【正文】 種協(xié)議轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器、中繼、智能傳感器等設(shè)備中。 MSP430 系列單片機(jī)中帶有豐富的通信端口，如增強(qiáng)型 UART、 I2C、 SPI、 USI 等，新推出的 5 系列還帶有對(duì)射頻通信及ZigBee 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的接口，因而使其廣泛的應(yīng)用于智能通信設(shè)備中 [4]。 MSP430 系列單片機(jī)功耗低，能夠用省電節(jié)能，可采用電池供電，非常適合家用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，如水表、電 表、暖氣表、家用防盜系統(tǒng) [5]。定時(shí)器資源功能說(shuō)明 如下： (1) 定時(shí)器 (WDT)：主要用于程序在生錯(cuò)誤時(shí)用作單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位重起的。 (4) 定時(shí)器 B：作基本定時(shí)器使用，與定時(shí)器 A 基本相同 ,但是功能方面有某些功能會(huì)比 A 增強(qiáng)些。第二章 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 5 更多專業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 表 TACTL寄存器 15~10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 未用 TASSEL1 TASSEL0 ID1 ID0 MC1 MC0 未用 TACLR TAIE TAIFG ? TASSEL1， TASSEL0：定時(shí)器輸入分頻器時(shí)鐘源選擇位。 0：禁止定時(shí)器中斷； 1：允許定時(shí)器中斷 ? TAIFG：定時(shí)器中斷標(biāo)志位，不同工作模式下，該位由不同的置位條件。當(dāng) MC0=0， MC1=0 時(shí)，定時(shí)器暫停。此時(shí) TAR計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，開(kāi)始計(jì)數(shù)。連續(xù)計(jì)數(shù)模式與增計(jì)數(shù)模式的區(qū)別是連續(xù)模式不占用 TACCR0 寄存器。當(dāng)控制寄存器 TACTL 中的 MC0=1， MC1=1 時(shí)，定時(shí)器處于增減計(jì)數(shù)模式。6 智能型自行車速度表 定時(shí)器 A 捕獲 /比較功能 與定時(shí)器 A 的捕獲 /比較功能相關(guān)的寄存器是 TACCTLX 和 CCRX。 00： 禁止捕獲模式； 01： 上升沿捕獲； 10： 下降沿捕獲； 11： 上升沿捕獲與下降沿捕獲。 ? CCI：捕獲 /比較模塊的輸入信號(hào)。 0：沒(méi)有中斷請(qǐng)求； 1：有中斷請(qǐng)求。捕獲模式可用于測(cè)頻率、測(cè)周期、測(cè)脈寬、測(cè)占空比、門控計(jì)數(shù)等需要獲得波形中精確時(shí)間量的應(yīng)用 [2]。比較模塊將不斷地將自身的比較值寄存器與主計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值進(jìn)行比較。 中斷發(fā)生在計(jì)數(shù)值從 TACCR0 跳至 0 的時(shí)刻。 這 4 種事件使 用了 兩個(gè)中斷向量 ， 一個(gè)單獨(dú)分配給捕獲 /比較寄存器 TACCR0，另一個(gè)作為共用中斷向量用于定時(shí)器和剩下的捕獲 /比較寄存器。CPU 接收中斷請(qǐng)求，進(jìn)入中斷服務(wù)程序后，不會(huì)自動(dòng)清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志位（如TAIFG 標(biāo)志），這樣程序員可以通過(guò)讀取 TAIV寄存器來(lái)判定 中斷源（讀取操作同時(shí)會(huì)清除引起中斷的標(biāo)志） [6]。具體數(shù)據(jù)如下表 所示 所示。該寄存器是 8 位字節(jié)寄存器，需要用字節(jié)指令訪問(wèn)，其各位定義如下 表 ： 第二章 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 9 更多專業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 表 LCDCTL 寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 LCDPx LCDMXx LCDSON 保留 LCDON ? LCDPx： LCD 端口選擇位，用于選擇引腳的功能是 I/O 端口還是 LCD 段引腳組合功能。 