能要求能調(diào)小時(shí)、分鐘、秒鐘，還有隨時(shí)暫停的功能等，在實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行調(diào)試成功并能用數(shù)碼管顯示；（三）課程設(shè)計(jì)報(bào)告，包括總體設(shè)計(jì)方案、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的具體說(shuō)明。2、 設(shè)計(jì)方案論證(一）數(shù)字時(shí)鐘方案數(shù)字時(shí)鐘是本設(shè)計(jì)的最主要的部分。根據(jù)需要，可利用兩種方案實(shí)現(xiàn)。方案一：本方案采用Dallas公司的專用時(shí)鐘芯片DS12887A。該芯片部采用石英晶體振蕩器，其芯片精度不大于10ms/年，且具有完備的時(shí)鐘鬧鐘功能，因此，可直接對(duì)其以用于顯示或設(shè)置，使得軟件編程相對(duì)簡(jiǎn)單。為保證時(shí)鐘在電網(wǎng)電壓不足或突然掉電等突發(fā)情況下仍能正常工作，芯片部

4、包含鋰電池。當(dāng)電網(wǎng)電壓不足或突然掉電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換到部鋰電池供電系統(tǒng)。而且即使系統(tǒng)不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，鋰電池也能保證芯片的正常運(yùn)行，以備隨時(shí)提供正確的時(shí)間。方案二：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘。原理為：在單片機(jī)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器相應(yīng)的秒值加1；若秒值達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分字節(jié)值加1；若分值達(dá)到60，則清零分字節(jié)，并將時(shí)字節(jié)值加1；若時(shí)值達(dá)到24，則將十字節(jié)清零。該方案具有硬件電路簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。而且，由于是軟件實(shí)現(xiàn)，當(dāng)DSP芯片不上電，程序不執(zhí)行時(shí)，時(shí)鐘將不工作?；谟布娐返目紤]，本設(shè)計(jì)采用

5、方案二完成數(shù)字時(shí)鐘的功能。（二）數(shù)碼管顯示方案方案一：靜態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止。該方式每一位都需要一個(gè)8 位輸出口控制。靜態(tài)顯示時(shí)較小的電流能獲得較高的亮度，且字符不閃爍。但當(dāng)所顯示的位數(shù)較多時(shí)，靜態(tài)顯示所需的I/O口太多，造成了資源的浪費(fèi)。方案二：動(dòng)態(tài)顯示。所謂動(dòng)態(tài)顯示就是一位一位的輪流點(diǎn)亮各個(gè)位，對(duì)于顯示器的每一位來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。利用人的視覺(jué)暫留功能可以看到整個(gè)顯示，但必須保證掃描速度足夠快，字符才不閃爍。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也于點(diǎn)亮?xí)r間與間隔時(shí)間的比例有關(guān)。調(diào)整參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)較高穩(wěn)定度的顯示。動(dòng)態(tài)顯示節(jié)省了I

6、/O口，降低了能耗。從節(jié)省I/O口和降低能耗出發(fā)，本設(shè)計(jì)采用方案二。（三）秒時(shí)間顯示方式選擇方案本次設(shè)計(jì)的延時(shí)可以采用部定時(shí)器與軟件結(jié)合的1秒延時(shí)，也可以直接編寫一個(gè)延時(shí)程序，實(shí)現(xiàn)1秒延時(shí)。方案一：本方案采用部定時(shí)器實(shí)現(xiàn)1秒延時(shí)。原理為：在單片機(jī)部存儲(chǔ)器設(shè)三個(gè)字節(jié)分別存放時(shí)鐘的時(shí)、分、秒信息。利用定時(shí)器與軟件結(jié)合實(shí)現(xiàn)1秒定時(shí)中斷，每產(chǎn)生一次中斷，存儲(chǔ)器相應(yīng)的秒值加1；若秒達(dá)到60，則將其清零，并將相應(yīng)的分加1；若分達(dá)到60，則清零分，并將時(shí)加1；若值達(dá)到24，則將十字節(jié)清零。方案二：本方案完全用軟件實(shí)現(xiàn)1秒延時(shí)。原理為:編寫一個(gè)延時(shí)函數(shù)DELAY，用for語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)秒值循環(huán)從0加到60，秒每加1

