【正文】 MSP430 液晶驅(qū)動模塊 MSP430 液晶驅(qū)動模塊有如下的特點： (1) 具有顯示緩存器； (2) 所需的 SEG、 COM 信號自動產(chǎn)生； (3) 4 種驅(qū)動方法； (4) 多種掃描頻率； (5) 段輸出端口可以切換為通常輸出端口； (6) 顯示緩存器可作為一般存儲器； 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 圖 46 按鍵電路 圖 45 4MUX 模式 (7) 用 ACLK 經(jīng) Basic Timer 產(chǎn)生頻率。其中 LCD是一種極低功耗 顯示器，廣泛應(yīng)用于電子表、計算器、袖珍式儀表、便攜式微型計算機(jī)等產(chǎn)品中，最適于在本次設(shè)計中采用。 增計數(shù)模式：當(dāng)定時器由 CCR0 計數(shù)到 0 時， TAIFG 置位。 CLR 定時清除位。 00：不分頻； 01： 2 分頻； 10： 4 分頻； 11： 8 分頻。 POR 信號后 TACTL 的所有位都自動復(fù)位，但在 PUC 信號后不受影響。不同的MSP430 單片機(jī)， Timer_A 模塊中所含有的捕獲 /比較器的數(shù)量不一樣，每個捕獲 /比較器的結(jié)構(gòu)完全相同，輸入和輸出都決定于各自所帶的控制寄存器的控制字，捕獲 /比較器相互之間工作完全獨立。 (9) DMA 使能。 (5) 完善的中斷服務(wù)功能。 MSP430 系列單片機(jī)的 TIMER_A 有以 下特性： 第 4 章 有害射線監(jiān)測器的硬件設(shè)計 25 (1) 輸入時鐘可以有多種選擇，可以是慢時鐘、快時鐘以及外部時鐘。 0： WDT 功能激活； 1：時鐘禁止輸入，計數(shù)停止 ]11[ 。 0： RST /NMI 引腳為復(fù)位端； 1： RST /NMI 引腳為邊沿觸發(fā)的非屏蔽中斷輸入。 CNTCL 當(dāng)該位為 1 時，清除 WDTCNT。 SSEL 選擇 WDTCNT 的時鐘源。 WDTCTL 除了看門狗定時器的控制位之外，還有兩個位用于設(shè)置 NMI 引腳功能。要寫入操作 WDT的控制命令，出于安全原因必須先正確寫入高字節(jié)看門狗口令。如果 WDT 超過所定時的時間，即發(fā)生系統(tǒng)復(fù)位。器件因系列不同可能包含這些模塊的全部或部分。具體定義和用法同 P P2 端口 ]10[ 。 端口 P5 和 P6 端口 P5 和 P6 沒有中斷能力，其余功能同 P1 和 P2，可以實現(xiàn)輸入 /輸出功能和外圍模塊功能。寄存器定義如下： 7 6 5 4 3 2 1 0 PnIFG.7 PnIFG.7 PnIFG.7 PnIFG.7 PnIFG.7 PnIFG.7 0：沒有中斷請求； 1：有中斷請求。 7 6 5 4 3 2 1 0 (5) P1IES， P2IES P1 和 P2 端口中斷觸發(fā)沿選擇寄存器 如果允許 P1 和 P2 口的某個引腳中斷，還須定義該引腳的中斷觸發(fā)沿。在讀取時輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無關(guān)。用戶不能對它寫入，只能通過讀取該寄存器中內(nèi)容知道 I/O 端口的輸入信號。 8 位在 PUC 后都被復(fù)位。 端口 P1 和 P2 P1和 P2口有 7個寄存器用于引腳控制。 TCK 是裝置程序和測試的時鐘輸入口 RST /NMI 通用數(shù)字 I/O 口 /復(fù)位輸入或不可屏蔽中斷輸入端 DVcc 數(shù)字供應(yīng)電壓，正輸入端 DVss 數(shù)字供應(yīng)電壓，負(fù)輸入端 XIN 晶振 XT1 輸入端 XOUT 晶振 XT1 輸出端 AVss 模擬供應(yīng)電壓，正輸入端 AVcc 模擬供應(yīng)電壓，負(fù)輸入端 VREF 模擬參考電壓 + 通用數(shù)字 I/O 口 /模擬輸入口 A0+ 第 4 章 有害射線監(jiān)測器的硬件設(shè)計 19 續(xù)表 1 + 通用數(shù)字 I/O 口 /模擬輸入口 A1+ 通用數(shù)字 I/O 口 通用數(shù)字 I/O 口 通用數(shù)字 I/O 口 通用數(shù)字 I/O 口 + 通用數(shù)字 I/O 口 /模擬輸入口 A2+ ACLK/A3+ 通用數(shù)字 I/O 口 /Timer_A,時鐘信號 TACLK 輸入口 / ACLK 輸出口 /模擬輸入口 A3+ + 通用數(shù)字 I/O 口 /Timer_A,捕獲 :CCI2A,比較 :Out2 輸出 / 模擬 輸入口 A4+ ,捕獲 :CCI1A,比較 :Out1 輸出 / 模擬輸入口 A4 MCLK 通用數(shù)字 I/O 口 /Timer_A,捕獲 :CCI0B/MCLK 輸出。 