东南大学_单片机_第九讲DAC实验

第九讲 msp430液晶控制器和DAC实验

04011003 杨阳

一、实验目标：

(1) 了解MSP430 的段式LCD 资源和特性；

(2) 掌握MSP430 的段式LCD 编程以及控制。

(3) 了解DAC 数模转换原理；

(4) 学习配置MSP430F6638 的DAC 控制寄存器参数，能够用DAC 产生输出电压，并

能输出一定规则的波形（如三角波，正弦波等）;

(5)了解硬件发声原理，编程实现让DAC 模块驱动扬声器唱歌。

二、实验内容：

课堂验收实验：

实验内容：

①基本：使DAC0输出正弦波频率为300Hz，在LCD上显示频率；

②提高：用按键控制DAC0输出正弦波频率为在100Hz—1000Hz循环输出，步进值为100Hz，并在LCD上显示频率；

实验原理：

1、msp430液晶显示原理

MSP430 液晶显示原理 MSP430 的液晶显示有静态、2MUX、3MUX、4MUX 四种显示模式，而最常用还是4MUX 模式。通俗讲，就是有四个公共端(相当于数码管扫描显示的位选端)、若干个驱动端的模式。这种模式的最大优点就是能使用最少的引脚提供最多的液晶显示段。图1 表示了4MUX 显示模式下的公共端与驱动端，其中(a)说明了一个”8”字的四个公共端，(b)说明了两个驱动端，当分别给公共端与驱动端液晶信号时，就显示对应的数码。

在MSP430 系列能驱动液晶显示的单片机中，专门开辟了一片存储空间(LCDMEM1～LCDMEM20)存放要显示的信息，被称为液晶显示缓存，简称液晶显存。MSP430F6638 共有20 字节单元液晶显存，如果使用4MUX 方式显示，可以显示160 段液晶笔画。这时，每个显存将对应两个驱动端。

段式LCD 的驱动方法基本上和数码管是不太一样的，数码管只要给电和选通就亮。但是段式LCD 的驱动是靠两部分组成的：

第一部分：不间断的电压脉冲

第二部分：选通管脚

总体的步骤就是，我们将LCD 的段码先整理好，然后放在一边备用，等到你想显示某个数据的时候，只要将这个8 位的段码直接写入单片机留给你的LCD 寄存器写入端口数组就可以了。

在MSP430F6638 里面也就是 LCDMEM[ ]； [ ]中应该写的是要显示的位，这个位是数码管上面的位置，比如你想显示液晶上面的第2 位数，先不说要显示的内容是什么，这里的位选应该是 LCDMEM[1], 因为是从0 开始的，所以第二位应该是 LCDMEM[1].（从091H 开始------到0A4H 每个地址都可以存一个8 段）然后说显示的内容：

2、DAC原理

DA 转换，即把数字信号转换为模拟信号输出。简单的说，就是把数字信号按照一定的参考电压转换成电压值输出。

参考电压控制位DAC12SREFx 有{0,1,2,3}四种模式用于选择DAC12_A 模块的参考电压，分别对应2.5V、2.0V 或1.5V 的内部参考电压、A Vcc 电压和外部参考电压。

数字数据存储在DAC12_0DAT 中，DAC12LSELx 用于锁存数据，控制更新电压的更新输出。DAC12RES 控制选择输出数据8 位和12 位的分辨率，DAC12IR 和DAC12OG 控制输出电压的倍率。

为了输入输出的准确和稳定，DAC12AMPx 位可根据DAC 输入和输出运放的电流消耗设置稳定时间。并且，DAC12_A 具有输出矫正功能，通过置位DAC12CALON 位进行自动校正。在校正之前，需置位DAC12AMPx，校正完成后，DAC12CALON 会自动复位。

在输出应该设置DAC12AMPx 位并进行自动校正。

DAC_A 模块原理实验现象：

1、基础部分

2、提高部分

如图所示，实现了按键切换频率和LCD段码显示。

分析：在实现不同频率时，将一个周期的正弦波分成90个点，每两个点之间的时间间隔=时钟乘以一开始定义在数组里的分频因子，分频因子不同，出来的频率就不同。

关键代码：

int sin_table[90];

uint sin_data_pr;

uint fre_term_pr;

int m=1,n;

int j;

double i;

uint

fre_term[10]={443,223,147,110,88,73,63,55,4 8,43}; //分频因子

if(fre_term_pr<9)