7、，調(diào)用一次延時(shí)函數(shù)，當(dāng)秒值大于60，則將分加1，當(dāng)分加到60，則將分賦0值，并將時(shí)加1，當(dāng)時(shí)加到24，將時(shí)賦0值。本方案采用的延時(shí)方法編程簡(jiǎn)單，容易理解。結(jié)論：根據(jù)兩種方案的比較，第二種方案編寫程序簡(jiǎn)單易懂，所以采用第二種方案。3、 硬件設(shè)計(jì)（一）總體思路DSP2407最小系統(tǒng)是整個(gè)芯片能正常運(yùn)行的最基本要求，首先由 DSP最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括電源轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電路等組成。然后利用TMS320LF2407芯片制作簡(jiǎn)易電子時(shí)鐘，利用芯片上的定時(shí)器編寫的時(shí)間子程序，繼而寫出主函數(shù)程序?？偟哪K由6個(gè)LED數(shù)碼管顯示、四個(gè)按鍵調(diào)試時(shí)間、數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊74HC273及數(shù)碼管位選模塊74HC138構(gòu)成。圖

8、1 系統(tǒng)框圖 （二）組件介紹1.TMS320LF2407芯片(1). 高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，供電電壓為3.3V，指令周期為33ns(2)片有高達(dá)32K字的FLASH程序存儲(chǔ)器(3)2KB SARAM，544字DARAM，外擴(kuò)64千字的程序ROM，64千字的數(shù)據(jù)RAM(4)兩個(gè)事件管理器EVA和EVB(5)可擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器總共192K字空間：64K程序存儲(chǔ)空間，64K字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間，64K字I/O尋址空間(6)0看門狗定時(shí)模塊(7)10位A/D轉(zhuǎn)換器(8)控制局域網(wǎng)絡(luò)CAN模塊(9)串行通信接口SCI模塊(10)16位串行外設(shè)SPI接口模塊(11)基于鎖相環(huán)PLL的時(shí)鐘發(fā)生器(12)高達(dá)40

9、個(gè)可單獨(dú)編程或復(fù)用的通用I/O引腳(13)5個(gè)外部中斷(14)電源管理包括3種低功耗模式，能獨(dú)立地將外設(shè)器件轉(zhuǎn)入低功耗工作模式圖2 TMS320LF24072. 位選芯片74HC13874HC138是一款高速CMOS器件，74HC138引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC138可充當(dāng)一個(gè)8輸出多路分配器，未使用的使能輸入端必須保持綁定在各自合適的高有效或低有效狀態(tài)。74HC138與74HC238邏輯功能一致，只不過(guò)74HC138為反相輸出。74HC138譯碼器可接受3位二進(jìn)制加權(quán)地址輸入（A, B和C），并當(dāng)使能時(shí)，提供8個(gè)互斥的低有效輸出（Y0至Y7）。74HC138特有3

10、個(gè)使能輸入端：兩個(gè)低有效（-S2和-S3）和一個(gè)高有效（S1）。除非S2和S3置低且S1置高，否則74HC138將保持所有輸出為高。利用這種復(fù)合使能特性，僅需1片74HC138芯片即可輕松實(shí)現(xiàn)6個(gè)數(shù)碼管的選擇導(dǎo)通。如圖3所示： 圖3 74HC138譯碼器3.驅(qū)動(dòng)芯片74HC27374HC273是一款高速CMOS器件，74HC273引腳兼容低功耗肖特基TTL（LSTTL）系列。74HC273具有八路邊沿觸發(fā)，D 型觸發(fā)器，帶獨(dú)立的D輸入和Q輸出。74HC273的公共時(shí)鐘（CLK）和主復(fù)位（-CLR）端可同時(shí)讀取和復(fù)位（清零）所有觸發(fā)器。每個(gè)D輸入的狀態(tài)將在時(shí)鐘脈沖上升沿之前的一段就緒時(shí)間被傳輸?shù)?/p>

11、觸發(fā)器對(duì)應(yīng)的輸出（Qn）上。一旦CLR輸入電平為低，則所有輸出將被強(qiáng)制置為低，而不依賴于時(shí)鐘或者數(shù)據(jù)輸入。74HC273適用于要求原碼輸出或者所有存儲(chǔ)元件共用時(shí)鐘和主復(fù)位的應(yīng)用,如下圖4所示： 圖4 74HC2734.數(shù)碼管顯示 下圖為共陰極數(shù)碼管的引腳圖，每位的段碼線（a,b,c,d,e,f,g,dp）分別與1個(gè)8位的鎖存器輸出相連，由DSP控制器控制組合09十個(gè)數(shù)據(jù)，如令其顯示1則b,c引腳（即2，3引腳）送高電平，此時(shí)數(shù)碼管顯示1。由于各位的段碼線并聯(lián)，8位I/O口輸出段碼對(duì)各個(gè)顯示位來(lái)說(shuō)都是相同的，如下圖5所示：圖5 LED 數(shù)碼管5.外部時(shí)鐘電路DSP2407A最小系統(tǒng)時(shí)鐘硬件設(shè)計(jì)有

