微机原理课程设计基于DSP的电压采集系统设计

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1、上海电机学院课程设计任务书课程名称微机系统课程代码013084Q1设计题目基于DSP的电压采集系统设计设计时间2015年6 月23 日 2015年 6 月 27 日院（系）电气学院专业自动化班级BG1208一、课程设计任务汇总1) 掌握AD转换的工作原理。2) 对DSP的模数转换系统进行功能分析，设计模数转换接口的系统框图。3) 画出硬件电路图，设计硬件体系结构。4) 软件设计。5）软件系统调试。6) 撰写设计说明书，准备演示，课程设计答辩。二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求）1）具有查阅资料的能力。2）掌握CCS软件的用法。3）掌握ADC设计的关键技术

2、。4）应用CCS编写系统软件并画出软件流程图。5）掌握利用PROTEL设计系统原理图。6）撰写课程设计说明书。三、课程设计工作进度计划： 第一天：了解、分析课程设计任务书，查阅文献资料。 第二天：总体方案设计，画出电路图。第三天：硬件设计，并撰写设计说明书。第四天：系统软件调试，使系统正常运行。第五天：总结，完成课程设计说明书的撰写，修改和检查，作品演示，并准备答辩幻灯片。四、主要参考资料 1TMS320LF/LC240xA DPS Reference Guide-Controller System and PeripheralM.Texas Instruments Incorporated.

3、20052 张毅刚等编著.TMS320LF240x系列DSP原理开发与应用.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.8摘要随着数字信号处理理论和计算机技术的不断发展，现代工业生产和科学技术研究都需要借助数字处理方法，进行数字处理的先决条件是将所研究的对象进行数字化，也即数据采集与处理。本小组课程设计题目为基于DSP的电压采集系统设计，将模拟信号转换为数字信号。本设计是一种基于TMS320LF2407A DSP芯片设计的实现高速度、宽范围、高精度的电压采集系统设计。系统以DSP为控制核心，通过信号调整电路，电源电路，时钟电路，复位电路，外设存储和JTAG，实现电压信号转换成数字信号。重点给出DS

4、P与AD转换接口电路以及系统控制软件的设计。基于DSP的信号采集系统相对于基于单片机的信号采集系统更能满足电力系统在精确度和实时性方面的要求。该功能单元一旦实现可广泛用于各种要求信号采集的电路，具有较高的实用价值。在科学研究中，应用数据采集系统可获得大量的动态信息，是研究瞬间物理过程的有力工具。关键词：DSP，电压采集，AD转换ABSTRACTWith the continuous development of digital signal processing theory and computer technology, modern industrial technology produ

5、ction and scientific research need the help of digital processing methods, the primary condition for digital processing of the object under study is digitized, that data acquisition and processing. Curriculum design subject of our group is voltage acquisition system based on DSP, which transfers ana

6、log signals into digital signals. The design is based on TMS320LF2407A DSP chip design to achieve high-speed, wide-range, high-precision voltage acquisition system design. System with DSP as the control core, through the signal adjustment circuit, power circuit, clock circuit, reset circuit, periphe

7、ral memory and JTAG, realize the conversion of voltage signal into digital signal. Focus is on DSP and AD conversion interface circuit and control software design. The signal acquisition system based on DSP can better meet the requirements of the power system in precision and real time aspects than

8、which based on single chip microcomputer. Once the functional unit is implemented, it can be widely used in signal acquisition circuit of various requirements and it has high practical value. In scientific research, the use of signal acquisition system can get a lot of dynamic information. It is a p

9、owerful tool to study the physical processes of the moment.Key words: DSP, voltage acquisition, AD conversion目 录1 绪论11.1课题研究的背景11.2 国内外研究及开发现状21.3 本文主要内容和章节安排22 DSP控制及电压数据采集系统硬件设计42.1 DSP控制42.1.1 TMS320LF2407的技术参数42.1.2 DSP控制系统的端口资源分配52.2总体硬件结构设计62.3 电源电路设计72.4 电压调理电路设计82.5 时钟电路设计82.6 复位电路设计92.7 仿真电