1 所有 LCD 段有效，根據(jù)相應(yīng)存儲(chǔ)單元內(nèi)容，段被點(diǎn)亮或熄滅 。 當(dāng) LCDON置 1后， LCD開(kāi)始工作。利用該標(biāo)志位周期性取反可以做出屏幕閃爍的效果。由于 OSCOFF 置 1后整個(gè)單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有任何活動(dòng)時(shí)鐘，LCD 時(shí)序及掃描過(guò)程也隨之停止，加上 LCD 偏壓被關(guān)閉，相當(dāng)于自動(dòng)關(guān)閉整個(gè) LCD 模塊 [12]。端口 P1~P6 的每一位都可以獨(dú)立用于輸入 /輸出，即具有位尋址功能。 MSP430 各端口具有豐富的控制寄存器供用戶實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。這里， PX 代表P1 或 P2。使用輸入 /輸出功能時(shí)，應(yīng)該先定義端口的方向 。用戶不能對(duì)它進(jìn)行寫入，只能通過(guò)讀取其寄存器的內(nèi)容來(lái)知道 I/O 口的輸入信號(hào)。改變方向寄存器的內(nèi)容，輸出緩存的內(nèi)容不受影響。其中斷標(biāo)志分別為 ~。如果允許 PX 口的某個(gè)引腳中斷，還 需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。 0：禁止中斷 ； 1：允許中斷。 0：選擇引腳為 I/O 端口 ； 1：選擇引腳為外圍模塊功能。 COM 為液晶片的公共端， S為液晶片的段碼端。 具體來(lái)說(shuō)就是 MSP430F427 中的 定時(shí)器 A 測(cè)出車輪每轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間， 經(jīng)過(guò)單片機(jī)的計(jì)算得出自行車的速度，其結(jié)果通過(guò) LCD 顯示器顯示出來(lái)。當(dāng)每次產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖信號(hào)時(shí)，端口產(chǎn)生一次中斷。 實(shí)現(xiàn)：利用 單片機(jī)自帶的 TA 定時(shí)/計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)時(shí) 。 14 智能型自 行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 外 部 信 號(hào)干 簧 管MSP430FE425單片機(jī)速 度顯 示 圖 系統(tǒng)原理圖 硬件選型 傳感器選型 要測(cè)量出自行車的速度，首先要解決的是采樣的問(wèn)題。 紅外對(duì)管。 霍爾傳感器的優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)定和安裝簡(jiǎn)易，缺點(diǎn)是成本較高 [14]。 由于干簧管不但不受 天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋 也不會(huì)有影響，而且安裝方便 ， 所以本 文 采用 干簧管對(duì) 速度進(jìn)行測(cè)量 。 干簧管是由一對(duì)磁性材料制造的彈性舌簧組成，舌簧密封于充有惰性氣體的玻璃管中。 圖 干簧管結(jié)構(gòu)圖 干簧管的工作原理：當(dāng)永久磁鐵靠近單簧管或者有繞在單簧管的線圈通電形成的磁場(chǎng)使簧片磁化，簧片的接點(diǎn)部分就感應(yīng)出極性相反的磁極。該片單片機(jī)具有豐富 的資源和強(qiáng)大功能： ? 16 位 RISC 指令集處理器，速度可達(dá)八百萬(wàn)條指令 /秒 ? 1024 字節(jié) RAM（數(shù)據(jù)） +16K 字節(jié) Flash 存儲(chǔ)器（代碼） ? 2 段 128 段字節(jié)的 Info Flash，可做掉電存儲(chǔ)器使用 ? 內(nèi)置 Flash 控制器，所有程序未用 Flash 均可作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用 ? 內(nèi)置時(shí)鐘管理單元（ FLL+） ，可軟件設(shè)置 CPU時(shí)鐘倍頻16 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁(yè) ? 