单片机及DSP课程设计报告

本科课程设计说明书设计题目：TMS320VC30DSP开发板制作学院：＿＿明德学院＿班级：＿＿电自11151学号：112003110184学生姓名：魏乾指导教师：刘晓燕2014年6月23日贵州大学本科课程设计第 1 页摘要数字信号处理器(Digital Signal Processor；简称为DSP)是针对数字信号处理需要而设计的一种可编程的单片机，是现代电子技术、计算机技术和信号处理技术相结合的产物。

随着信息处理技术的飞速发展，数字信号处理器在电子信息、通信、软件无线电、自动控制、仪器仪表、信息家电等高科技领域获得了越来越广泛的应用。

数字信号处理器由于运算速度快，具有可编程特性及接口灵活，使得它在许多电子信息产品的研制、开发与应用中，发挥着越来越重要的作用；采用DSP器件来实现数字信号处理系统更是成了当前的发展趋势。

与此同时，如何以最短的开发周期，开发出能充分发挥DSP 潜能的高质量的应用软件，已经成了广大DSP工程技术人员共同关心的问题。

据估计，在DSP应用系统的开发中，特别是对于比较复杂的或对时间要求十分严格的应用系统，绝大部分的开发时间用于软件的设计与调试。

DSP软件的调试离不开DSP的开发工具，因此熟悉并掌握DSP的开发工具是开发出高质量DSP软件的必备条件。

正是出于这种目的，本论文对美国德州仪器(简称T1)公司推出的新一代16位定点TMS320C3XDSP进行了介绍，该系列DSP是目前TI 公司推出性价比最高的第三代浮点数字信号处理器之一。

贵州大学本科课程设计第 2 页数字信号处理器DSP以其独特的结构和快速实现各种数字信号处理算法的突出优点，在通信、雷达、声纳、语音信号处理、图象处理、高速控制和仪器设备等众多领域获得了广泛应用。

在掌握开发和深入了解其结构的基础上制作了TMS320VC33 DSP开发板。

开发板集成了TMS320VC33的存储器扩展，AD前向通道，后向通道（DA）的接口，RS232接口，并能通过USB仿真器下载程序脱机运行，并介绍了系统板上各部分电路原理和JTAG接口。

关键词：TMS320VC33 AD前向通道RS232接口JTAG接口一、设计目的为了进一步巩固学习的理论知识，增强学生对所学知识的实际应用能力和运用所学的知识解决实际问题的能力，开始为期两周的课程设计。

通过设计使学生在巩固所学知识的基础之上具有初步的单片机系统设计与应用能力。

1、通过本设计，使学生综合运用《单片机技术原理与应用》、《DSP原理与应用》《C语言程序设计》以及《数字电路》、《模拟电路》等课程的内容，为以后从事电子产品设计、软件编程、系统控制等工作奠定一定的基础。

2、学会使用KEIL C和PROTEUS等软件，用C语言或汇编语言编写贵州大学本科课程设计第 3 页一个较完整的实用程序，并仿真运行，保证设计的正确性。

3、了解单片机接口应用开发的全过程：分析需求、设计原理图、选用元器件、布线、编程、调试、撰写报告等。

二、设计内容2. 1 硬件系统设计2.1.1 显示电路的选择与设计对于数字显示电路，通常采用液晶显示或数码管显示。

本设计的显示电路采用7段数码管作为显示介质。

数码管显示可以分为静态显示和动态显示两种。

由于本设计需要采用八位数码管显示时间，如果静态显示则占用的口线多，硬件电路复杂。

所以采用动态显示。

动态显示是一位一位地轮流点亮各位数码管，这种逐位点亮显示器的方式称为位扫描。

通常各位数码管的段选线相应并联在一起，由一个8位的I/O口控制；各位的公共阴极位选线由另外的I/O口线控制。

动态方式显示时，各数码管分时轮流选通，要使其稳定显示必须采用扫描方式，即在某一时刻只选通一位数码管，并送出相应的段码，在另一时刻选通另一位数码管，并送出相应的段码，依此规律循环，即可使各位数码管显示将要显示的字符，虽然这些字符是在不同的时刻分别显示，但由于人眼存在视觉暂留效应，只要每位显示间隔足够短就可以给人同时显示的感觉。

数码显示管分为共阳数码管和共阴数码管两种共阳极数码管的8个发光二极管的阳极（二极管正端）连接在一起，通常公共阳极接高电平，即接电源，其它管脚接段驱动电路输出端。

当某段驱动电路的输出端为低电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。

此时，要求段驱动电路能吸收额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定贵州大学本科课程设计第 4页段导通电流来确定相应的限流电阻。

共阴极数码管的8个发光二极管的阴极（二极管负端）连接在一起，通常公共阴极接低电平即接地，其它管脚接段驱动电路输出端，当某段驱动电路的输出端为高电平时，则该端所连接的字段导通并点亮，根据发光字段的不同组合可显示出各种数字或字符。