10、路设计102.8存储器扩展电路113 电压采集系统软件设计123.1系统软件设计总框架123.2 系统初始化133.3 中断服务子程序143.4 A/D转换采样的实现程序143.4.1 A/D转换器进行初始化143.4.2 启动A/D转换153.4.3 读出A/D转换的值163.4.4 判断A/D转换结束164 采集数据的结果184.1 CCS2.0仿真操作步骤184.2 采集结果184.3 实验总结205 总结21参考文献22致谢23附录241 程序源代码242 整体硬件设计图261 绪论1.1课题研究的背景在高度发展的当今社会中，科学技术的突飞猛进和生产过程的高度自动化已成为人所共知的必然

11、趋势，而它们的共同要求是必须建立在有着不断发展与提高的信息工业基础上。人们只有从外界获取大量准确、可靠的信息经过一系列的科学分析、处理、加工与判断，进而认识和掌握自然界与科学技术中的各种现象与其相关的变化规律，并通过相应的系统和方法实现科学实验研究与生产过程的高度自动化。换言之，生产过程的自动化面临的第一个问题就是必须根据从各种传感器得到的数据来检测、监视现场，以保证现场设备的正常工作。所以对现场进行数据采集是重要的前期基础工作，然后再对现场数据进行传输和相应的处理工作，以满足不同的需要。数据采集系统是一种应用极为广泛的模拟量测量设备，其基本任务是把信号送入计算机或相应的信号处理系统，根据不同

12、的需要进行相应的计算和处理。它将模拟量采集、转换成数字量后，再经过计算机处理得出所需的数据。同时，还可以用计算机将得到的数据进行储存、显示和打印，以实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被用作生产过程中的反馈控制量。数据处理在整个科研工作中是个重要的必不可少的环节，数据处理系统工作的质量和速度如何，对整个科研工作的影响也是很大的。因此研究一种质量性能高的通用数据采集平台具有很大的意义。从广泛的意义上来讲，数据采集与处理的主要包括以下几个方面:(1)数据的采集:主要是解决非电量转换为电量的问题以及多路复用、数据的模拟形式和数字形式之间的转换问题。(2)数据的记录:数据的存储是非常重要的问题。

13、(3)数据处理:包括预处理、数据检验和数据分析等步骤。随着科学技术的飞速发展，对数据处理的实时性要求也愈来愈迫切。显然，不论在哪个应用领域中，数据处理越及时则经济效益就越大。而此次的研究课题是数据采集系统中的一小部分电压采集系统设计。主控元件采用TMS320LF2407A芯片, TMS320LF2407A是美国TI公司推出的新型高性能16位定点数字信号处理器, 它专门为数字控制设计, 集DSP的高速信号处理能力及适用于控制的优化外围电路于一体, 在数字控制系统中得以广泛应用。1.2 国内外研究及开发现状数据采集与处理一直是生产实践研究与应用领域的一个热点和难点。随着微电子制造工艺水平的飞速提高

14、及数据分析理论的进一步完善与成熟，目前国内外对数据采集系统的高性能方面的研究上取得了很大的成就。就A/D转换的精度、速度和通道数来说，采样通道从单通道发展到双通道、多通道，采样频率、分辨率、精度逐步提高，为分析功能的加强提供了前提条件。而在数据分析的微处理器上，最初的数据采集系统以8位单片机为核心，随着微电子技术的不断发展，新兴单片机的不断问世，十六位、三十二位单片机也为数据采集系统研制厂家所采用，近来采用具有DSP功能的数据采集系统也己投入市场。同时，通用PC机的CPU用于数据处理也较为常见。总之，伴随着高性能微处理器的采用和用户技术要求的不断提高，数据采集系统的功能也越来越完善。数据采集系