表 41 MSP430F4250 引腳功能 引腳 說明 TDO/TDI 測試數(shù)據(jù)輸出端口。其中功能選擇為工作模式、參數(shù)設(shè)置模式和報警模式。 第 4 章 有害射線監(jiān)測器的硬件設(shè)計 17 第 4 章 有害射線監(jiān)測器的硬件設(shè)計 硬件原理框圖 本設(shè)計采用 TI 公司生產(chǎn)的 MSP430 系列單片機(jī) MSP430F4250 型號單片機(jī)芯片作為核心控制芯片。特殊功能寄存器與外圍模塊的寄存器數(shù)量和 MSP430 的具體型號有關(guān)，它們離散地分布在0000H~01FFH 范圍的地址空間中。程序代碼包括：中斷向量區(qū)、用戶程序代碼和系統(tǒng)引導(dǎo)程序 (FLASH 型 )。使用時請參見相關(guān)手冊。 (3)特殊功能寄存器占用相同范圍的存儲器地址。支持外部擴(kuò)展存儲器是將來性能增強(qiáng)的目標(biāo)。對 CGI、 CG2 訪問的尋址模式可以區(qū)分常數(shù)的數(shù)據(jù)。 MSP430CPU 結(jié)構(gòu)和特點 MSP430 系列單片機(jī)的 CPU 由一個 l6 位的 ALU、 16 個寄存器和一套指令控制邏輯組成。其中 MSP430 各系列單片機(jī)的程序存儲器有 ROM、OTP、 EPROM 和 FLASH 型。這樣可以提高指令執(zhí)行速度和效率，增強(qiáng) MSP430 的實時處理能力。 (3) 多時鐘能夠降低功耗，多總線能夠降低噪聲。 六、工業(yè)級的產(chǎn)品 MSP430 系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境溫度為 40~+85℃ ]7[ 。這些器件的開發(fā)手段不同。它們分別是以下一些外圍模塊的不同組合：看門狗 (WDT)、定時器 A(Timer_A)、定時器 B(Timer_B)、比較器、串口 0、 1(USART0、 1)、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、 10 位 /12 位 ADC、 14 位 ADC(ADC14)、端口 0(P0)、端口 1~6(P1~P6)、基本定時器 (Basic Timer)。 三、 系統(tǒng)工作穩(wěn)定 上電復(fù)位后，首先由 DCOCLK 啟動 CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間。 MSP430 系列單片機(jī)具有以下一些共同的特點 。 MSP430 系列單片機(jī) TI 公司的 MSP430 系列單片機(jī)是 一種超低功耗的混合信號控制器，其中包括一系列器件，它們針對不同的應(yīng)用而由各種不同的模塊組成。 單片機(jī)具有如下特點： (1) 小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝成各種智能式控制設(shè)備以及各種智能儀表。 本章小結(jié) 本章主要敘述了放射性檢測儀器的原理，并對常用的三類放射檢測儀器原理及其特點進(jìn)行了詳細(xì)的敘述，即電離型檢測器、閃 爍檢測器和半導(dǎo)體檢測器。對 γ 射線一般采用鍺半導(dǎo)體做檢測元件，因為鍺原子序數(shù)較大，對 γ 射線吸收效果更好。因此，前者輸出脈沖電流大小的統(tǒng)計漲落比較小，對外來射線能量有很好的分辨率，適宜于做能譜分析。半導(dǎo)體檢測器可用作測量 α射線、 β射線和 γ 射線的輻射。此外，這種儀器還能測量照射量和吸收劑量。由于它對不同能量的射線具有很高的分辨率，所以又可做譜儀使用。 圖 21 蓋革計數(shù)館系統(tǒng)示意圖 為減小本底計數(shù)和達(dá)到防護(hù)目的，一般將計數(shù)管放在鉛或生鐵制成的屏蔽室中，其他部件裝配 在一個儀器外殼內(nèi)，合稱定標(biāo)器。管中還充有少量猝滅氣體 (如乙醇、二乙醚、溴等 )，其電離勢比氬氣低，作用是防止計數(shù)管在一次放電后發(fā)生連續(xù)放電。 蓋革 (GM)計數(shù)管 蓋革計數(shù)管也稱蓋革謬?yán)沼嫈?shù)管，是目前應(yīng)用最為廣泛的放射性檢測器，它被普遍地用于檢測 β 射線和 γ 射線強(qiáng)度。