【正文】 由于 MSP430F149 自帶 AD轉(zhuǎn)換芯片，所以不用外圍再設(shè)計(jì)別的 AD 芯片電路就能數(shù)顯模數(shù)轉(zhuǎn)換。如下圖所示，在項(xiàng)目名稱上單擊鼠標(biāo)右鍵，在下拉菜單中單擊“ Options”。i++) //循環(huán)變量 I從 0到 9循環(huán) P1OUT=seg[i]。i++) //再次循環(huán)延時(shí) P1OUT=0x01。 OE1A12Y118A24Y216A36Y314A48Y412VDD20GND10U2A HC244OE19A111Y19A213Y27A315Y35A417Y43U2BHC24411421531641751861972082192210231124122513J2DB2533KR16330R133KR3330R9330R15R21Res2330R7330R6330R533KR433KR1033KR833KR1133KR1233KR1433KR18Q1NPN103C1 GNDGND1 23 45 67 89 1011 1213 14JP1Header 7X233KR17200KR13Res2200KR2唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 25 USB 接口設(shè)計(jì) 3V3OUT6USBDM8USBDP7RSTOUT5RESET4XINT27XTOUT28EECS32EESK1EEDATA2TEST31AGND29GND9GND17PWREN10SI/WU11AVCC30VCC3VCC26VCCIO13D025D124D223D322D421D520D619D718RD16WR18TXE14RXF12FT1FT24512345USB1USBC3 104R23 1MGNDR24 27R25R2627R2710K1KR28R2915KD1GND12Y16MHzC433nFGNDGNDVCCR22470C2104GND+5v+5V+5VVCCP40P41P42P43P44P45P46P47P14P15P16P17 圖 310 USB模塊 如圖 310， FT245 芯片主要功能是進(jìn)行 USB 和并行 I/O 口之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。主要體現(xiàn)在功能方面，讓哪個(gè)數(shù)碼管亮，該數(shù)碼管顯示什么數(shù)值，都必須體現(xiàn)在程序編寫當(dāng)中，程序與硬件電路對(duì)應(yīng)，才能設(shè)計(jì)出自己想要的產(chǎn)品。 矩陣式鍵盤（或者叫行列式鍵盤）常應(yīng)用在按鍵數(shù)量比較多的系統(tǒng)之中。三極管起開關(guān)作用，其基極的高電平使三極管飽和導(dǎo)通，使蜂鳴器發(fā)聲；而基極的低電平使三極管關(guān)閉，蜂鳴器停止發(fā)聲。它只需要通過 3 根總線就可以完成 10位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的微處理器或微控制器（單片機(jī)）接口，適用于電池供電的測(cè)試儀表、移動(dòng)電話，也適用于數(shù)字失調(diào)與增益調(diào)整以及工業(yè)控制場(chǎng)合。 下面簡(jiǎn)單的介紹下 M25P80 的引腳功能： 表 31 M25P80引腳功能表 引腳號(hào) 引腳名稱 引腳功能 1 S 片選信號(hào)，低電平有效 2 Q 串行數(shù)據(jù)輸出 3 W 寫保護(hù)信號(hào) ，低電平有效 4 VSS 電源地 5 D 串行數(shù)據(jù)輸入 6 C 串行時(shí)鐘 7 HOLD 暫停信號(hào)，低電平有效 8 VCC 正電源 ADC 模塊設(shè)計(jì) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 在 MSP430F1612 單片機(jī)中有 ADC12 模塊，在該系單片機(jī)中 ADC模塊為 12 位ADC模塊，叫做 ADC12。 ③穩(wěn)定的頻率，以滿足定時(shí)應(yīng)用，如實(shí)時(shí)時(shí)鐘 RTC。 POR 信號(hào)是器件復(fù)位信號(hào)，當(dāng) POR 信號(hào)產(chǎn)生時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生 PUC 信號(hào)；而 PUC 信號(hào)產(chǎn)生時(shí)不會(huì)產(chǎn)生 POR 信號(hào)。這都為我們的設(shè)計(jì)在糾錯(cuò)和添加新功能方面帶來很大方便，所以我們的仿真軟件選擇 proteus[16]。它是完全和實(shí)踐相連接的，隨著現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，各種新器件的產(chǎn)生， proteus 的庫資源也在不斷地更新。 引腳多、低功耗、運(yùn)行速度快是本設(shè)計(jì)選擇 MSP430F149 單片機(jī)的主要原因。如對(duì)于 P1口的任何一個(gè)中斷，程序都會(huì)執(zhí)行P1口的中斷服務(wù)子程序，在該程序中根據(jù) P1IFG 標(biāo)志位來判斷具體是哪一個(gè)I/O口發(fā)生了中斷，如本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序中 對(duì)于鍵值的判斷 [15]。 