基于MSP430G2553的频率计设计

数字式频率计一、设计概述在电子技术中，频率是最基本的参数之一，数字频率计具有精度高、使用方便、测量迅速、以及便于实现测量过程自动化等优点，是近代电子技术领域的重要工具之一，在许多领域得到广泛应用。

本系统以超低功耗MSP430G2553单片机为核心处理芯片来测量信号的频率，通过定时器A采用计数法完成信号频率测量，并将被测频率值通过LCD12864液晶串行显示。

频率可测量范围在1Hz到999MHz之间。

如需要，范围可继续扩宽，频率计的误差在1%以内。

二、原理图基于MSP430G2553的频率计设计原理图如图1所示，通过串口方式液晶显示，只需配置单片机三个口线便可以实现对频率的测量。

其中待测频率信号从P1.0口输入，然后可以直接在液晶屏上显示。

图1 基于MSP430G2553频率计设计原理图三、引脚说明（一）MSP430G2553引脚功能说明由原理图可以看出，430单片机的最小系统用到1脚电源、16脚复位端、20脚接地端、配置P1.0口为待测信号输入端，P1.4为串行数据输出口，P1.5为串行时钟输出口，如表1所示。

（二）LCD12864引脚功能说明LCD12864液晶显示屏用到1、2脚，电源接口线，19、20脚背光电源接口线，15脚并行/串行接口选择，5脚串行数据口，6脚串行的同步时钟。

LCD12864引脚功能如表2所示。

四、软件设计流程图系统软件设计包括初始化模块、中断模块和信号频率显示模块。

（一）主函数主函数流程图如图2所示。

在主程序中，主要对单片机配置进行初始化和屏幕初始化，以及频率信号数据的处理并实时显示。

图2 主函数流程图（二）单片机初始化函数单片机初始化函数包括对看门狗定时器模式的设置、I/O口输入/输出功能的配置。

定时器A所需时钟源、分频系数的选择，并将总中断打开。

函数流程图如图3所示。

图3 MSP430初始化流程图（三）中断函数中断函数流程图如图4所示。

当定时器A溢出后就进入中断，count就加上65535。

图4 中断函数（四）频率显示函数频率显示流程图如图5所示。

频率显示函数包含对定时器A相关内容的操作，将定时器A计数寄存器内容清零后，设置定时器A的工作模式，产生1s 计数闸门，关闭定时器A，记下count的值即为所测得频率的大小。