此时，要求段驱动电路能提供额定的段导通电流，还需根据外接电源及额定段导通电流来确定相应的限流电阻。

本设计采用共阳极数码显示管做显示电路，数码管的a、b、c、d、e、f、g、h引脚为低电平，那么其对应的二极管就会发光，使数码显示管显示0～9的编码见表2.1.1。

表2.1.2 共阳极数码显示管字型代码数字共阳极段码数字共阳极段码0 C0H 6 82H1 F9H 7 F8H2 A4H 8 80H3 B0H 9 90H4 99H 灭FFH5 92H动态显示电路由显示块、字形码驱动模块、字位驱动模块三部分组成。

如图2.1所示为本系统的8位LED动态显示器接口电路。

图中，8个数码管的8段段选线分别与外接上拉电阻的单片机P0口对应相连，而8个数码管的位控制端则和NPN型三极管的集电极相连接。

2.1.2 按键电路的选择与设计本设计中有三个按键，分别实现启动/停止、暂停/继续、清零功能。

这三个键可以采用中断的方法，也可以采用查询的方法来识别。

四个按键均采用低电平有效。

当按键没有按下时，单片机的I/O口直接连接电源，因此需要接上拉电阻来进行限流，本设计中选取阻值为470Ω的电阻作为上拉电阻.具体设计如图2.1.2所示VCCP1.0P1.1P1.2P1.3图2.1.2 按键电路2.1.3 时钟电路的选择与设计单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准，AT89S52片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入和输出端，AT89S52单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式与外部振荡方式。

外部方式的时钟很少用，若要用时，只要将XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器就行。

对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波信号。

时钟发生器把振荡频率两分频，产生一个两相时钟信号P1和P2供单片机使用。

P1在每一个状态S的前半部分有效，P2在每个状态的后半部分有效。

本设计采用的内部振荡方式，内部振荡方式所得的时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。

只要按照图2.3所示电路进行设计连接就能使系统可靠起振并能稳定运行。

图中，电容器C1、C2起稳定振荡频率、快速起振的作用，电容值一般为5～33pF。

但在时钟电路的实际应用中一定要注意正确选择其大小，并保证电路的对称性，尽可能匹配，选用正牌的瓷片或云母电容，如果可能的话，温度系数尽可能低。

本设计中采用大小为33pF的电容和12MHz的晶振。

贵州大学本科课程设计第 6页图2.1.3内部振荡电路2.1.4 复位电路的选择与设计当AT89S52单片机的复位引脚RST（全称RESET）出现2个机器周期以上的高电平时，单片机就完成了复位操作。

如果RST持续为高电平，单片机就处于循环复位状态，而无法执行程序。

因此要求单片机复位后能脱离复位状态。

而本系统选用的是12MHz的晶振，因此一个机器周期为1μs，那么复位脉冲宽度最小应为2μs。

在实际应用系统中，考虑到电源的稳定时间，参数漂移，晶振稳定时间以及复位的可靠性等因素，必须有足够的余量。

根据应用的要求，复位操作通常有两种基本形式：上电复位、手动复位。

上电复位要求接通电源后，自动实现复位操作。

AT89S52单片机的上电复位POR（Power On Reset）实质上就是上电延时复位，也就是在上电延时期间把单片机锁定在复位状态上。

在单片机每次初始加电时，首先投入工作的功能部件是复位电路。

复位电路把单片机锁定在复位状态上并且维持一个延时（记作TRST），以便给予电源电压从上升到稳定的一个等待时间；在电源电压稳定之后，再插入一个延时，给予时钟振荡器从起振到稳定的一个等待时间；在单片机开始进入运行状态之前，还要至少推迟2个机器周期的延时。

上述一系列的延时，都是利用在单片机RST引脚上外接一个RC支路的充电时间而形成的。

典型复位电路如图2.1.4（a）所示贵州大学本科课程设计第 7 页图2.1.4 上电复位延时电路标准AT89S52不仅复位源比较单一，而且还没有设计内部上电复位的延时功能，因此必须借助于外接阻容支路来增加延时环节，如图2.1.4(a)所示。