由于這個原因，正比計數(shù)管大多用于低能 γ射線的能譜測量和鑒定放射性核素用的 α射線的能譜測量。由于這種類型的檢測器對任何電離都有響應(yīng)，所以在甄別射線類型方面，它是無能為力的。電流電離室是測量由電離作用而產(chǎn)生的電離電流，適用于測量強(qiáng)放射性；正比計 數(shù)管和蓋革計數(shù)管則是測量由每一入射粒子引起電離作用而產(chǎn)生的脈沖式電壓變化，從而對入射粒子逐個計數(shù)，燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 它適合于測量弱放射性。 放射性檢測的基本原理是：利用射線與物質(zhì)間的相互作用，這種作用包括電離、發(fā)光、熱效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和能產(chǎn)生次級粒子的核反應(yīng)等。其中包括了系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。常用的樣品預(yù)處理的方法有蛻變法、共沉淀法、灰化法、電化學(xué)法、離子交換法、溶劑萃取法等。定期監(jiān)測的一般步驟是采樣、樣品預(yù)處理、樣品總放射性或放射性核素的測定；連續(xù)監(jiān)測是在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實現(xiàn)采樣、預(yù)處理和測定自動化。因此，輻射不僅可以擾亂和破壞機(jī)體細(xì)胞、組織的正常代謝活動，而且可以直接破壞細(xì)胞和組織的結(jié)構(gòu)，對人體產(chǎn)生軀體損傷效應(yīng) (如白血病、惡性腫瘤、生育力降低、壽命縮 短等 )和遺傳損傷效應(yīng) (如流產(chǎn)、遺傳性死亡和先天畸形等 )。 三、放射性污染的危害 放射性核素可通過呼吸道吸入、 消化道攝入、皮膚或黏膜侵入三種途徑進(jìn)入人體并在體內(nèi)蓄積。 (2) 核工業(yè)：包括原子能反應(yīng)堆、原子能電站、核動力艦艇等。 (3) 自然界中單獨存在的核素：這類核素約有 20 種，它們的特點是具有極長的半衰期，它們的另一個特點是強(qiáng)度極弱，只有采用極靈敏的檢測技術(shù)才能發(fā)現(xiàn)它們。在自然條件下，大氣、水體和土壤等物質(zhì)中都會含有微量的放射性物質(zhì)，尤其在當(dāng)今世界，原子能工業(yè)迅速發(fā)展，核武器爆炸、核事故屢有發(fā)生，放射性物質(zhì)在醫(yī)學(xué)、國防、科研、民用等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷 擴(kuò)大，有可能使環(huán)境中的放射性水平高于天然本底值或超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成放射性污染，危害人體和生物。常見的衰變有 α、 β、 γ 和電子俘獲四種形式。已開展了環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、環(huán)境質(zhì)量周報、日報、預(yù)報監(jiān)測；污染源監(jiān)測、污染事故應(yīng)急監(jiān)測、污染物總量控制監(jiān)測、污染源解析監(jiān)測，環(huán)境污染治理工程效果監(jiān)測等等。國控的空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)站 103 個、酸雨監(jiān)測網(wǎng)站 113 個、水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)站 135 個。 1992 年由國家環(huán)保局會同各有關(guān)部門組建了由 27 個部門的 54 個環(huán)境監(jiān)測站組成的“國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”。基本形成了從監(jiān)測點位優(yōu)化、樣品的采集與輸送，實驗室分析到數(shù)據(jù)處理、報告的綜合編寫等全過程的監(jiān)測質(zhì)量保證體系。 