{

fre_term_pr++;

m=fre_term_pr+1;

}

else

{

fre_term_pr=0;

m=fre_term_pr+1;

}

TA0CCR0=fre_term[fre_term_pr];

P2IFG&=~BIT6;

if(fre_term_pr==9)

{

LCDMEM[2] = char_gen[1];

LCDMEM[3] = char_gen[0];

LCDMEM[4] = char_gen[0];

LCDMEM[5] = char_gen[0];

delay_ms(1000);

}

else

{

LCDMEM[2] = 0;

LCDMEM[3] = char_gen[m];

LCDMEM[4] = char_gen[0];

LCDMEM[5] = char_gen[0];

delay_ms(1000);

}

break;

case 16:

//p2.7

if(fre_term_pr>0)

{

fre_term_pr--;

m=fre_term_pr+1;

}

else

{

fre_term_pr=9;

m=fre_term_pr+1;

}

TA0CCR0=fre_term[fre_term_pr]; P2IFG&=~BIT7;

if(fre_term_pr==9)

{

LCDMEM[2] = char_gen[1];

LCDMEM[3] = char_gen[0];

LCDMEM[4] = char_gen[0];

LCDMEM[5] = char_gen[0];

delay_ms(1000);

}

else

{

LCDMEM[2] = 0;

LCDMEM[3] = char_gen[m];

LCDMEM[4] = char_gen[0];

LCDMEM[5] = char_gen[0];

delay_ms(1000);

}

break;

}

}

#pragma vector=TIMER0_A0_VECTOR __interrupt void TIMER0_A0_ISR(void) {

DAC12_0DAT=sin_table[sin_data_pr];

sin_data_pr++;

if(sin_data_pr==90) sin_data_pr=0;

}

思考题（1）

(1)MSP430系列单片机液晶驱动模块有哪些驱动方法？

答：有4种驱动方法：静态、2‐mux、3‐mux、4‐mux

(2)MSP430系列单片机液晶驱动模块包括哪些功能结构？

答：闪烁存储器、LCD存储器、段输出控制、公共端输出控制、闪烁和显示控制、闪烁分频器、模拟电压多路选择器、LCD偏压生成器等。

(3)MSP430系列单片机液晶驱动模块显示缓存有什么特点？和普通的存储单元有什么不同？

答：液晶显示缓存器各个位与液晶的段一一对应。存储位置位则可以点亮对应的液晶段存储位复位液晶段变暗。段、公共极输出控制能够自动从显示缓存器读取数据，送出相应信号到液晶玻璃片上。因为不同器件驱动液晶的段数不同，所以液晶显示缓存器的数量也不一样。数量越大，驱动能力越强，显示的内容就越多。

(4)常见液晶显示的类型有哪些？

答：段式液晶、字符式液晶、图形式液晶

(5)MSP430系列单片机液晶驱动模块有哪些特点？

答：特点如下：

具有显示缓存器

所需的SEG、COM信号自动产生

多种扫描频率

每个闪烁段都有独立的闪烁存储器

稳压电荷泵

软件实现反向控制

显示缓存器可作为一般存储器

4种驱动方法

思考题（2）

（1）简述DAC的主要性能参数。

答：

分辨率(n):

DAC转换器使用的位数, D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。

输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实际应用中，常用数字量的位数表示D/A 转换器的分辨率。

转换速度：

转换速率（SR）——在大信号工作状态下模拟电压的变化率。

建立时间（t set）——当输入的数字量发生变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间。最短可达0.1μS。

单调性: 转换器的模拟输出值与数字输入值同增同减.

偏移误差: 当输入的数字量为0时，DAC输出的模拟量的大小。

温度系数：在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。

（2）简述MSP430单片机DAC12模块的特点。

答：

? 12位单调输出

? 8位或12位电压输出分辨率

?可编程的时间对能量的消耗

?内部或外部参考电压

?二进制或二进制补码形式

?具有自校验功能

?多路DAC同步更新

?可直接用存储器存储(DMA）

总结：

这次的实验与前几次实验相比，对我们的代码理解修改能力要求更高，让我们初步熟悉了段式LCD的控制与编程，了解了DAC数模转换的原理，以扬声器为例初步学习了硬件发声原理。更重要的是学会了单片机学习的方法，对类似的问题知道如何着手解决，为将来更深入的学习打下了坚实的基础。