实验6 实验名称基本时钟和低功耗模式.docx
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实验6实验名称基本时钟和低功耗模式
实验名称：
基本时钟和低功耗模式
姓名：
学号：
实验班号：
机器号：
一．实验目的
1.了解MSP430Gxxx基本时钟模块的工作原理，掌握其控制方法；
2.掌握利用时钟信号和中断技术实现定时功能的方法；
3．掌握低功耗模式控制方法。
二.实验任务
1.数字示波器的使用（在实验5中已完成）
1）将信号源的波形在示波器上显示出来，掌握测量周期、频率、峰峰值的方法；
2）用导线将实验板的地信号与示波器的地信号相连，测量实验板上的Vcc电源信号是否正常。
2.测试上电复位系统ACLK、和SMCLK时钟频率，了解基本时钟模块控制寄存器各位作用。
新创建一个MSP430G2553项目，在给出的main.c基础上，编程输出单片机上电复位后的ACLK、和SMCLK时钟，用示波器测量其频率值，记录下来。
答：
上电复位后的ACLK时钟频率为32.77kHz
上电复位后的SMCLK时钟频率为1.04MHz
程序见程序清单中的程序2.c
思考：
1）将实验板上JP8中间的两个插针接到：
（1）32.768KH晶振侧，如图6-1；
（2）P2.6/P2.7侧，如图6-2。
测得ACLK的结果有何不同?
图6-1图6-2
答：
接到32.768KH晶振侧时，测得结果为32.77kHz，接到P2.6/P2.7侧，测得结果为890kHz。
2）在debug下如图6-3，通过View/Register更改SystemClock模块控制寄存器值，分别置DIVA1、DIVA0=01、11；DIVS1、DIVS0=10、11；置LFXT1S0、LFXT1S0=00、10，记录示波器测量得到的ACLK（P1.0输出）和SMCLK（P1.4输出）的频率值，填写在表6-1、6-2、6-3中，掌握时钟模块各控制寄存器相关位的作用。
图6-3通过View/Register更改SystemClock模块控制寄存器值
表6-1DIVAxx与ACLK关系
DIVA1
DIVA0
ACLK频率值
作用
0
1
16.39kHz
ACLK二分频
1
1
4.0963kHz
ACLK八分频
表6-2DIVSxx与SMCLK关系
DIVS1
DIVS0
SMCLK频率值
作用
1
0
26.6kHz
SMCLK四分频
1
1
133.0kHz
SMCLK八分频
表6-3LFXT1Sxx与ACLK关系
LFXT1S1
LFXT1S0
ACLK频率值
时钟来源
0
0
32.77kHz
外部晶振
1
0
11.762kHz
VLOCLK
3）分析上电复位后，CPU工作的时钟信号MCLK频率值是多少？
答：
根据上电复位后寄存器的值，可以发现上电复位后MCLK频率值实际上是与SMCLK频率值相等的（时钟源均为DCO，且均为一分频），而上电复位后测得的SMCLK时钟频率为1.04MHz，故上电复位后MCLK频率值为1.04MHz。
4）（提高）置RSEL3~RSEL0=1111；DCO2~DCO0=111；记录当前SMCLK的频率值。
这是基本时钟模块提供的最高频率值。
答：
SMLCK的值为20.1MHz。
3.掌握基本时钟模块的编程控制
参看附录A实验板原理图，如图6-1用跳线将JP8中的插针信号接到晶振32.768Khz侧。
编程控制基本时钟模块，设置ACLK分别为下面时钟频率，并通过P1.0输出ACLK，用示波器观察：
1）ACLK=16.384Hz；（外部晶振二分频，约为32768Hz/2）
答：
ACLK的频率为32.77kHz。
程序见程序清单中的程序3.1.c。
2）ACLK=VLOCLK/8；（内部VLOCLK八分频，约为12KHz/8）
答：
ACLK的频率为1.4243kHz。
程序见程序清单中的程序3.2.c。
思考：
可否通过对时钟模块编程在引脚P2.4上输出ACLK？
为什么？
答：
不可以，因为引脚P2.4在硬件层面上并未与ACLK的输出引脚相连，所以无论如何对时钟模块进行编程都无法做到在引脚P2.4上输出ACLK。
4.DCO出厂校验值的频率检测
1）利用出厂校验值，编程使DCO分别为1MHz、16MHz，通过P1.4输出，并用示波器测量实际值。
答：
1MHz的实际值为960kHz，16MHz的实际值为15.9MHz。
程序见程序清单中的程序4.1.c。
2）（提高）在实验1例程test_2553.c基础上，分别编程使主系统时钟工作在
（1）MCLK=复位频率/8约100KHz；
（2）MCLK=DCO=16MHz；两种不同MCLK频率下，观察灯的亮灭速度有何不同，掌握主系统时钟的变化对程序执行速度的影响。
答：
在MCLK=复位频率/8时，灯的亮灭速度较慢，在MCLK=DCO=16MHz时，灯的亮灭速度较快。
可见主系统时钟频率越高，程序执行的速度越快。
程序见程序清单中的程序4.2.c。
5.低功耗模式学习
程序L6_LPM.c见下，用跳线将P2.3与L4短接，将P2.4用长杜邦线与buzz短接，P1.1与K2短接，用示波器分别观察P1.0、P1.4输出的ACLK和SMCLK，了解低功耗模式的进入和退出。
