磁悬浮设计文档

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1、HubeiIndustrialPolytechnic项目设计主题：基于MSC430F5438的交流磁悬睜控制露的設计完成时间：2013.11.14学生姓名：対天月指导教师：王庐山一、弓丨言1二、MSP430F5438单片机简介1三、磁悬浮控制系统结构框图2四、系统功能实现分析2五、程序功能说明3六、程序清单（附）5、引言磁悬浮是根据电磁感应原理和楞次左律，由交流电流通过线圈产生交变磁场，交变磁场使闭合的导体产生感生电流，感生电流的方向，总是使自己的磁场阻碍原来磁场的变化。因此线圈产生的磁场和感生电流的磁场是相斥的，若斥力超过重力，可观察到磁悬浮现象。交流磁悬浮控制器的设计采用MSP4

2、30F5438A单片机控制，由检测机构反馈高度电信号给单片机，再由MSP430F5438A单片机产生一路触发脉冲信号，控制交流调压模块电路的输出，从而实现对线圈高度的闭环控制。二、MSP430F5438单片机简介MSP430系列单片机是美国徳州仪器公司研发的一款16位超低功耗单片机[3],因为其具有精简指令集的混合信号处理器，所以称Z为混合信号处理器。该系列单片机具有如下特点:♦处理能力强MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采川了精简指令集(RISC)结构，具有丰富的寻址方式(7种源操作数寻址、4种目的操作数寻址)、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令；大屋的寄存器以及片内

3、数据存储器都可参加多种运乳；还冇高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。♦运算速度快MSP430系列单片机能在25MHz晶体的驱动下,实现40ns的指令周期。16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硕件乘法器(能实现乘加运算)相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如FFT等)。♦超低功耗MSP430单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。首先，MSP430系列单片机的电源电压釆用的是1.8-3.6V电压。因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165口A左右，RAM保持模式下的最低功耗

4、只冇0.1UA。其次，独特的吋钟系统设计。在MSP430系列中有两个不同的时钟系统：基本时钟系统、锁频环(FI丄和FLL+)时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶体振荡器(32768Hz),也町以使用两个品体振荡器。由系统吋钟系统产生CPU和各功能所霊的吋钟。并且这些时钟可以在指令的控制卜，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制。rfl于系统运行时开启的功能模块不同，即釆用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同。在系统屮共有一种活动模式(AM)和五种低功耗模式(LPM0^LPM4)o在实时时钟模式下，可达2.5nA,在RAM保持模式下，最低可达0.UA。♦片内资源丰富M

5、SP430系列单片机的各系列都集成了较丰富的片内外设。它们分别是看门狗(WDT)、模拟比较器A、定时器AO(Timor_A0)>定时器Al(Timer_Al)、定时器BO(Timer_B0)>UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驱动器、10位/12位ADC、16位工-△ADC、DMA、I/O端口、基本定时器(BasicTimer)、实时时钟(RTC)和USB控制器等若干外围模块的不同组合。其中，看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配介定时器,可设计出A/D转换器；16位定时器(Timer_A和Timer.B)具有捕获/比较功能,大量的捕获/比较寄存器，

6、可用于事件计数、时序发生、PWM等；有的器件更具有可实现界步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等应用；具有较多的I/O端口，PO、P1、P2端口能够接收外部上升沿或卜-降沿的屮断输入；10/12位硬件A/D转换器有较高的转换速率，最高可达200kbps,能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160段；实现两路的12位D/A转换；硬件I2C串行总线接口实现存储器串行扩展；以及为了增加数据传输速度，而采用的DMA模块。MSP430系列单片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便。另外，MSP430系列单片机的屮断源较多，并且可以任意嵌套，使用时灵活方便。

7、当系统处于省电的低功耗状态时，中断唤醒只需5nso♦方便高效的开发环境MSP430系列有0TP型、FLASH型和ROM型三种类型的器件，这些器件的开发手段不同。对于OTP型和ROM型的器件是使用仿真器开发成功之后烧写或掩膜芯片；对于FLASH型则有十分方便的开发调试环境，因为器件片内有JTAG调试接口，还冇可电擦写的FLASH存储器，因此采用先下载程序到FLASH内，再在器件内通过软件控制程序的运行，由JTAG接口读取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发