三個(gè)獨(dú)立的 16 位高精度 ADC ? 內(nèi)置溫度傳感器 ? 內(nèi)置 ? 內(nèi)置 128 段 LCD 驅(qū)動(dòng)器，可直接驅(qū)動(dòng)段碼式液晶板 ? 增強(qiáng)型 UART 串口，帶波 特率發(fā)生器，支持 7/8 位數(shù)據(jù)、支持奇偶校驗(yàn) ? 支持 9 位地址模式、帶自動(dòng)數(shù)據(jù)幀判別功能、可配置成 SPI 模式 ? 內(nèi)置看門狗，也可配置成定時(shí)器使用；基本定時(shí)器，方便產(chǎn)生 1/2n 秒定時(shí) ? 16 位 TA 定時(shí)器，帶三路捕獲和 2 路 PWM 發(fā)生器 ? 自帶 BOR 檢測(cè)電路，能自動(dòng)躲避上電瞬間的毛刺并產(chǎn)生可靠的復(fù)位信號(hào) ? 雙向 I/O 口，每個(gè) I/O 口均可作中斷源 16 智能型自行車速度表 第四 章 速度表 的 硬件電路設(shè)計(jì) 概述 自行車的速度表的硬件電路設(shè)計(jì)是 很重要的 部分，它包括信號(hào)的捕獲、放大、整形，單片機(jī)的 運(yùn)算 處理， LCD 顯示和單片機(jī)外圍基本 電路的設(shè)計(jì)，兩大主要器件就是傳感器和單片機(jī)。 該信號(hào)由 口輸入。 方案 2 是 將干簧管一端接地，一端接上拉電阻，電阻上接 VCC= 電壓。 本次設(shè)計(jì) 使用干簧管作為傳感器用，是因?yàn)樗幸韵聝?yōu)點(diǎn)： 體積小，質(zhì)量輕 ； 簧片輕而短，有固有頻率 ， 可提高接點(diǎn)的通斷速度 ， 通斷的時(shí)間僅為1～ 3ms，比一般的 電磁繼電器 快 5～ 10 倍 ； 接點(diǎn)與大氣隔絕， 管內(nèi) 充滿了 有稀有氣體 ， 可減少接點(diǎn)的氧化合碳化 ， 并且由于密封 ， 可防止外界有機(jī)蒸 汽18 智能型自行車速度表 和塵埃雜質(zhì)對(duì)接點(diǎn)的侵蝕。在論述電源電路之前， 首 先 有必要 介紹 一下 兩個(gè)常用的線性穩(wěn)壓芯片： 7805 和 1117。 特點(diǎn) ? 最大輸出電流為 ? 輸 出電壓為 5V ? 熱過(guò)載保護(hù) ? 短路保護(hù) ? 輸出晶體管安全區(qū)保護(hù) 7805 的功能是將輸入的電壓穩(wěn)定輸出為 5V。在本設(shè)計(jì)中，電源 電路如下圖 所示。 R1 為跨接電阻，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定電流。我們可以根據(jù)需要選擇合適的振蕩頻率 ,并可以在不需要時(shí)隨時(shí)關(guān)閉振蕩器 ,以節(jié)省功耗。 （ 2） LFXT1 接低頻振蕩器。 低頻振蕩器主要用來(lái)降低能量消耗 ,如使用電池供電的系統(tǒng)，高頻振蕩器用來(lái)對(duì)事件做出快速反應(yīng)或者供 CPU進(jìn)行大量運(yùn)算。 SMCLK： 系統(tǒng)子時(shí)鐘。供外圍模塊使用。時(shí)鐘電路如下圖 所示： 圖 時(shí)鐘電路圖 使用 的低頻手表晶振，以獲得低頻 ACLK，這個(gè)低頻振蕩向內(nèi)部設(shè)備提供時(shí)鐘。上玻璃板頂部 貼有一層偏光片，下玻璃板底部貼有一層反光板。由于偏振方向一致，能完全投射出。最后經(jīng)過(guò)偏振光片時(shí)，由于偏振 方向不一致，不能完全投射。 LCD控制器會(huì)產(chǎn)生 LCD 驅(qū)動(dòng)所需的交流波形，并自動(dòng)完成 LCD 的掃描與刷新。本次設(shè)計(jì)采用的是 4MUX 驅(qū)動(dòng)方式。顯示電路連接如下圖： 22 智能型自行車速度表 M S P 4 3 0 F E 4 2 5C O M 0R 3 3R 2 3R 1 3R 0 3C O M 1C O M 2 C O M 3R 9R 1 0R 1 1S 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 1 0 S 1 1 S 1 2 S 1 3 S 1 4 S 1 5 S 1 6L C D _ 0 4 8C O M 0C O M 1C O M 2 C O M 3S 0 S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8 S 9 S 1 0 S 1 1 S 1 2 S 1 3 S 1 4 S 1 5 S 1 6圖 顯示電路 4MUX 方式的 4 根公共端 COM0~COM3，分別與單片機(jī)的 COM3~COM0 相連。全系列的 MSP430 單片機(jī)都具有 JTAG 接口。