15、统的发展主要体现在以下几个趋势：首先，在专业测控方面，基于PC计算机的数据采集系统越来越成熟和智能化。在过去的二十年中，开放式架构PC机的处理能力平均每十八个月就增强一倍为了充分利用处理器速度的发展，现代开放式测量平台结合了高速总线接口，如PCI和PXI/Compact PCI，以便获得性能的进一步提升。计算机的性能提升和由此引起的基于计算机的测量技术的创新，正在持续不断地模糊着传统仪器和基于计算机的测量仪器之间的界线。其次，在通用测控方面，采用嵌入式微处理器的方案也由早期的采用A/D器件和标准单片机组成应用系统发展到在单芯片上实现完整的数据采集与分析，即目前极为热门的SOC(System O

16、n Chip)。通常在一块芯片上会集成一个，可以采样多路模拟信号的A/D转换子系统和一个 CPU核(比如增强型80_52内核)，而且其CPU的运算处理速度和性能也较早期的标准CPU内核提高了数倍，而且有着极低的功耗。这种单芯片解决方案降低了系统的成本和设计的复杂性。此外，为了解决SOC方案中数据处理性能的不足，采用DSP作为数据采集系统的CPU的研究与应用目前也逐渐引起业内重视。但是这类产品目前仅仅处于发展的初级阶段，在精度、速度或其它性能指标上并不能很好的满足要求。因此，国内外以DSP作为数据采集系统的采样控制和分析运算的研究与应用正在展开。1.3 本文主要内容和章节安排本文完成了一种基于数

17、字信号处理器、通用串行总线接口的电压数据采集系统的方案的设计，实现了数据的采样与分析，重点针对DSP硬件设计和DSP软件设计展开研究。全文的结构安排如下：第1章绪论，说明了课题的来源、研究的目的、意义以及国内外研究现状。第2章给出了系统的硬件设计过程，重点研究DSP硬件电路的设计。第3章给出了系统的软件设计过程，重点研究DSP的C语言编程思想以及用组态王开发上位机的方法，以及DSP与PC机之间的通信接口。第4章给出了系统测试过程和测试结果。第5章为本课题所做的工作进行总结，并提出今后研究工作的展望。 2电压数据采集系统硬件设计2.1 DSP控制目前市面上流行的主控制器包括：51单片机系列、DS

18、P系列和FPGA。在这中间：虽然51单片机有着成本低廉，体积小的优势；但因其计算能力弱，和外设较少的缺陷，无法满足本系统的需要。FPGA又称现场可编程门阵列，其时序脉冲准确，运算速度快，在需要进行大量重复运算的工程项目中得到了广泛应用。但FPGA以并行运算为主，并需要使用硬件描述语言来实现电路设计，相比较单片机有很大不同，这造成开发难度较大，门槛较高。DSP是近几年得到快速发展的控制器，其外设丰富，运算速度快，能满足实时性要求较高的工业现场；尤其适用于控制算法复杂，计算量大的工程项目。综合以上分析，本文矿用光伏供电系统选择DSP芯片TMS320LF2407作为最终的控制芯片。TMS320LF2

19、407芯片集成度高，运算速度快，外设丰富，价格适中，作为本设计的控制器，拥有其他芯片所不具备的优势。2.1.1 TMS320LF2407的技术参数（1）TMS320LF2407供电电压为3.3V，供电电压低，通态损耗小。最高工作频率40MHZ，指令周期短，指令周期25ns，能够满足较大载波频率时的计算需求，具备实时控制能力。（2）TMS320LF2407拥有丰富的存储器资源：包括32KW程序闪存空间，1.5KW的数据/程序随机存储器，544W的双口随机存储器和2kW的单口RAM。除此之外，TMS320LF2407片内还集成有64K数据存储器空间以及 64K程序存储器空间；其I/O寻址空间达64