12、兩種工作方法。一種是利用鎖相環(huán)時(shí)鐘模塊PLL中提供的部振蕩電路，在DSP芯片的引腳XTAL1/CLKIN與XTAL2之間連接一晶振，啟動(dòng)部振蕩器。另一種方法是不使用片的振蕩電路，完全由外部有源晶體振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，直接接入XTAL1/CLKIN引腳，此時(shí)，XTAL2腳懸空。這種方法稱為晶振方式。但著一方式仍是用片的PLL倍頻電路來(lái)對(duì)這一來(lái)自片外的時(shí)鐘進(jìn)行倍頻，以產(chǎn)生所需的時(shí)鐘。在此次設(shè)計(jì)中我是用第二種方式電路圖如下圖6所示：圖6 外部時(shí)鐘電路圖6. 電源電路2407本設(shè)計(jì)不需要用到1.8V的電壓所以選擇使用TI公司的TPS76333作為DC/DC轉(zhuǎn)換芯片。它是一個(gè) LDO電壓調(diào)節(jié)器

13、, 0.15A, 3.3 V輸出 ±3%, 2.7 10 V輸入，可輸出一路+3.3V固定電壓。電源電路原理圖如下圖所示。+3.3V輸出電壓供LF2407A使用。其原理圖如圖7所示：圖7 電源電路電路圖7. 按鍵電路設(shè)計(jì)采用五個(gè)按鍵的設(shè)計(jì)。都實(shí)現(xiàn)以下的五個(gè)功能調(diào)時(shí)、調(diào)分、啟動(dòng)、停止、4個(gè)功能，外加復(fù)位系統(tǒng)一個(gè)按鍵，基本滿足了設(shè)計(jì)需求，采用獨(dú)立按鍵的設(shè)計(jì)方便簡(jiǎn)單，制造難度小，但同時(shí)如要拓展則會(huì)占用其他端口，但設(shè)計(jì)并沒(méi)考慮功能拓展設(shè)計(jì)所以不再考慮。其電路圖如圖8所示：圖8 按鍵電路原理圖4、 軟件設(shè)計(jì)（一）程序流程圖圖9 電子時(shí)鐘程序流程圖（二）程序清單程序編寫如下：#include &

14、quot;F2407REGS_c.h"unsigned int sec,min,hour,i;unsigned char table=0xFF3F,0xFF06,0xFF5B,0xFF4F,0xFF66, 0xFF6D,0xFF7D, 0xFF07,0xFF7F, 0xFF6F; /程序初始化unsigned char tablewe=0xFF00,0xFF01,0xFF02,0xFF03,0xFF04,0xFF05,0xFF06;void delay(unsigned int j);void main() /主程序 DSP2407_Initialing(); Ioport_Init

15、ialing(); asm("CLRC INTM"); EVAIMRA= EVAIMRA|0x0080; /僅允許定時(shí)器1的周期中斷 EVAIMRA=EVAIMRA&0x0080; /清除定時(shí)器1的周期中斷 T1CON=0x170C; /timer1為連續(xù)增計(jì)數(shù)模式，預(yù)分頻值為128，使用部時(shí)鐘 T1PER=0xF424; /timer1的周期寄存器值設(shè)為200ms T1CNT=0x00; /timer1的計(jì)數(shù)器清0 sec=0;min=0;hour=0;i=0; While(1) PCDATDIR=0x00FF; if(i=5) /i等于5為1秒 i=0; sec

16、+; /秒加1 PBDATDIR=tablewe0; /選通秒的個(gè)位 PFDATDIR=0xFF01; /選通74HC273 PADATDIR=tabalesec%10; /秒個(gè)位顯示 PFDATDIE=0xFF00; /關(guān)斷74HC273 PBDATDIR=table1; /選通秒的十位 PFDATDIR=0xFF01; /選通74HC273 PADATDIR=tablesec/10; /秒十位顯示 PFDATDIR=0xFF00; /關(guān)斷74HC273 if(sec=60) sec=0; min+; /分鐘的顯示 PBDATDIR=table2; PFDATDIR=0xFF01; PADA

