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基于單片機(jī)的有害射線監(jiān)測(cè)器畢業(yè)論文設(shè)計(jì)(參考版)

2025-06-27 06:40本頁(yè)面
  

【正文】 濾波器性能:CPU周期=662代碼字節(jié)大小=1076 高通濾波器濾波器說(shuō)明:濾。 低通濾波器濾波器說(shuō)明:濾波器長(zhǎng)度=21整數(shù)位=0小數(shù)位=15采樣頻率=4000Hz剪切頻率=600Hz圖A1 FIR低通濾波器響應(yīng)圖A1顯示了用MSP430上的工具產(chǎn)生的代碼執(zhí)行后的近似的濾波器的頻率響應(yīng)。在每個(gè)例子中都給出了代碼大小,CPU周期和頻率響應(yīng)的近似點(diǎn)的位置。3 參考書目1. Venkat, Kripasagar, Efficient Multiplication and Division Using MSP430, Texas Instruments, SLAA3292. Mitra, S. K., Digital Signal Processing: A ComputerBased Approach, Second Edition, McGrawHill, 2001.3. Texas Instruments MSP430 family user39。注意:這個(gè)工具產(chǎn)生的代碼在所有MSP430家族中的設(shè)備中都是兼容的。這個(gè)C包文件僅僅在MSP430用模擬數(shù)據(jù)驗(yàn)證了FIR濾波器。注意:C包文件使用文件操作和printf()聲明需要非常大的代碼大小。5. 用IAR創(chuàng)建一個(gè)新的C工程,把C和匯編文件添加進(jìn)去并創(chuàng)建。3. ,并按照要求輸入?yún)⒘?。這個(gè)文件校驗(yàn)每個(gè)濾波器例子的性能,在這個(gè)采樣文件上把相應(yīng)目錄中的濾波器例子的系數(shù)寫上去。如何使用FIR濾波合成器:1. 把附帶的文檔中的壓縮文件解壓縮。 總結(jié)這個(gè)部分是對(duì)使用FIR濾波合成器工具指令的一個(gè)小結(jié)。這種規(guī)格化的獲得的與頻率相對(duì)的采樣值作為例子在附錄A中以圖給出。 C文件包,這些變量對(duì)于在MSP430上模擬濾波器的性能是非常必要的。功能調(diào)用使得這種功能在每一個(gè)頻率下的400個(gè)采樣點(diǎn)建立在通過(guò)對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣的基礎(chǔ)之上。這樣的數(shù)據(jù)更容易確認(rèn)FIR濾波器產(chǎn)生的頻率響應(yīng)。為每一個(gè)頻率,400個(gè)從2047到+2047范圍內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)以整型數(shù)據(jù)類型產(chǎn)生。 輸出一旦輸入?yún)?shù)被輸入,這個(gè)工具產(chǎn)生的一系列文件就像用IAR Embedded Workbench?產(chǎn)生的MSP430工程一樣必須被包含進(jìn)去。工具用這個(gè)參量通過(guò)有效頻率來(lái)產(chǎn)生采樣數(shù)據(jù),并評(píng)價(jià)輸出時(shí)間采樣的頻率響應(yīng)。這些判定位(整數(shù)和小數(shù)部分)為每個(gè)系數(shù)保持常量。因?yàn)樾?shù)部分的判定位對(duì)濾波器性能有直接的影響,所以通常選擇一個(gè)好的判定。 濾波器系數(shù)的判定位濾波器的性能非常依賴于特征系數(shù)的選取。 濾波器系數(shù)FIR濾波器的系數(shù)是浮點(diǎn)格式,這個(gè)文件必須和工具在同一目錄下。 輸入?yún)⒘慨?dāng)這個(gè)工具被執(zhí)行的時(shí)候,會(huì)出現(xiàn)一個(gè)交互試的窗口要求輸入先前討論過(guò)的參量。2 FIR濾波器代碼合成器。[1]這個(gè)工具和它的文件為FIR濾波器產(chǎn)生的有效的MSP430代碼可以被下載,并給出濾波器的系數(shù)。Horner的算法有能力實(shí)現(xiàn)整型浮點(diǎn)數(shù)的乘法,因而消除了對(duì)濾波器系數(shù)的換算。[3]另外,這樣一種濾波在沒(méi)有硬件乘法器的情況下將會(huì)在CPU的周期中占很大的開(kāi)銷。內(nèi)容1 緒論..................................................................................................... 22 FIR濾波器代碼合成器.................................................................................... 23 參考書目............................................................................................... 4附錄A FIR濾波器舉例......................................................................................... 