所謂軟件設(shè)計(jì)就是把軟件需求變換成軟件的具體設(shè)計(jì)方案（即模塊結(jié)構(gòu)）的過(guò)程。所以說(shuō)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，軟件設(shè)計(jì)必須與硬件設(shè)計(jì)緊密地結(jié) 合在一起。 各模塊程序設(shè)計(jì) 主程序設(shè)計(jì) 在主程序模塊中，需要完成許多初始化工作包括 單片機(jī)芯片 的初始化、中斷向量和開(kāi)中斷允許、聲明頭文件、聲明變量等 。 子程序開(kāi)始運(yùn)行，其先略微延遲進(jìn)行抗抖動(dòng)處理，如果 變高，認(rèn)為開(kāi)關(guān)信號(hào)無(wú)效，不作處理直接退出并返回。其速度公式為 v=s/t。由于 MSP430FE427 單片機(jī)內(nèi)部集成了 LCD 控制器，能夠直接驅(qū)動(dòng)段碼液晶，我們只需要在程序中寫 LCD顯存對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)，就能改變 LCD 的顯示內(nèi)容。 26 智能型自行車速度表 開(kāi) 始LCD初 始 化顯 示 速 度返 回調(diào) 用 顯 示 函 數(shù) 圖 顯示程序流程圖28 智能型自行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 28 智能型自行車速度表 第 六 章 其他速度表 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)述 前 面幾章詳細(xì)敘述了本論文的自行車速度表的原理 ，其中包括傳感器與單片機(jī)的選型、 軟硬件設(shè)計(jì)等。當(dāng)有物體擋在紅外光電發(fā)光二極管和高靈敏度的光電晶體管之間時(shí)，傳感器將會(huì)輸出一個(gè)低電平，而當(dāng)沒(méi)有物體擋在中間時(shí)則輸出為高電平，從而形成一個(gè)脈沖。鋁盤的圓孔的個(gè)數(shù)決定了測(cè)量的精度，個(gè)數(shù)越多，精度越高。脈沖發(fā)生源的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 [10]。而 MN所得到的正是這兩 秒內(nèi)鋁盤在圓周上所走得距離 S。30 智能型自行車速度表 第七章 總結(jié)與展望 總結(jié) 經(jīng)過(guò)半年的學(xué)習(xí)與工作， 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于順利完成了。 3 月份開(kāi)始進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，我的畢設(shè)題目是智能自行車速度表的設(shè)計(jì) 。 由于實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)比較少，在焊接 PCB 板的過(guò)程中，我遇到了很多困難 比如 不清楚 元器件的封裝、貼片元件的焊法。 展望 本 次速度表的 設(shè)計(jì) 操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但是本次設(shè)計(jì)由于僅32 智能型自行車速 度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 使用了 MSP430 單片機(jī)的定時(shí)器模塊和 LCD 控制器模塊，造成了片內(nèi)資源浪費(fèi)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我獲益匪淺，同時(shí)也遇到 了 很多困難。從選題到論文結(jié)構(gòu)到表述規(guī)范，她都一一給予了非常悉心的指導(dǎo)。 深深感謝養(yǎng)育我們父母，你們是我不斷前進(jìn)的動(dòng)力。然后我要感謝我身邊一直支持我并且從生活上照顧我的朋友們，在我遇到困難時(shí)主動(dòng)幫我解決，大家相互努力，相互扶持。最后在老師與同學(xué)朋友們的幫助指導(dǎo)下我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自行車速度表會(huì)朝著智能化，電子化，小 型化的方向不斷發(fā)展，人們的生活將更 加 方便。 軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，可讀性強(qiáng)，方便二次開(kāi)發(fā) 。 腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求