17、TRDIR=tablemin%10; PFADATDIR=0xFF00; PBDATDIR=tablewe3; PFDATDIR=0xff01; PADATDIR=tablemin/10; PFDATAIR=0xFF00; if(min=60) min=0; hour+; /小時(shí)的顯示 PBDATDIR=tablewe4; PFDATDIR=0xFF01; PADATDIR=tablehour%10; PFDATDIR=0xFF00; PBDATDIR=tablewe5; PFDATDIR=0xFF01; PADATDIR=tablehour/10; PFDATDIR=0xFF00; if(h

18、our=24) hour=0; if(PCDATDIR=0x00FE) /按鍵T1，時(shí)、分、秒復(fù)位為0 delay(100); /調(diào)用延時(shí)程序 PCDATDIR=0x00FE; min=0; sec=0; hour=0; if(PCDATDIR=0x00FD) /按鍵T2，時(shí)鐘停止計(jì)時(shí) delay(100); PCDATDIR=0x00FD; PFDATDIR=0xFF00; if(PCDATDIR=0x00FB) /按鍵T3，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí) delay(100); PCDATDIR=0x00FB; PFDATDIR=0xFF01;if(PCDATDIR=0x00F7) /按鍵Tm,調(diào)分 del

19、ay(100);PCDATDIR=0x00F7;min+；if(PCDATDIR=0x00EF) /按鍵Th,調(diào)時(shí) delay(100);PCDATDIR=0x00EF;hour+； void interrupt INT2() /定時(shí)器中斷程序 swith(PIVR) /有外設(shè)中斷向量寄存器PIVR判斷 case 0x0027: i+; T1CNT=0x00; EVAIFRA=EVAIFRA&0x0080; break; default; break; void delay(unsigned int j) /延時(shí)程序 unsigned k,m; for(m=0;m<j;j+) f

20、or(k=0;k<50;k+) 5、 調(diào)試結(jié)果（1） 實(shí)驗(yàn)過(guò)程1.實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備(1) 連接設(shè)備：關(guān)閉計(jì)算機(jī)和實(shí)驗(yàn)箱電源；關(guān)閉實(shí)驗(yàn)箱上的三個(gè)開(kāi)關(guān)。(2) 開(kāi)啟設(shè)備：打開(kāi)計(jì)算機(jī)電源；打開(kāi)實(shí)驗(yàn)箱電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)ICETEK-LF2407-A 板上電源開(kāi)關(guān)。如使用USB 型仿真器用附帶的USB 電纜連接計(jì)算機(jī)和仿真器相應(yīng)接口，注意仿真器上兩個(gè)指示燈均亮。設(shè)置Code Composer Studio 為Emulator 方式。2.啟動(dòng)Code Composer Studio:啟動(dòng)Code Composer Studio 3.3。(1) 點(diǎn)擊菜單項(xiàng)DebugConnect確認(rèn)CCS軟件和仿真器連接在一起。

21、(2) 創(chuàng)建新工程。選擇Project->New。(3) 在Project Name框里輸入工程名：LED。點(diǎn)擊Finish，CCS創(chuàng)建一個(gè)叫做LED.prj的工程文件。(4) 選擇Project->Add files to Project，把文件加到工程里。你也可以在左邊的工程視圖窗口里右擊工程，選擇 Add files to Project。(5) 從你所創(chuàng)建的文件夾里添加 main.c, DoLoop.c, 和lnk.c(映射存的連接命令文件)。3. 編譯工程:單擊“Project”菜單，“Rebuild all”項(xiàng)，編譯工程中的文件，生成Timer.out文件。4. 下載程序:單擊“File”菜單，“Load program”項(xiàng)，選擇F:2407ALab3-Timer目錄中的Timer.out 文件，通過(guò)仿真器將其下載到2407A DSP 上。5. 運(yùn)行程序觀察結(jié)果:單擊“Debug”菜單，“Run”項(xiàng)，運(yùn)行程序,查看結(jié)果。單擊“Debug”菜單，“Halt”項(xiàng)，停止程序運(yùn)行（2） 調(diào)試結(jié)果基本完成了設(shè)計(jì)要求。實(shí)現(xiàn)了調(diào)小時(shí)、分鐘、秒鐘，還有隨時(shí)暫停的功能等，在實(shí)驗(yàn)箱上運(yùn)行調(diào)試成功并能用數(shù)碼管顯示，所以設(shè)計(jì)是成功的。6、 總結(jié)這次的課程設(shè)計(jì)是十分有意義的，而且是十