5附錄B 文件目錄.................................................................................................... 10附錄C 選擇超功低耗單片機(jī)……………………………………………………12圖表目錄A1 低通FIR濾波器響應(yīng) ..................................................................................... 5A2 高通FIR濾波器響應(yīng) ..................................................................................... 6A3 帶通FIR濾波器響應(yīng) ..................................................................................... 7A4 帶阻FIR濾波器響應(yīng) ..................................................................................... 8A5 陷波FIR濾波器響應(yīng) ..................................................................................... 91 緒論FIR濾波器,以其固有的穩(wěn)定性和線性相位的特性而聞名,有時(shí)是數(shù)字濾波器的理想選擇對(duì)象。在附錄C中,這篇應(yīng)用報(bào)告介紹如何比較超功低耗單片機(jī)。在MSP430上的濾波器的性能通過(guò)對(duì)穿過(guò)所有頻率的評(píng)價(jià)來(lái)表現(xiàn)出來(lái)。[1]這個(gè)工具附帶的文件可以自動(dòng)的將FIR濾波器系數(shù)轉(zhuǎn)化成MSP430的匯編代碼,而這個(gè)代碼可以被用到任何的應(yīng)用程序中。同時(shí)隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,以后將會(huì)對(duì)這一系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的完善。 由于作者水平有限,同時(shí)又由于時(shí)間的限制,本系統(tǒng)很多細(xì)節(jié)方面的開(kāi)發(fā)還有很多不能夠做到非常完美。近年來(lái)隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)監(jiān)測(cè)儀器的要求越來(lái)越高,要求監(jiān)測(cè)儀器具有更高的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平。通過(guò)事先設(shè)定上下限閾值,如果檢測(cè)結(jié)果超過(guò)上限閾值或低于下限閾值時(shí),則發(fā)出報(bào)警信號(hào)。最終設(shè)計(jì)出來(lái)的儀器具有數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)顯示、閾值設(shè)定、通訊、越限報(bào)警等主要功能。結(jié) 論結(jié) 論經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的分析,研究,設(shè)計(jì)和調(diào)試,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)最終完成了有害射線監(jiān)測(cè)儀器的設(shè)計(jì)??撮T狗定時(shí)器程序流程如圖55所示。(2) 如果先后分別進(jìn)行清除和定時(shí)時(shí)間選擇,則可能立即引起不可預(yù)料的系統(tǒng)復(fù)位或中斷。其中要特別注意定時(shí)器模式下定時(shí)時(shí)間的改變:(1) 改變定時(shí)時(shí)間而不同時(shí)清除WDTCNT將導(dǎo)致不可預(yù)料的系統(tǒng)立即復(fù)位或中斷。這一模式產(chǎn)生選定時(shí)間的周期性中斷。具體程序見(jiàn)附錄??紤]到每次采樣是在中斷程序中進(jìn)行的,進(jìn)入中斷程序會(huì)有一些延遲,因此,將定時(shí)時(shí)間縮短,這樣能夠盡量使采樣點(diǎn)接近每一位數(shù)據(jù)的中點(diǎn),因?yàn)槊课粩?shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)間為t,其他每次采樣后都將寄存器CCR0的值賦為t,這樣可使每次都在數(shù)據(jù)位中點(diǎn)采樣,如此循環(huán)進(jìn)行,直至接收完所有數(shù)據(jù)位和停止位。