其实，外接电阻R还是可以省略的在每次单片机断电之后，须使延时电容C上的电荷立刻放掉，以便为随后可能在很短的时间内再次加电作好准备。

否则，在断电后C 还没有充分放电的情况下，如果很快又加电，那么RC支路就失去了它应有的延迟功能。

因此，在图2.4(a)的基础上添加一个放电二极管D，上电复位延时电路就变成了如图2.4(c)所示的改进电路。

也就是说，只有RC支路的充电过程对电路是有用的，放电过程不仅无用，而且会带来潜在的危害。

于是附加一个放电二极管D来大力缩短放电持续时间，以便消除隐患。

二极管D只有在单片机断电的瞬间（即VCC趋近于0 V，可以看作VCC对地短路）正向导通，平时一直处于反偏截止状态。

手动复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，如果发生死机，用按钮开关操作使单片机复位。

单片机要完成复位，必须向复位端输出并持续两个机器周期以上的高电平，从而实现复位操作。

本设计采用上电且开关复位电路，如图2.5所示上电后，由于电容充电，使RST持续一段高电平时间。

当单片机已在运行之中时，按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。

2.1.5 电路原理图2.2软件系统的设计2.2.1 软件系统程序流程框图初始化贵州大学本科课程设计第 8页显示子程序右键闭合二次调用子程序确有按下释放否键号送A按键处理贵州大学本科课程设计第 9 页3.4 软件系统程序清单#include<reg52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit P20=P2^0;sbit P21=P2^1;sbit P22=P2^2;sbit P17=P1^7;uchar code table[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f }; //段位码uchar ms;uint LED0,LED1,LED2,LED3,LED4,LED5; // 各位的数字int m,n,delay;bit add;bit sub;bit scankey;bit start;贵州大学本科课程设计第 10 页bit stop;bit ready;bit start0;void begin1() //初始化子程序{m=0;n=0;ms=0;LED0=0;LED1=0;LED2=0;LED3=0;LED4=0;LED5=0;add=0;sub=0;start=0;ready=0;贵州大学本科课程设计第 11页start0=0;scankey=0;}void display(){ switch (ms%6){ //显示子程序 case 0:P3=0xfe;P1=table[LED3];P17=0;break;case 1:P3=0xfd;P1=table[LED2];P17=0;break;case 2:P3=0xfb;P1=table[LED1];贵州大学本科课程设计第 12 页 P17=1;break;case 3:P3=0xf7;P1=table[LED0];P17=0;break;case 4:P3=0xef;P1=table[LED4];P17=1;break;case 5:P3=0xdf;P1=table[LED5];P17=0;break;贵州大学本科课程设计第 13 页default: return;}}void time0(void) interrupt 1 using 1 //中断程序{TL0=0x18 ;TH0=0xfc;ms++;if(ms==10){ ms=0;scankey=1; //扫描键盘标志位有效 }display(); //显示程序调用 }void add1(time)uint time;{ uint n,a;a=time/1000;贵州大学本科课程设计第 14 页LED0=a; //计算十秒位数值n=time%1000;LED1=(n/100); //计算秒位数值n=n%100;LED2=(n/10); //计算十分一秒位数值LED3=n%10; //计算百分一秒位数值}void add2(t){ LED5=(t/10); //计算分钟十位数值LED4=t%10; //计算分钟个位数值}void scan() //扫描开关输入子程序{ P2=0xff;if(P20==0&&ready==0&&start0==0) //K1计时开始与暂停{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P20==0)start=!start;}贵州大学本科课程设计第 15 页if(P21==0&&ready==0&&start0==0) //K2计时清零{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P21==0)stop=1;}if(P22==0&&ready==0&&start0==0) //K3进入倒计时准备状态{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P22==0)ready=1;}if(P20==0&&ready==1&&start0==0) //K1调整倒计时初值加标志位有效{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P20==0&&ready==1)add=1;}if(P21==0&&ready==1&&start0==0) //K2调整倒计时初值减标志位有效{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P21==0&&ready==1)sub=1;}if(P22==0&&start0==1)//K3倒计时暂停贵州大学本科课程设计第 16页{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P22==0&&start0==1)start0=0;}if(P22==0&&ready==1&&start0==0) //K3倒计时开始{ for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P22==0&&ready==1)start0=1;}if(P21==0&&start0==1)//K2倒计时清零，只能在倒计时进行时使用{for(delay=0;delay<=200;delay++);P2=0xff;if(P21==0&&start0==1)start=0;ready=0;start0=0;stop=1;}}void main(){begin1();TMOD=0x01;TL0=0x18;贵州大学本科课程设计第 17页TH0=0xfc;EA=1;ET0=1;TR0=1;for(;;){if(scankey==1) //进行键盘扫描{ scankey=0;scan();if(start==1&ready==0) //计时开始{ m++;if(m==6000){m=0; n++;if(n==60){n=0;start=0;}}add1(m);add2(n);}if(stop==1&ready==0) //计时清零贵州大学本科课程设计第 18 页{m=0;n=0;start=0;stop=0;add1(m);add2(n);}if(add==1) //倒计时初值加10{ m=m+10;add=0;if(m==6000){m=0; n++;if(n==60)n=0;}add1(m);add2(n);}if(sub==1) //倒计时初值减10{ m=m-10;sub=0;if(m==-1&&n!=0){n--;m=5999;}if(m==-1&&n==0){m=0;}add1(m);add2(n);}if(start0==1) //倒计时{ m--;贵州大学本科课程设计第 19 页if(m==-1&&n!=0){n--;m=5999;}if(m==-1&&n==0){m=0;ready=0;start0=0;start=0;}add1(m);add2(n);}}}}三．设计体会对于这次设计本身，是对本学期单片机技术的一个综合，比较具有挑战性，也比较具有趣味性。