1）运行程序，观察现象，并记录进入低功耗前、进入低功耗后、响应中断后、退出中断后的时钟、发光二极管和蜂鸣器状态，并做分析。
答：
进入低功耗前：
LED灯闪亮五次，随后蜂鸣器鸣响三次，ACLK=32.77kHz，SMCLK=1.09MHz。
进入低功耗后：
LED灯不亮，蜂鸣器不响，ACLK与SMCLK均无信号。
响应中断后：
LED灯不亮，蜂鸣器鸣响三次，ACLK=32.81kHz，SMCLK=1MHz。
退出中断后：
LED灯不亮，蜂鸣器不响，ACLK与SMCLK均无信号。
发生以上现象的原因是在程序执行至LPM4前，程序正常执行，时钟有信号；程序执行至LPM4后，单片机进入了LPM4，CPU、MCLK、SMCLK、DCO均禁止，故程序不再向下执行，时钟无信号；中断发生之后单片机被唤醒，恢复活动模式，中断子程开始执行，时钟有信号；在退出中断之后单片机又回到了LPM4，故程序不再向下执行，时钟无信号。
2）如果中断程序中有LPM4_EXIT语句，运行的结果会有什么不同？
请分析。
答：
在退出中断之后，LED闪亮五次，蜂鸣器不响，ACLK=32.77kHz，SMCLK=1.06MHz，随后LED灯不亮，蜂鸣器不响，ACLK与SMCLK均无信号。
因为中断子程中关闭了低功耗模式，所以中断子程结束之后单片机依旧为活动模式，所以程序继续向下执行，时钟有信号。
不过由于之后程序经过循环体的循环又执行了LPM4;语句，故单片机又回到了LPM4，故程序不再向下进行，时钟无信号。
6.（提高）利用输出的时钟信号做中断源，实现定时功能
将任务3中P1.0输出的ACLK=VLOCLK/8时钟信号，作为P1.7的中断申请信号，用导线将P1.7与P1.0相连即可，在中断函数中设置一个计数变量，计数中断函数被执行的次数，如果ACLK的频率值为1.5KHz（实验时，以实测的为准），那么中断函数每被执行1500次表示一秒时间到。
利用该定时功能，将8个发光二级管设计成一个秒表，显示秒值，每秒改变一次8个发光二级管的显示。
答：
程序见程序清单中的程序6.1.c。
思考：
如果要每隔5秒蜂鸣器响一声，如何在任务6的基础上编程实现？
答：
程序见程序清单中的程序6.2.c。
程序清单：
程序2.c
#include"io430.h"
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//P1.0输出时钟ACLK,P1.4输出时钟SMCLK
P1SEL|=BIT0+BIT4;
P1SEL2&=~（BIT0+BIT4）;
P1DIR|=BIT0+BIT4;
while
（1）;
}
程序3.1.c
#include"io430.h"
unsignedinti;
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//P1.0输出时钟ACLK,P1.4输出时钟SMCLK
P1SEL|=BIT0+BIT4;
P1SEL2&=~（BIT0+BIT4）;
P1DIR|=BIT0+BIT4;
while（（IFG1&OFIFG）!
=0）
{
IFG1&=~OFIFG;
for（i=0;i<=0xffff;i++）;
};
BCSCTL3|=LFXT1S_0;
BCSCTL1|=DIVA_1;
while
（1）;
}
程序3.2.c
#include"io430.h"
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//P1.0输出时钟ACLK,P1.4输出时钟SMCLK
P1SEL|=BIT0+BIT4;
P1SEL2&=~（BIT0+BIT4）;
P1DIR|=BIT0+BIT4;
BCSCTL3|=LFXT1S_2;
BCSCTL1|=DIVA_3;
while
（1）;
}
程序4.1.c
#include"io430.h"
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//P1.0输出时钟ACLK,P1.4输出时钟SMCLK
P1SEL|=BIT0+BIT4;
P1SEL2&=~（BIT0+BIT4）;
P1DIR|=BIT0+BIT4;
//
（1）使DCO为1MHz
if（CALBC1_1MHZ!
=0xff）
{
BCSCTL1=CALBC1_1MHZ;
DCOCTL=CALDCO_1MHZ;
}
//
（2）使DCO为16MHz
/*
if（CALBC1_16MHZ!
=0xff）
{
BCSCTL1=CALBC1_16MHZ;
DCOCTL=CALDCO_16MHZ;
}
*/
while
（1）;
}
程序4.2.c
#include"io430.h"
unsignedinti;
intmain（void）
{unsignedintj;//定义延时变量
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//关闭看门狗
//
（1）MCLK=复位频率/8
BCSCTL2|=DIVM_3;
//
（2）MCLK=DCO=16MHz
/*
if（CALBC1_16MHZ!