因?yàn)椴东@是發(fā)生在起始位的前沿,如圖53所示,所以轉(zhuǎn)換為比較模式后。在中斷程序中將捕獲/比較單元的工作模式改為比較模式。二、 接受原理圖53 軟件模擬串行通信接受原理示意圖定時(shí)器計(jì)數(shù)單元工作在連續(xù)模式,捕獲/比較單元工作在捕獲模式。定時(shí)器中斷時(shí),硬件自動(dòng)按照所設(shè)置的輸出模式輸出電平,這樣要發(fā)送的位就被自動(dòng)發(fā)送出去了。數(shù)據(jù)位的輸出利用定時(shí)器輸出單元的兩種工作模式(置位和復(fù)位)進(jìn)行。計(jì)數(shù)器連續(xù)從0計(jì)數(shù)到0xFFFF,然后又從0開(kāi)始計(jì)數(shù),首先按照串行通信使用的波特率計(jì)算出發(fā)送數(shù)據(jù)中兩位之間的時(shí)間間隔t,使寄存器CCR0值等于計(jì)數(shù)器TAR的當(dāng)前值加上時(shí)間間隔t,然后打開(kāi)計(jì)數(shù)器。這里簡(jiǎn)單敘述以下用16位定時(shí)器A(Timer_A)實(shí)現(xiàn)通訊的接收和發(fā)送原理。具體程序見(jiàn)附錄。這樣就可以避開(kāi)抖動(dòng)時(shí)間段,消除抖動(dòng)。這種方法是在編程過(guò)程中當(dāng)判斷有按鍵按下時(shí),加入一個(gè)10ms的延時(shí)子程序,然后再次確認(rèn)該按鍵是否被按下。圖51 脈沖計(jì)數(shù)程序流程圖 鍵盤程序設(shè)計(jì)在編寫鍵盤程序時(shí),我采用的是查詢的方法,由于P1和P2口這些有中斷能力的I/O端口被占用了大部分,所以我選擇了沒(méi)有中斷能力的P6口作為鍵盤的接口,由于采用的是4按鍵獨(dú)立式鍵盤,~,采用查詢的方式使程序的可移植性大大提高。本程序的基本流程為:首先,并且中斷使能;然后,如果有傳感器傳來(lái)的脈沖來(lái)到,則觸發(fā)中斷,進(jìn)入中斷服務(wù)程序,進(jìn)行計(jì)數(shù),最后,中斷服務(wù)程序完成后,自動(dòng)轉(zhuǎn)入低功耗狀態(tài),等待下一個(gè)脈沖的到來(lái)。本程序是利用MSP430F4250單片機(jī)P1口的中斷功能,采用脈沖觸發(fā)中斷的方式完成脈沖計(jì)數(shù)??梢哉f(shuō),MSP430的軟件使用是相當(dāng)簡(jiǎn)潔、方便、高效的。采用把所有相關(guān)文件放入一個(gè)項(xiàng)目的組織方式,編譯運(yùn)行時(shí)軟件會(huì)自動(dòng)將文件按內(nèi)在聯(lián)系自動(dòng)結(jié)合在一起。MSP430系列單片機(jī)可以利用IAR公司的WORKBENCH和CSPY編譯,直接下載程序至片內(nèi)FLASH內(nèi)存,脫機(jī)運(yùn)行。(2) 不需要匯編語(yǔ)言的中斷函數(shù)。(4) 與CSPY高級(jí)調(diào)試器兼容。(2) 綜合輸出選項(xiàng),包括可重定位的二進(jìn)制、ASM、ASM+、XREF等。(4) 程序源的Lintlike檢查。(2) 避免暫時(shí)文件或覆蓋的(overlays)基本存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。(7) 多達(dá)32000個(gè)外部符號(hào)。(5) 用戶代碼與匯編子程序連接。(3) IEEE兼容的浮點(diǎn)算法。IAR C430編譯器的特性:語(yǔ)言工具:(1) 與ANSI規(guī)格一致。IAR C430編譯器除了提供C語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)特性,還增加許多為利用MSP430專用工具而設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能。C語(yǔ)言是最流行的一種高級(jí)語(yǔ)言,但由于不同的MCU(微控制器)廠家的C語(yǔ)言編譯系統(tǒng)還有一定的差別,尤其是在一些特殊功能模塊的操作上,所以如果對(duì)這些特性不深入了解,調(diào)試起來(lái)會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題,可能會(huì)導(dǎo)致執(zhí)行效率低于匯編語(yǔ)言。MSP430系列單片機(jī)所使用的一套應(yīng)用C語(yǔ)言集成開(kāi)發(fā)環(huán)境和調(diào)試器是由IAR公司提供的。特別是開(kāi)發(fā)復(fù)雜而時(shí)間相對(duì)緊張的項(xiàng)目。第5章 有害射線監(jiān)測(cè)器的軟件設(shè)計(jì)第5章 有害射線監(jiān)測(cè)器的軟件設(shè)計(jì) MSP430 C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)MSP430系列單片機(jī)解決具體問(wèn)題時(shí)可以用匯編語(yǔ)言或者C語(yǔ)言來(lái)編制程序。