【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 基于 MSP430 單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 基于 MSP430單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 摘 要 ： MSP430 系列是一個(gè) 16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī) 。說(shuō)明書(shū) 介紹了以 MSP430F149單片機(jī)為核心的時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在硬件電路方面，采用 SPX1117低壓差穩(wěn)壓器為單片機(jī)提供電源，它將 5V電壓轉(zhuǎn)化為 機(jī)；用 4*4矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行輸入；在時(shí)間的顯示上 采用 了兩種方法 顯示，即 LED數(shù)碼顯示和 LCD液晶顯示 ；除此以外，在電路板上還留有供擴(kuò)展電路應(yīng)用的引腳接口。在軟件設(shè)計(jì)方面，完成了鍵盤(pán)掃描程序 、 顯示 模塊 程序以及系統(tǒng)主程序的設(shè)計(jì)。由于采用 MSP430為核心， 它的超低功耗的特點(diǎn)使得整個(gè)系統(tǒng)的功耗非常的低，一個(gè)普通的 鈕 扣電池可使用長(zhǎng)達(dá) 10年之久。 另外，由于片內(nèi)具有豐富的外圍電路，加之電路板上 留 有供擴(kuò)展電路應(yīng)用的引腳接口， 還 可以對(duì)其增加一些功能，比如整點(diǎn)報(bào)時(shí)、溫度顯示等。 關(guān)鍵詞 ： MSP430； 時(shí)鐘設(shè)計(jì) ； 矩陣鍵盤(pán)； LCD The Design of Clock Based on MCU430 Abstract: The series of MSP430 is a 16 bit, with RISC, ultralow power mixed MCU. The Brochure introduces the design of clock system with the core of MSP430F149 MCU. In hardware electric circuit aspect, I adopt SPX11117 low press Manos tat to provide electrical source for MCU. It translates 5V press into then provides it to MCU. And it use 4*4 matrix keyboard to input. And in the display of time aspect, I use two ways of showing: LED and LCD. Otherwise, I remain some cite way for extending the use of electrocircuit. In the design of software, I finish the scan process of keyboard, the programmer of display module, and the design of the main process of the MSP430 which is overtake low consume as it is core, so the cost of the whole system is very low, a button batteries can be used for ten years. In addition, because a lot of circuits are in it, and because there are some cite ways remained for extending the use of electrocircuit, we can still add some functions to it, such as give the correct time when it is the full time, the display of temperature and so on. Key words: MSP430； Clock design； Matrix keyboard； LCD 基于 MSP430 單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 目 錄 1 概 述 ......................................................... 1 2 課題研究背景與意義 .............................................. 3 課題研究背景 .................................................. 3 課題研究意義 .................................................. 3 3 MSP430F149 介紹 .................................................. 4 MSP430F149 芯片特點(diǎn) ........................................... 4 MSP430F149 芯片引腳 ........................................... 5 MSP430F149 芯片處理單元 ....................................... 8 MSP430F149 芯片運(yùn)行模式 ....................................... 8 MSP430F149 芯片 I/O端口 ....................................... 9 MSP430F149 芯片時(shí)鐘系統(tǒng) ...................................... 10 MSP430F149 芯片存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和地址空間 .......................... 10 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) ............................................... 12 系統(tǒng)方案論證與選擇 ........................................... 12 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................. 13 電源穩(wěn)壓電路 ................................................. 14 LED 數(shù)碼 顯示電路 ............................................. 14 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作原理 ................................. 14 LED 顯示器的顯示方式及驅(qū)動(dòng)方式 ............................. 15 LCD 液晶顯示接口電路 ......................................... 16 鍵盤(pán)輸入電路 ................................................. 19 JATG 接口基本原理 ............................................ 20 邊界掃描技術(shù) ............................................... 