Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Введение

Задание

Начальные параметры

Элементы теории

Алгоритм функционирования программы

Программа

Предварительные расчеты для настройки системы тактирования

Текст программы

Заключение

программа микроконтроллер сигнал импульсный

Введение

На сегодняшний день рынок электроники переполнен различными микроконтроллерами разных производителей. Разумеется, они имеют аналогии, однако, и различия есть существенные. В своей работе использую микроконтроллеры семейства MSP430 модель F149. Микроконтроллеры MSP430 представляют собой серию 16-ти разрядных микроконтроллеров фирмы TexasInstruments (www.ti.com). Американская фирма TI является мировым лидером по производству цифровых сигнальных процессоров. Ею также производятся микроконтроллеры индустриального применения, аналоговые и цифровые микросхемы широкого применения.

Микроконтроллеры семейства MSP430 имеют одинаковое 16-разрядное процессорное ядро и отличаются друг от друга объемом встроенной памяти программ и данных, набором периферийных устройств, количеством внешних выводов.

Как и AVR микроконтроллеры, MSP реализует RISC (ReducedInstructionSetComputer) идеологию (всего 27 базовых команд). Однако, а отличие от AVR, данная серия построена по фон-неймановской (vonNeumann) архитектуре, предполагающей, что память программ и память данных находятся в одном адресном пространстве. Основными чертами рассматриваемых микроконтроллеров являются широкий набор встроенных периферийных устройств, высокая производительность процессора и крайне низкая мощность потребления, что делает их идеальными для применения в портативных измерительных индустриальных и биомедицинских приборах.

В работе будет разработан алгоритм для реализации поставленной задачи и написана соответствующая программа.

Задание

Написать программу для микроконтроллера MSP430F149 - TexasInstruments, которая бы измеряла фазовый сдвиг двух импульсных сигналов относительно друг друга.

Начальные параметры

Элементы теории

Перед тем, как приступить к реализации поставленной задачи, дадим несколько базовых определений, необходимых для разработки алгоритма и программы.

Фаза характеризует состояние гармонического сигнала в определённый момент времени t. Фазовый угол в начальный момент времени (начало отсчёта времени), т.е. при t=0, называется нулевым (начальным) фазовым сдвигом. Разность фаз Дц измеряют обычно между током и напряжением, либо между двумя напряжениями. Фазовым сдвигом ц называется модуль разности аргументов двух гармонических сигналов одинаковой частоты и , т. е. разности начальных фаз:

(1.1)

Фазовый сдвиг является постоянной величиной и не зависит от момента отсчета. Обозначим через ?T интервал времени между моментами, когда сигналы находятся в одинаковых фазах, например при переходах через ноль от отрицательных к положительным значениям. Тогда фазовый сдвиг

Или

(2.1)

где Т -- период гармонических сигналов.

Фазовый сдвиг появляется, когда электрический сигнал проходит через цепь, в которой он задерживается. Колебательные контуры, фильтры, фазовращатели и другие четырехполюсники вносят фазовый сдвиг между входным и выходным напряжениями ц = щt_згде t_з -- длительность задержки в секундах. Усилительный каскад обычного типа вносит фазовый сдвиг, равный р. Многие радиотехнические устройства: радиолокационные, радионавигационные, телевизионные, широкополосные усилители всех назначений, фильтры -- характеризуются наряду с другими параметрами фазочастотной характеристикой ц(щ), т. е. зависимостью фазового сдвига от частоты. Фазовая модуляция и манипуляция широко применяются в аппаратуре телеметрии и связи; измерение фазового сдвига в этих устройствах является определяющим как при настройке, так и в эксплуатации.

Если напряжения с одинаковыми частотами имеют несинусоидальную форму, то фазовый сдвиг рассматривается между их первыми гармониками; при измерении напряжение высших гармоник отфильтровывается с помощью фильтров нижних частот. Можно такие напряжения характеризовать временным интервалом ?T.