20、K，能有效满足使用需要；TMS320LF2407可用于扩展的外部存储器达到192K字。（3）TMS320LF2407拥有两个事件管理器模块EVA和EVB。每个事件管理器模块上均集成有以下资源：两个16位通用定时器（通过倍频器可以达到很高的工作频率）和8个16位PWM波生成通道; 为检测上升下降脉冲，片上集成有3个捕获单元。每个模块还可实现以下功能: 可编程的PWM死区控制功能，防止上下桥臂同接收触发信号，同时导通；输出A、B、C三相对称和非对称触发信号；当接受低电平外部中断信号时，关闭PWM通道片内光电编码器接口电路，停止发出触发信号； A/D转换功能。（4）拥有10位模数转换器，最小转换时间

21、为375ns，A/D转换器拥有独立和级连两种工作方式，使用事件管理器EVA、EVB来实现触发。（5）拥有16位串行外设接口模块（SPI），和串行通讯接口模块（SCI）（6）拥有5个外部中断资源，除复位中断外，还拥有两个电机驱动保护中断，和两个可屏蔽中断。（7）除高性能模式外，电源管理还包括低功耗模式，在运算量小的时候，能有效降低器件的损耗。（8）看门狗定时器模块(WDT)2.1.2 DSP控制系统的端口资源分配由于DSP片内集成有丰富的硬件资源和具备强大的数据处理能力，包括A/D转换运算，触发脉冲的计算均可由DSP完成。只需添加相应的数据采集模块和功率驱动模块等,就可实现系统的控制功能，因而整

22、个控制系统的外围电路相对简单，系统的抗干扰性和稳定性较高。DSP控制框图如图2-1所示：图2-1 DSP控制系统框图 DSP的端口资源分配如表2-1所示：表2-1 DSP端口资源分配DSP端口连接对象实现功能PWM12/IOPE6产生PWM信号产生Boost电路PWM信号PWM8-11/IOPE2-5产生逆变器PWM信号PWM4-7，13-16/IOPB0-7产生双向变换器PWM信号PWM3/IOPE1LED3电网供电模式指示信号PWM2/IOPA7LED2光伏供电模式信号PWM1/IOPA6LED1DSP启动信号TCLKNB/IOPF5继电器SW2电网供电驱动信号ADCIN00电压霍尔传感器

23、光伏阵列电压采样ADCIN01电流霍尔传感器光伏阵列电流采样CLKOUT/IOPEO按键KEY2启动光伏供电模式CANRX/IOPC7按键KEY3启动电网供电模式CAP2/QEP2/IOPA4按键KEY1启动DSP/BIO/IOPC1继电器SW1光伏系统供电驱动信号ADCIN08电压型互感器逆变器输出电压采样ADCIN9电流型互感器逆变器输出电流采样ADCIN10电压霍尔传感器蓄电池电压采样ADCIN12电压霍尔Boost直流母线电压2.2总体硬件结构设计硬件的总体结构主要分为：AD转换部分和DSP外围电路部分。系统的硬件总体结构如图2-2所示，主要包括数据采集模块、DSP(TMS320F24

24、07)、JTAG仿真接口以及与计算机的通信接口、数据存储器。其中数据采集部分组成为：信号调理电路、AD转换器和电平转换电路。数据采集部分是由DSP控制驱动MAXl25 A/D转换器进行同步采样工作，并对A/D转换器读写以及编程操作；DSP通过CONVST信号线同时启动A/D转换器进行同步采样工作，通过INT信号引脚线来判断转换是否结束；由DSP数据线来读取经过电平转换后的采集数据。整个系统对外可提供8路的A/D转换通道。DSP外部扩展SRAM(IS6lLV6416：64K16bit)。图2-2总体硬件结构设计2.3 电源电路设计在控制系统中TMS320LF2407需3.3V电压供电，其余模块需