20 TAP 控制器 ................................................. 21 5 MSP430 集成開(kāi)發(fā)調(diào)試環(huán)境 ........................................ 22 關(guān)于 IAR Embedded Workbench .................................. 22 IAR Embedded Workbench 的基本操作 ............................ 23 IAR C430 編譯器 .............................................. 24 6 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ................................................... 28 LED 數(shù)碼管顯示器模塊 ......................................... 30 LCD 液晶顯示器模塊 ........................................... 31 矩陣鍵盤(pán)模塊驅(qū)動(dòng) ............................................. 32 7 結(jié) 束 語(yǔ) ....................................................... 35 參考文獻(xiàn) ......................................................... 36 致 謝 .......................................................... 37 附 錄 .......................................................... 38 附錄 1 程序清單 .................................................. 38 附錄 2 系統(tǒng)原理圖 ................................................ 50 附錄 3 系統(tǒng) PCB圖 ................................................ 51 附錄 4 元器件清單 ................................................ 52 1 基于 MSP430單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 1 概 述 時(shí)鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時(shí)間的推移，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)時(shí)間計(jì)量的精度要求越來(lái)越高，應(yīng) 用越來(lái)越廣。現(xiàn)今，高精度的計(jì)時(shí)工具大多數(shù)都使用了石英晶體振蕩器 。 由于電子鐘 、 石英表 、 石英鐘都 采用了石英技術(shù)，因此走時(shí)精度高，穩(wěn)定性好，使用方便，不需 要經(jīng)常調(diào)校 。 數(shù)字式電子鐘用集成電路計(jì) 時(shí)，譯碼代替機(jī)械式傳動(dòng)，用 LED顯示器代替指針顯示進(jìn)而顯示時(shí)間，減小了計(jì)時(shí)誤差 ， 這種表具有時(shí) 、 分 、 秒顯示時(shí)間的功能，還可以進(jìn)行時(shí)和分的校對(duì)，片選的靈活性好。 時(shí)鐘電路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。在一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)鐘有兩方面的含義：一是指為保障系統(tǒng)正常工作的基準(zhǔn)振蕩定時(shí)信號(hào)，主要由晶振和外圍電路組成，晶振頻率的大小決定了單片機(jī)系統(tǒng)工作的快慢；二是指系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)時(shí)鐘，即定 時(shí)時(shí)間，它通常有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是用軟件實(shí)現(xiàn)，即用單片機(jī)內(nèi)部的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，但誤差很大，主要用在對(duì)時(shí)間精度要求不高的場(chǎng)合；二是用專門(mén)的時(shí)鐘芯片實(shí)現(xiàn)，在對(duì)時(shí)間精度要求很高的情況下，通常采用這種方法，典型的時(shí)鐘芯片有： DS1302， DS12887， X1203等都可以滿足高精度的要求。 目前單片機(jī)應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其應(yīng)用于儀器儀表中顯得更為優(yōu)越。 基于 單片機(jī)控 制的電子時(shí)鐘具有計(jì)時(shí)準(zhǔn)確 、 功耗低 等 優(yōu)點(diǎn)。 美國(guó)德州儀器公司 (TI)推出的 MSP430系列超低功耗 16位混合信號(hào)處理器(Mixed Signal Processor)。 集多種領(lǐng)先技術(shù)于一體，以 16位 RISC處理器、超低功耗、高性能模擬技術(shù)及豐富的片內(nèi)外設(shè)、 JTAG仿真調(diào)試定義了新一代單片機(jī)的概念，給人以耳目一新的感覺(jué)。加之 TI優(yōu)良的服務(wù)，充分體現(xiàn)了世界級(jí)著名 IC廠商的勢(shì)力和綜合優(yōu)勢(shì)。 TI公司從 1996年推出 MSP430系列開(kāi)始到 2021年初，推出了 33X、 32X、 31X等幾個(gè)系列。 MSP430的 33X、 32X、 31X等系列具有 LCD驅(qū)動(dòng)模塊，對(duì)提高系統(tǒng)的集成度較有利。每一系列有 ROM型 (C)、 OTP型 (P)和 EPROM型 (E)等芯片。 EPROM型的價(jià)格 昂貴，運(yùn)行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機(jī)開(kāi)發(fā)。這也表明了這幾個(gè)系列的開(kāi)發(fā)模式，即用戶可以用 EPROM型開(kāi)發(fā)樣機(jī)，用 OTP型進(jìn)行小批量生產(chǎn)，而 ROM型適應(yīng)大批量產(chǎn)品的生產(chǎn)。 隨著 FLASH技術(shù)的迅速發(fā)展， TI公司也將這一技術(shù)引入 MSP430系列單片機(jī)中。2021年推出了 F11X/11X1系列，這個(gè)系列采用 20腳封裝，內(nèi)存容量、片上功能和 I/O引腳數(shù)比較少，價(jià)格 也 比較低廉。在 2021年 7月推出了帶 ADC或硬件乘法器的F13X/F14X系列。在 2021年 7月到 2021年又相繼推出了帶 LCD控制器的 F41X、 F43X、F44X。 2 TI在 2021到 2021年期間推出了 F15X和 F16X系列產(chǎn)品。在這一新的系列中，有了兩個(gè)方面的發(fā)展 ： 一是增加了 RAM的容量，如 F1611的 RAM容量增加到了 10KB，這樣就可以引入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)或簡(jiǎn)單文件系統(tǒng)等 ； 二是從外圍模塊來(lái)說(shuō)，增加了 DMA、 DAC12和 SVS等模塊。 另外， TI在 2021年下半年推出了 MSP430