Рисунок 1.1 Фазовый сдвиг а - между синусоидальными сигналами, б - несинусоидальными

Для измерения фазового сдвига применяют следующие методы:

· Осциллографический

· Компенсационный

· Преобразования фазового сдвига в импульсы тока

· Метод дискретного счета и др.

В моей работе сдвиг фазы будет измерен с помощью микроконтроллера. Итак, приступим к разработке алгоритма программы.

Алгоритм функционирования программы

Что бы измерить фазовый сдвиг в работе будет использован, как уже говорилось ранее микроконтроллер MSP430F149. На два разных входа будут подавать два сигнала одинаковой частоты и периода, с той лишь разницей, что один сигнал относительного другого будет поступать с некоторой задержкой. Будем использовать два таймер-счетчика. Первый будет измерять период сигнала (T_x), а второй - период (T), но с задержкой, сигнала, который поступает на второй вход микроконтроллера. Задержку обозначим и вычислим по формуле как t=T-T_x. Далее с помощью формулы (2.1) посчитаем сдвиг фаз.

Перед тем, как заниматься данной задачей, в достаточной степени была изучена архитектура используемого микроконтроллераMSP430F149, поэтому алгоритм будем описан уже с применением соответствующей терминологии.

На два входа микроконтроллера (P1IN и P2IN) подаются сигналы. Эти сигналы будем представлять в качестве меандра.

1) Настраиваем систему

· настройка системы тактирования;

· настройка двух таймеров-счётчиков TA3 и TB7;

· отключение сторожевого таймера.

2) Ждём положительного перепада первого сигнала, поступающего на порт P1IN.

При наступлении выше указанного события:

· Запускаем таймер TA3

· Запускаем таймер TB7

3) Ждем отрицательного перепада сигнала, поступающего на порт P1IN. При наступлении выше указанного события:

· Останавливаем TA3

· Копируем значение TAR в переменную T_x(период)

4) Ждём отрицательного перепада второго сигнала, который подаётся на порт P2IN. При наступлении этого события:

· Останавливаем TB7

· Копируем значение TBR в переменную T (период с задржкой)

5) Выполняем все необходимые математические операции для вычисления фазового сдвига двух импульсных сигналов относительно друг друга.

Графическое представление реализации программы изображено на рисунке 2.1 ниже.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1

Программа

Программа будет написана на языке программирования Cи. Составим блок-схему программы (рисунок 3.1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.1 Блок-схема программы

Предварительные расчеты для настройки системы тактирования

Найдем период:

Вычислим опорную частоту:

Текст программы

# include<msp430x14x.h>

# include <stdlib.h>

# include <math.h>

int T, Tx, t;

float ps;

void main(void)

{

WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

//Остановкасторожевоготаймера

BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS + DIVS_3; //настройка системы тактирования

TACTL |= TASSEL_2 + ID_2; //настройка таймера TA3

TBCTL |= CNTL_0 + TBSSEL_2 + ID_2;

// настройка таймера TB7

while (1) { //Основнойцикл

while (P1IN !=1){

}

while (P1IN !=0){

}

TACTL |= MC_2;

TBCTL |= MC_2;

while (P1IN ==0) {

}

TACTL |= MC_0;

Tx = TAR;

while (P2IN ==0){

}

TBCTL |= MC_0;

T = TBR;

t = abs(abs(T) - abs(Tx)); //вычисление задержки сигнала

ps = ((float)t/abs(T))*360;}//вычисление фазовогосдвига

}

Заключение

В своей курсовой работе рассмотрела один из методов измерения сдвига фаз. С поставленной задачей справилась и программу протестировала на микроконтроллере MSP430F149. Поставленную задачу реализовала по большей части программно. Существуют и другие логики написания программы, например, программу можно было написать и используя один таймер счётчик, воспользовавшись каналами захвата-сравнения. Чтоможет быть целью будущих работ.

Размещено на Allbest.ru