25、要5V电源供电，故电源模块需提供两路直流供电，3.3V电源可以通过对5V电源进行直流变换得到。为满足DSP的供电要求，采用TPS733Q芯片的5V到3.3V转换电源电路。为DSP提供3.3V工作电压，为其它模块提供5V工作电压。由于其他模块对供电电源电压质量要求不高，且TPS733Q转换效率高，电阻损耗小，因而在本次设计中采用非常适宜。为滤除高次谐波对电压的影响，减小输出电压的纹波，提高电源质量，保证电压的稳定性。在稳压芯片电源输出端口并联一个电容，以保证电源的供电稳定性，防止电压的剧烈波动。图2-3 电源产生电路由于DSP的端口输出电压仅为3.3V，输出功率小，而其他模块端口输入高电平为5V

26、，DSP无法实现对其他模块的驱动。因而需要增加3.3V-5V电平转换电路，以保障其他模块的正常工作。考虑到DSP输出信号中包含有PWM触发信号，其工作频率可达50KHz，因而所选择的电压转换电路，应具备转换速率快，电压上升时间短的特点。2.4 电压调理电路设计被测信号在进入A/D转换器之前，都必须经过适当的处理，使之符合A/D转换器的要求。比如大信号必须经过适当的衰减，以免因信号幅度过大损坏电路中的元器件及引起信号的失真。而小信号则需要放大，否则采集后恢复的信号幅度太小。以致无法正确的观测信号，所以对信号的调理是必要的。信号调理电路是由两级运放构成，第一级为反向比例放大单元，通过比例的放大或缩

27、小，使检测的电流，电压信号的范围在-1.5V+1.5V；第二级为加法电路，抬高1.5V电压，是输出为符合DSP片内AD电压要求的0V3.3V，二极管D1、D2串联，构成限幅电路，防止超过3V以上的电压对DSP产生损害。电路如下所示：图2-4 调理电路设计2.5 时钟电路设计2407DSP的时钟电路有内部震荡器方式和外部振荡器方式两种。这里所选取的是内部振荡方式，2407DSP的时钟电路如图2-4所示，可以选择20MHZ的振荡频率，通过内部锁相环进行2倍频实现40MHZ的CPU系统时钟。应选择3.3V供电的有源晶振，其输出端可以与DSP的XTAL1/CLKIN直接相连。XTAL1/CLKIN为振

28、荡器输入信号，XTAL2为振荡器输出信号。图2-5时钟电源电路为抑制信号的抖动和电磁干扰，锁相环时钟电路可以采用外部滤波电路。图2-6 外部滤波电路2.6 复位电路设计可靠的复位电路是DSP系统必不可少的。DSP复位后，程序计数器PC=0000H，即从0000H地址开始执行程序，而且许多的片内外设寄存器的值回到复位状态。2407DSP为低电平复位。在此采用MAX811芯片对其进行复位，MAX811主要用于处理器电源电压监测，在上电和电源电压超限时产生复位信号。芯片的3脚为手动复位输入，该引脚为低时，会在2脚产生一个复位输出，复位输出信号一直有效，直到3脚变为高电平180ms后才变为高电平。电路

29、如下所示：图2-7复位电路2.7 仿真电路设计对DSP的仿真调试需要通过仿真器进行，仿真器通过DSP芯片提供的扫描仿真（JTAG）引脚实现仿真功能。其接线如图2-7所示。图2-8 仿真电路2.8存储器扩展电路图2-9 存储器扩展电路3 电压采集系统软件设计采集系统的主要任务是对外部模拟量进行实时采集、数据分析、数据显示及数据通信等。由于系统需要对大量的数据进行运算及存储，所以TMS320LF2407A 软件采用C 语言设计。TMS320LF2407 根据开关信号的选择来执行任务，主要包括以下几个方面：1)系统初始化：若系统为上电复位，则进行系统初始化：设置片内锁相环、看门狗、中断及必要的控制寄