目前，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展主要集中在： (1) 以現(xiàn)場人工采樣和實驗室分析為主向多參數(shù)網(wǎng)絡(luò)在線、多功能自動化監(jiān)測方向發(fā)展； (2) 環(huán)境樣品預(yù)處理技術(shù)由手工單樣品處理向在線自動化和批量化處理方向發(fā)展； (3) 由較窄領(lǐng)域的局部監(jiān)測、單純的地面環(huán)境監(jiān)測向全方位領(lǐng)域監(jiān)測和與遙感環(huán)境監(jiān)測相結(jié)合的方向發(fā)展； (4) 野外和現(xiàn)場環(huán) 境監(jiān)測儀器將向便攜式、小型化方向發(fā)展； (5) 環(huán)境監(jiān)測儀器向物理、化學(xué)、生物、電子、光學(xué)等技術(shù)綜合應(yīng)用的高技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展； (6) 環(huán)境監(jiān)測方法的綜合性、靈敏性和多功能性日益增強(qiáng)，方法檢測限越來越低 ]3[ 。 80 年代初，發(fā)達(dá)國家相繼建立了自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，并使用了遙感、遙測手段，監(jiān)測儀器用電子計算機(jī)遙控，數(shù)據(jù)用有線或無線傳輸?shù)姆绞剿偷奖O(jiān)測中心控制室，經(jīng)電子計算機(jī)處理，可自動打印成指定的表格，畫成污染態(tài)勢、濃度分布。所以環(huán)境分析只是環(huán)境監(jiān)測的一部分。這一階段稱之為污 染監(jiān)測階段或被動監(jiān)測階段。 環(huán)境監(jiān)測的全過程是發(fā)現(xiàn)問題，按標(biāo)準(zhǔn)制定監(jiān)測方案，采集樣品，處理樣品，按標(biāo)準(zhǔn)分析方法進(jìn)行分析測試 ，數(shù)據(jù)處理，按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行綜合評價，提出環(huán)境保護(hù)意見等等 [1]?！氨O(jiān)測”從廣義上講，是為了追蹤污染物種類、濃度的變化在一定時期內(nèi)對污染進(jìn)行重復(fù) 測定；從狹義上講，是為了判斷是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或評價環(huán)境管理和控制環(huán)境系統(tǒng)的效果，對污染物進(jìn)行定期測定。 Radioactivity monitor。本儀器具有數(shù)據(jù)采集、實時顯示、閾值設(shè)定、通訊、越限報警等主要功能。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 有害射線監(jiān)測器設(shè)計 學(xué)院 (系 ) 電氣工程學(xué)院 年級專業(yè) 電氣工程及其自動化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 答辯日期 摘 要 I 摘 要 環(huán)境放射性監(jiān)測是環(huán)保工作中的一項重要任務(wù)，尤其在當(dāng)今世界，原子能工業(yè)迅速發(fā)展，放射性物質(zhì)在醫(yī)學(xué)、國防、航天、科研、民用等領(lǐng)域的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，有可能使環(huán)境中的放射性水平超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成放射性污染，危害人體和生物，為此，有必要對環(huán)境中的放射性物質(zhì)進(jìn)行經(jīng)常性的檢測。 本文設(shè)計了一種基于 MSP430 單片機(jī)實現(xiàn)的有害射線監(jiān)測器。 關(guān)鍵詞 環(huán)境監(jiān)測；放射性監(jiān)測；有害射線監(jiān)測；單片機(jī)控制； MSP430 II Abstract The environment radio monitor is an important mission in the environmental protection work,particularly in nowadays world,the atomic industry develops quickly,the radio mat