=0xff）
{
BCSCTL1=CALBC1_16MHZ;
DCOCTL=CALDCO_16MHZ;
}
*/
P2SEL&=~（BIT2+BIT5）;//设置引脚P2.2和P2.5为基本输入输出功能
P2SEL2&=~（BIT2+BIT5）;
P2OUT|=BIT2+BIT5;//设置引脚P2.2和P2.5输出的初值为1
P2DIR|=BIT2+BIT5;//设置端口P2.2和P2.5为输出方向
for（;;）//主循环
{P2OUT^=（BIT2+BIT5）;//将P2.2和P2.5的值取反后输出
for（i=0;i<0xffff;i++）;//延时
};
}
程序L6_LPM.c
#include"io430.h"
#include"in430.h"
voiddelay（unsignedinti）//延时函数
{unsignedintk;//定义局部变量
for（k=0;k}
voidBlink（）//LED闪
{unsignedinti;
for（i=0;i<5;i++）
{P2OUT&=~BIT3;
delay（0xe000）;
P2OUT|=BIT3;
delay（0xe000）;
};
}
voidBuzz（）//蜂鸣响
{unsignedinti;
for（i=0;i<3;i++）
{P2OUT&=~BIT4;
delay（0xf800）;
P2OUT|=BIT4;
delay（0xf800）;
};
}
intmain（void）
{WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;//关闭看门狗
//设置端口P2.3输出，控制LED,P2.4输出，控制蜂鸣器
P2SEL&=~（BIT3+BIT4）;
P2SEL2&=~（BIT3+BIT4）;
P2OUT|=BIT3+BIT4;
P2DIR|=BIT3+BIT4;
//设置端口P1.1允许中断
P1SEL&=~BIT1;
P1SEL2&=~BIT1;
P1REN|=BIT1;
P1OUT|=BIT1;
P1DIR&=~BIT1;
P1IES|=BIT1;
P1IFG&=~BIT1;
P1IE|=BIT1;
_EINT（）;
//P1.0输出时钟ACLK,P1.4输出时钟SMCLK
P1SEL|=BIT0+BIT4;
P1SEL2&=~（BIT0+BIT4）;
P1DIR|=BIT0+BIT4;
Blink（）;
Buzz（）;
for（;;）//主循环
{
LPM4;//
Blink（）;
}
}
#pragmavector=PORT1_VECTOR
__interruptvoidport_ISR（）
{Buzz（）;
P1IFG&=~（BIT1）;//清中断标志
//LPM4_EXIT;
}
程序6.1.c
#include"io430.h"
#include"in430.h"
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//P1.0输出时钟ACLK
P1SEL|=BIT0;
P1SEL2&=~BIT0;
P1DIR|=BIT0;
//设置输入输出
P1SEL&=~BIT7;
P1SEL2&=~BIT7;
P1DIR&=~BIT7;
P1SEL&=~BIT1;
P1SEL2&=~BIT1;
P1DIR|=BIT1;
P1OUT|=BIT1;
P2SEL=0x00;
P2SEL2=0x00;
P2DIR=0xff;
//设置时钟
BCSCTL3|=LFXT1S_2;
BCSCTL1|=DIVA_3;
//设置中断
P1IES|=BIT7;
P1IFG&=~BIT7;
P1IE|=BIT7;
_EINT（）;
LPM0;
}
unsignedintcount=0;
unsignedcharnum=0;
#pragmavector=PORT1_VECTOR//置P1中断向量
__interruptvoidLED（）
{
count++;
if（count==1424）//1424根据之前的实测值确定
{
num++;
P2OUT=~num;
count=0;
}
P1IFG&=~BIT7;
}
程序6.2.c
#include"io430.h"
#include"in430.h"
intmain（void）
{
//Stopwatchdogtimertopreventtimeoutreset
WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;
//P1.0输出时钟ACLK
P1SEL|=BIT0;
P1SEL2&=~BIT0;
P1DIR|=BIT0;
//设置输入输出
P1SEL&=~BIT7;
P1SEL2&=~BIT7;
P1DIR&=~BIT7;
P1SEL&=~BIT1;
P1SEL2&=~BIT1;
P1DIR|=BIT1;
P1OUT|=BIT1;
P2SEL=0x00;
P2SEL2=0x00;
P2DIR=0xff;
//设置时钟
BCSCTL3|=LFXT1S_2;
BCSCTL1|=DIVA_3;
//设置中断
P1IES|=BIT7;
P1IFG&=~BIT7;
P1IE|=BIT7;
_EINT（）;
LPM0;
}
unsignedinti,count=0;
unsignedcharnum=0,buzz=0;
#pragmavector=PORT1_VECTOR//置P1中断向量
__interruptvoidLED（）
{
count++;
if（count==1424）//1424根据之前的实测值确定
{
num++;
P2OUT=~num;
count=0;
buzz++;
if（buzz==5）
{
P1OUT&=~BIT1;
for（i=0;i<=3000;i++）;
P1OUT|=BIT1;
buzz=0;
}
}
P1IFG&=~BIT7;
}
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