30、存器和清除各标志寄存器等；若系统为非上电复位则直接进入运行状态。2)开关信号：系统初始化后循环读开关信号中的参数设置区，根据标志字节执行对应任务。3)系统运行：DSP 循环读开关信号中的启动标志字，若允许则开中断、启动片内外设，执行程序主体循环。主体是对采样数据处理及调用的过程；在主体循环的过程中还要判断开关信号中的功能选择标志字，若有效则停止运行转入功能选择状态。数据处理模块，主要包括以下几个方面：1)数据采集：开外设，开A/D 转换，模拟量经外部输入电路进入TMS320LF2407A 的A/D 转换口，由2407A 定时采样；调用数据处理子程序；调用数据存储子程序； 循环。2)数据处理子程

31、序：根据用户需要对采样数据进行记录、比较、编辑等操作。3)数据存储子程序：数据处理结果添加地址标志送入存储器分页储存。 数据调用模块，主要包括以下几个方面：1)功能选择：根据外部信息选择调用功能子程序；2)数据交换子程序：查询地址信息，调用存储单元数据；调用数据通信单元同上位机或同级系统进行数据交换；3)数据输出子程序：查询地址信息，调用存储单元数据；根据用户需要选择输出信息为模拟量或数字量。串行通信，包括DSP 与PC 的串行通信和DSP 与单片机的串行通信。3.1系统软件设计总框架程序流程如图3-1所示。程序首先对系统初始化，内部定时器开始计数，进入中断服务程序启动AD转换采集数据，主程序

32、最后进入一个死循环；当A/D转换完毕，进入中断子程序，读取数据，并进行数据处理、缓存数据；当采样点数达到N时，系统进入定时器中断服务程序，对外发送数据并可进行计算。如此循环往复，从而实现了系统对输入模拟电压信号的实时采集。系统程序开始系统初始化启动定时器中断启动A/D转换读采样数据否否采样点数是否到达256 清除AD及所有中断标志，开总中断发送采样数据图3-1 程序流程图3.2 系统初始化DSP在RESET后，许多的寄存器的初值一般同用户的要求不一致，例如：等待寄存器，SP，中断定位寄存器等，需要通过初始化程序设置为用户要求的数值。 初始化程序的主要作用：1)设置寄存器初值。2)建立中断向量表

33、。 3) 外围部件初始化。2407ADSP的A/D转换模块相关的寄存器中，ADCTRL1主要负责A/D模块的复位，采样/保持窗口时间的预定标系数，转换时间的预定标，转换模式的选择，中断的优先级，校准等。ADCTRL2主要负责事件触发使能，触发的形式，中断的模式的选择，排序器的忙闲标志位，排序器的复位。其它寄存器MAXCONV负责转换的次数，AUTUSEQSR负责排序器当前的状态，CHSELSEQn负责通道的选择，RESULTn负责采样结果的存放等。 根据采样所需要的要求，对寄存器的初值进行如下初始化程序编写：void sys_ini() /系统初始化子程序 asm( setc INTM); /

34、禁止所有中断 asm( setc SXM); /抑制符号位扩展 asm( clrc OVM); /累加器中结果正常溢出 * WDCR=0x00E8; /禁止看门狗 * SCSR1=0x0081; /配置时钟锁相为4倍频 CLKOUT=4*7.3728=29.4912M,使能ADC时钟 WSGR=0x0600; /io、ram、program都设为0等待读写 * IFR=0xFFFF; /清除所有中断标志 * IMR=0x0001; /使能中断13.3 中断服务子程序中断服务程序就是实际执行AD采集的任务的，中断程序必须编写。interrupt void nothing() asm( clrc

35、INTM); /开总中断3.4 A/D转换采样的实现程序3.4.1 A/D转换器进行初始化void adc_ini() /ADC初始化子程序 * ADCTRL1=0x2CC0; /仿真器挂起时,完成最后一次ad,连续运行模式, /预定标最长,高优先级中断,双排序模式,禁用其他模式 * ADCTRL2=0x0602; /立即中断模式，清中断标志 * MAXCONV=0x0000; /启用排序器1，最大转换数为1 * CHSELSEQ1=0x0000; /选择模拟输入通道为0通道 asm( clrc INTM); /开总中断3.4.2 启动A/D转换void main() sys_ini(); a