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)系統(tǒng)的硬件部分做了一一介紹,首先是系統(tǒng)硬件的核心——MSP430F4250,闡述了它的整體性能和結(jié)構(gòu),微機(jī)保護(hù)不可缺少的人機(jī)交互工具:鍵盤和液晶顯示器。RS232接口引腳介紹(如圖47所示)1 CD 載波檢測(cè),2 RXD 接收字符,3 TXD 發(fā)送字符,4 DTR 數(shù)據(jù)端備妥,5 GND 接地,6 DSR 數(shù)據(jù)備妥,7 RTS 要求發(fā)送,8 CTS 清除以接收,9 RI 響鈴檢測(cè)。異步通信中發(fā)送端和接收端可有自己的獨(dú)立時(shí)鐘。它們被稱為發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘。在串行通信過(guò)程中,數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制形式在一根線上傳輸?shù)?,通常用高電平表示二進(jìn)制1,而用低電平表示二進(jìn)制0。在異步通信方式下,從一個(gè)字符的結(jié)束到下一個(gè)字符的開(kāi)始之間,沒(méi)有規(guī)定固定的間隔長(zhǎng)度,因此稱為異步傳輸方式。接收器一旦收到起始位,就開(kāi)始裝配一個(gè)字符,使接收器和發(fā)送器能夠同步工作。信息的長(zhǎng)度可根據(jù)需要規(guī)定,一般為5~8位,信息位和停止位之間還可以插入奇偶校驗(yàn)位。異步通信是以字符為單位進(jìn)行傳輸?shù)?,兩個(gè)字符之間的傳輸間隔是任意的,所以每個(gè)字符的前后都要用一些數(shù)位來(lái)作為分隔位。串行通信可分為同步和異步通信兩種類型。許多外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)是按照串行方式來(lái)進(jìn)行通信的。RS232主要用來(lái)定義計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間接口的電氣特性。RS232是使用最早,應(yīng)用最多的一種異步串行通訊總線,它是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industries Association)1962年公布的,1969年最后一次修訂而成。其按鍵電路如圖46所示。其中功能選擇為工作模式、參數(shù)設(shè)置模式和報(bào)警模式。在本次設(shè)計(jì)中,根據(jù)具體應(yīng)用情況,選擇了獨(dú)立式鍵盤。故這種形式適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合;行列式鍵盤又稱矩陣式鍵盤,設(shè)計(jì)4行4列16個(gè)鍵,只占用8根I/O口線,所以鍵數(shù)目較多時(shí),可節(jié)省I/O 口線。圖46 按鍵電路非編碼式鍵盤可分獨(dú)立式鍵盤和行列式鍵盤兩種:獨(dú)立式鍵盤中,每個(gè)鍵占用一根I/O口線,每根I/O口線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它I/O口線上的狀態(tài)。微機(jī)鍵盤可分為編碼和非編碼兩種:編碼鍵盤采用硬件線路來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤編碼,每按下一個(gè)鍵,鍵盤能自動(dòng)生成按鍵代碼,鍵數(shù)較多,而且還能由硬件實(shí)現(xiàn)去抖動(dòng)和采取一些保護(hù)措施。輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài),都要用到鍵盤。圖45表示了4MUX顯示模式下的公共端與驅(qū)動(dòng)端,其中(a)說(shuō)明了一個(gè)“8”字的四個(gè)公共端,(b)說(shuō)明了兩個(gè)驅(qū)動(dòng)端,當(dāng)分別給公共端與驅(qū)動(dòng)端液晶信號(hào)時(shí),就顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)碼。這種模式的最大優(yōu)點(diǎn)就是能使用最少的引腳提供最多的液晶顯示段。圖45 4MUX模式MSP430的液晶顯示有靜態(tài)、2MUX、3MUX、4MUX四種顯示模式,而最常用還是4MUX模式。目前液晶顯示器可分成3大種類,分別是扭曲向列型(Twisted Nematic,簡(jiǎn)稱TN)、超扭曲向列型(Super Twisted Nematic,簡(jiǎn)稱STN)和彩色薄膜型(Thin Film Transistors,簡(jiǎn)稱TFT)。 段式LCD的基本原理液晶是一種具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物,它即不是固體也不是液體,而是介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)。 液晶顯示在單片機(jī)系統(tǒng)中,比較常用的顯示設(shè)備
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