最后根据数据的大小，按不同的单位将数据通过12864液晶显示屏串行显示出来。

图5 频率显示函数五、程序源代码/***************************************************************基于定时器A，采用计数法完成信号频率的测量使用片内时钟DOC，时钟频率默认值采用12864串行显示频率测量范围：1Hz -- MHz(只要需要，范围可以继续扩宽，误差在1%以内) 被测信号输入管脚P1.0WR数据引脚P1.4SCLK模拟时钟引脚P1.5PSB串行/并行选择引脚接GND*****************************************************************/ #include<msp430g2553.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define ulint unsigned long intulint count=0;void delay(uint t);void delay1(void);void int_430(void);void sendbyte(uchar zdata);void write_com(uchar cmdcode);void write_data(uchar Dispdata);void lcdinit();void print_string( char *s);void display(void);/*************主函数************/void main(){int_430();lcdinit();while(1){display();count=0;}}/*************延时函数************/void delay(uint t){uint i,j;for(i=0;i<t;i++)for(j=0;j<10;j++);}//1s延时的计数闸门void delay1(void){unsigned long i;for(i=0;i<119000;i++){_NOP(); // 该函数用来产生一个MSP430 系统时钟周期的延时}}/*************430初始化函数************/void int_430(void){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; // 关闭看门狗P1SEL&=~BIT4;P1DIR|= BIT4;P1OUT&=~BIT4;P1SEL&=~BIT5;P1DIR|= BIT5;P1OUT&=~BIT5;P1SEL|=BIT0; // 设置P1.0 为TimerA 外部计数信号输入口P1DIR&=~BIT0; // 设置P1.0 为输入口// TimerA 配置TACTL=TASSEL_0; // 定时器A 时钟源选择：TACLKTACTL=ID_3; // 计数时钟分频系数选择：1CCTL0 = CCIE; //开中断CCR0 = 65535;_EINT();}/*************数据传送函数************/void sendbyte(uchar zdata){uchar code_seg7,serial_clk, serial_shift;code_seg7=zdata;serial_shift=0x80;for(serial_clk=0; serial_clk<8; serial_clk++){if(code_seg7&serial_shift){P1OUT|=BIT4; //SID为1}else{P1OUT&=~BIT4; //SID为0}P1OUT&=~BIT5; //产生时钟信号下沿P1OUT|=BIT5; //产生时钟信号上沿serial_shift=serial_shift>>1; //准备发送下一位数据}}/*************写命令函数************/void write_com(uchar cmdcode){ //串口控制格式（11111AB0）//A数据方向控制，A=H时读，A=L时写//B数据类型选择，B=H时为显示数据，B=L时为命令sendbyte(0xf8); //MCU向LCD发命令sendbyte(cmdcode & 0xf0); //发高四位数据(数据格式D7D6D5D4_0000) sendbyte((cmdcode << 4) & 0xf0); //发低四位数据(数据格式D3D2D1D0_0000)delay(2); //延时等待}/*************写数据函数************/void write_data(uchar Dispdata){sendbyte(0xfa); //MCU向LCD发数据sendbyte(Dispdata & 0xf0); //发高四位数据sendbyte((Dispdata << 4) & 0xf0); //发低四位数据delay(2);}/*************LCD初始化函数************/void lcdinit(){delay(20000); //复位等待（内部自带上电复位电路），时间较长write_com(0x30); //功能设定：基本指令集操作delay(50); //延时等待write_com(0x0c); //整体显示，关游标delay(50);}/*************送字符串函数************/void print_string( char *s){while(*s > 0) //C语言里字符串末尾自动加“\0”(ASCII码值为0){delay(50);write_data(*s); //发送字符对应的ASCII码，12864指针可设置自动指向下一个显示地址s++;}}/*************频率显示函数************/void display(void){ulint a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9; // 声明计数数据变量TAR=0x0000; // 定时器A 计数寄存器内容清零TACTL=MC_2; // 定时器A 工作模式选择：连续模式delay1(); // 产生1s 计数闸门TACTL=MC_0; // 定时器A 工作模式选择：停止模式count +=TAR;write_com(0x01); //清屏指令if(count>=1000000){a1=count/100000000;a2=count%100000000/10000000;a3=count%100000000%10000000/1000000;a4=count%100000000%10000000%1000000/100000;a5=count%100000000%10000000%1000000/100000;a6=count%100000000%10000000%1000000%100000/10000;a7=count%100000000%10000000%1000000%100000%10000/1000;a8=count%100000000%10000000%1000000%100000%10000%1000/100;a9=count%100000000%10000000%1000000%100000%10000%1000%100/10;write_com(0x03);write_com(0x80); //第一行首地址0x80print_string("德州仪器MSP430 "); //第一行显示（必须加一个空格否则不能下载）write_com(0x90);print_string("频率：");write_com(0x93); //第二行首地址0x90，从第四个开始显示write_data(a1+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat1的值write_data(a2+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat2的值write_data(a3+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat3的值write_data('.'); //发送"."write_data(a4+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat4的值write_data(a5+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat5的值write_data(a6+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat6的值write_data(a7+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat7的值write_data(a8+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat8的值write_data(a9+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat9的值write_com(0x88);print_string("单位：");write_data('M'); //发送H的ASCII码，显示Mwrite_data('H'); //发送H的ASCII码，显示Hwrite_data('z'); //发送z的ASCII码，显示z;delay(500);}else{if(count>=1000){a1=count/100000;a2=count%100000/10000;a3=count%100000%10000/1000;a4=count%100000%10000%1000/100;a5=count%100000%10000%1000/100;a6=count%100000%10000%1000%100%10;write_com(0x03);delay(50); //延时// 读定时器A 计数寄存器内容write_com(0x80); //第一行首地址0x80print_string("德州仪器MSP430 "); //第一行显示（必须加一个空格否则不能下载）write_com(0x90);print_string("频率：");write_com(0x94); //第二行首地址0x90，从第四个开始显示write_data(a1+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat1的值write_data(a2+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat2的值write_data(a3+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat3的值write_data('.'); //发送"."write_data(a4+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat4的值write_data(a5+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat5的值write_data(a6+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat6的值write_com(0x88);print_string("单位：");write_data('K'); //发送H的ASCII码，显示Kwrite_data('H'); //发送H的ASCII码，显示Hwrite_data('z'); //发送z的ASCII码，显示zdelay(500); //较长时间延时，保证下次操作前LCD完成上述功能处于非忙状态}else{count*=1000;a1=count/100000;a2=count%100000/10000;a3=count%100000%10000/1000;a4=count%100000%10000%1000/100;a5=count%100000%10000%1000/100;a6=count%100000%10000%1000%100%10;write_com(0x03);delay(50); //延时// 读定时器A 计数寄存器内容write_com(0x80); //第一行首地址0x80print_string("德州仪器MSP430 "); //第一行显示（必须加一个空格否则不能下载）write_com(0x90);print_string("频率：");write_com(0x94); //第二行首地址0x90，从第四个开始显示write_data(a1+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat1的值write_data(a2+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat2的值write_data(a3+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat3的值write_data('.'); //发送"."write_data(a4+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat4的值write_data(a5+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat5的值write_data(a6+0x30); //发送dat1的ASCII码，显示dat6的值write_com(0x88);print_string("单位：");write_data('H'); //发送H的ASCII码，显示Hwrite_data('z'); //发送z的ASCII码，显示zdelay(500); //较长时间延时，保证下次操作前LCD完成上述功能处于非忙状态}}}#pragma vector = TIMER0_A0_VECTOR //Timer_A中断向量__interrupt void Tiemr_A(void){count +=65535;}。