36、dc_ini(); * ADCTRL2|=0x2000; /软件启动ad转换 for(;);ADCTRL2主要负责事件触发使能，触发的形式，中断的模式的选择，排序器的忙闲标志位，排序器的复位。其定义如图3-2所示，当其13位为1时，软件启动ad转换。图3-2 ADCTRL2定义3.4.3 读出A/D转换的值interrupt void ad_int() pointi=(* RESULT06); /读出ad结果 i+; if(i=256) i=0; * ADCTRL2|=0x0200; /清除ad中断标志 * IFR=0xFFFF; /清除所有中断标志 asm( clrc INTM); /开总中

37、断其中 pointi=(* RESULT06)是设置读出A/D转换的结果的语句，将读出的结果保存在结果寄存器的RESULT0中。3.4.4 判断A/D转换结束 interrupt void ad_int() pointi=(* RESULT06); /读出ad结果 i+; if(i=256) i=0; * ADCTRL2|=0x0200; /清除ad中断标志 * IFR=0xFFFF; /清除所有中断标志 asm( clrc INTM); /开总中断在i=0处设置一个断点，其中N没有达到256，继续返回启动a/d转换；当N达到256后，跳出for循环，对A/D及所有的中断标志进行清除，A/D转

38、换结束。4 采集数据的结果4.1 CCS2.0仿真操作步骤 1）启动CCS 2.0，并打开“*.pjt”工程文件； 2）双击“*.pjt”及“Source”，可查看各源程序；加载“*.out”文件； 3）在“ADC.c”中“i=0”处双击鼠标左键，设置断点；4）单击“Run”运行程序，程序运行到断点处停止；5）用下拉菜单中的View / Graph的“Time/Frequency”打开一个图形观察窗口；设置该图形观察窗口的参数，观察起始地址为point，长度为256的存储器单元内的数据，该数据为输入信号经A/D转换之后的数据，数据类型为16位整型； 6）单击“Animate”运行程序，在图形观

39、察窗口观察A/D转换后的数据波形变化，调节输入信号的频率和幅值可以在图形窗口观察到相应的波形变化。 单击“Halt”暂停程序运行 7）用“View”的下拉菜单中“Memory”打开存储器数据观察窗口；设置该存储器数据观察窗口的参数，选择地址为point，数据格式C格式16进制数； 8）单击“Animate”运行程序，调整存储器数据观察窗口，并在该窗口中观察数据变化，A/D转换后的数据存储在地址为0x80C00x10FFH单元内，变化数据将变为红色；单击“Halt”停止程序运行；9）关闭“*.pjt”工程文件，关闭各窗口，本实验完毕。4.2 采集结果 通过CCS开发环境的图形工具可以看到采集数据

40、的波形。图3-3为外加正常运行电压为1.426V的干电池，每周期采样点数分别为16点的采样数据波形，其数据类犁为整型。A/D转换后的数据存储在地址为0x80C00x10FFH单元内的值为：图4-1 采集数据波形图4-2 采集数据存储值 通过结果寄存器里存放的值可以通过公式进行计算。进行仿真测量的是一节1.5V的干电池，经过万用表测量其电压为1.426V。查看结果寄存器的值，基准电压的值为3.3V。通过公式计算得到模拟测出的数字量输出值为与实际的值得误差为4.3 实验总结以上设计的电压信号采集与处理系统模拟量的计算精度为0.63%, 达到了比较好的性能, 能够和上位机通过RS- 232 标准通信

41、。在此基础上, 可进行各种参数, 如有功功率、无功功率、功率因数以及谐波等的分析和计算, 并传给上位机。同时, 还可完成一定的控制功能, 这种高效的数据采集与处理系统可广泛应用于各种智能仪表、自动化控制设备、配电网终端设备中。5 总结 本次DSP课设是以课程理论为基础，在实验室开发实验板上实现的。这次的课程设计不单单是DSP知识的应用，无论从芯片外观尺寸信息的学习、Protel制作原理图库文件和PCB库文件及绘制电路图知识，还是对于芯片的外文资料的阅读、自己对理论知识理解能力、与解决问题的能力等方面，对我都是一个很大的提高。通过认真阅读资料对DSP2407的一些基本的知识有了进一步的理解（如输

42、入寄存器的高八位低八位的分配及设置、TMS320F2407的外设接口的连接等）。在这期间通过和同学交流各自的想法，收获了同学们更多的思想和思维方法。在此次课程设计中，还明白了编程时一定要认真，注意细节。由于DSP指令众多，编程不能想当然的编写指令，必要时要勤查书，看清合法指令的格式。软件仿真和硬件实现是有一定差距的。软件成功了，不一定硬件也能成功。硬件调试一定要有耐心。首先逻辑上要正确，然后就是一些指令的位置和内存分配一定要正确。另一方面，这次课程设计更是教会了我要认认真真学习专业知识，脚踏实地地掌握所学的知识，不虚度学习阶段的每一次锻炼提高自己的机会。通过课程设计期间对老师的治学行为的悉心观

43、察，深刻的认识到学习是自己的事情，来不得半点懒惰，不容许丁点的懈怠。通过这次的DSP课程设计，面通过这次课程设计我对本学期学习的DSP知识又有了一些的认识，另外通过对课程设计题目的分析、思考，确实受益颇多。 参考文献 1 ADS8364 250KHz, 16-bit, 6-Channel Simultaneous Sampling Analog-to-digital ConvertersZ. TI company, 2002.2 刘和平, 严利平, 张学锋. TMS320LF240x DSP 结构、原理及应用M. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2002.3 郑立新, 周凯汀, 方瑞明, 等

44、. DSP 多路同步数据采集板设计J. 华侨大学学报(自然科学版) , 2004, 25( 2) : 145- 149.4 苏清, 吴顺君, 李真芳, 等. 高性能DSP 与高速实时信号处理M.西安: 西安电子科技大学出版社, 2002.5 卢山, 邓芳芳, 左丽霞. 基于DSP的高速数据采集系统设计与实现J. 电力系统保护与控制, 2010(13).致谢本课程设计论文是在郑翔老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，郑老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此，我还要感谢在一起完成这个课题的同

45、学，正是由于我们一起探讨 ，才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本课题的顺利完成。附录1 程序源代码/*/#include exp1_2407.h/*/unsigned int i=0;unsigned int point256;/*/void sys_ini() /系统初始化子程序 asm( setc INTM); /禁止所有中断 asm( setc SXM); /抑制符号位扩展 asm( clrc OVM); /累加器中结果正常溢出 * WDCR=0x00E8; /禁止看门狗 * SCSR1=0x0081; /配置时钟锁相为4倍频CLKOUT=4*7.3728=29.4912M,使能ADC时

46、钟 WSGR=0x0600; /io、ram、program都设为0等待读写 * IFR=0xFFFF; /清除所有中断标志 * IMR=0x0001; /使能中断1void adc_ini() /ADC初始化子程序 * ADCTRL1=0x2CC0; /仿真器挂起时,完成最后一次ad,连续运行模式, /预定标最长,高优先级中断,双排序模式,禁用其他模式 * ADCTRL2=0x0602; /立即中断模式，清中断标志 * MAXCONV=0x0000; /启用排序器1，最大转换数为1 * CHSELSEQ1=0x0000; /选择模拟输入通道为0通道 asm( clrc INTM); /开总中断interrupt void nothing() asm( clrc INTM); /开总中断interrupt void ad_int() pointi=(* RESULT06); /读出ad结果 i+; if(i=256) i=0; * ADCTRL2|=0x0200; /清除ad中断标志 * IFR=0xFFFF; /清除所有中断标志 asm( clrc INTM); /开总中断 void main() sys_ini(); adc_ini(); * ADCTRL2|=0x2000; /软件启动ad转换 for(;);2 整体硬件设计图