表 21基本時(shí)鐘系統(tǒng)操作模式 控制位 工作模式 CPU狀態(tài)、振蕩器及時(shí)鐘 SCG1 SCG0 OSC Off CPU Off 0 0 0 0 活動(dòng)模式 （ AM） CPU、 MCLK、 SMCLK、 ACLK均處于活動(dòng)狀態(tài) 0 0 0 1 低功耗模式 0（ LMP0） CPU、 MCLK禁止 0 1 0 1 低功耗模式 1（ LMP1） CPU、 MCLK禁止，在活動(dòng)模式，如果DCO為用作 MCLK及 SMCLK，則直接流發(fā)生器保持有效； ACLK活動(dòng) 1 0 0 1 低功耗模式 2（ LMP2） CPU、 MCLK、 SMCLK禁止，如果 DCO為用作 MCLK及 SMCLK，則直接流發(fā)生器保持有效； ACLK活動(dòng) 1 1 0 1 低功耗模式 3（ LMP3） 僅 ACLK有效 1 1 1 1 低功耗模式 4（ LMP4） CPU及所有時(shí)鐘禁止 MSP430 系列單片機(jī)的低功耗主要是靠 CPU 進(jìn)入休眠狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，能夠?qū)PU從休眠狀態(tài)喚醒的條件只有發(fā)生中斷或復(fù)位。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 9 MSP430 系列單片機(jī)超低功耗的原理及實(shí)現(xiàn) MSP430 單片機(jī)超低功耗的關(guān)鍵是應(yīng)用其時(shí)鐘系統(tǒng)，最大化低功耗模式的工作時(shí)間，典型的 LMP3 電流消耗少于 2μ A， 32kHz 晶振用于 ACLK 的時(shí)鐘， DCO用于 CPU 激活后的突發(fā)短暫運(yùn)行。它的超低功耗性能可使得電池長(zhǎng)時(shí)間工 作。 （ 5）方便高效的開發(fā)環(huán)境 目前 MSF430 系列有 OTF 型、 FLASH 型和 ROM 型 3 種類型的器件，國內(nèi)大量使用的是 FLASH 型。多部比較鎖存器組合工作，以達(dá)到同步更新和比較數(shù)據(jù)的目的。能在硬件上進(jìn)行各種數(shù)學(xué)運(yùn)算，加強(qiáng)了單片機(jī)在數(shù)學(xué)運(yùn)算方面的功能 [8]。 LFXT1CLK 是低頻 /高頻時(shí)鐘源，可以外接32768Hz 的時(shí)鐘芯片或頻率為 450KHz~8MHz 的標(biāo)準(zhǔn)晶體或共震器。 MSP430 系列單片機(jī) MSP430 系列單片機(jī)概述 MSP430 系列單片機(jī)是美國德州儀器 (TI)1996 年開始推向市場(chǎng)的一種 16 位超低功耗的混合信號(hào)處理器 (Mixed Signal Pocessor)。 針對(duì) AVR 的 IAREmbedded ，生成的代碼的尺寸比 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 版縮小了 10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他同類編譯器生成的代碼尺寸。為了方便程序調(diào)度和提高可靠性， IAR 采用結(jié)構(gòu)化、模塊化設(shè)計(jì)方法， 每個(gè)模塊完成一個(gè)特定功能，主要由初始化程序、主程序、子程序等組成，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、顯示等操作[8]。 MSP430F149 按鍵輸入 電源 時(shí)鐘電路 顯示 報(bào)警 電壓信號(hào)輸出 電壓信號(hào) 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 (2) 8M Flash 存儲(chǔ)器（ M25P80）。這個(gè)最小系統(tǒng)是直接與工業(yè)實(shí)際應(yīng)用相接軌的。而且唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 3 一些設(shè)計(jì)對(duì)精度和功能等有一定的要求，開發(fā)板上自己配置的芯片可能滿足不了需求，因此，有一個(gè)單一的、簡(jiǎn)單的，自己設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)很有必要。 MSP430 系列其基本架構(gòu)是 16 位的，而且兼容 8位的功能模塊，在擴(kuò)展更多功能的同時(shí)， 51 系列單片機(jī)的基礎(chǔ)功能430也是具備的，而且運(yùn)行的更快。 51 系列單片機(jī)有 111 條指令，這樣多的指令在編寫程序時(shí)難以熟練地掌握和應(yīng)用，而且編程產(chǎn)生錯(cuò)誤的概率非常高。 MSP430F149 單片機(jī)搭建的嵌入 式平臺(tái)是一個(gè)學(xué)習(xí)的工具，也是一個(gè)研究深造的工具。因此不管是教學(xué)、比賽、課程設(shè)計(jì)還是學(xué)生自己研究都是用 51系列單片機(jī)。 我所設(shè)計(jì)的是一個(gè)由 MSP430F149 單片機(jī)搭建的嵌 入式平臺(tái)，包括 AD 轉(zhuǎn)換， DA 轉(zhuǎn)換以及數(shù)碼管，矩陣鍵盤，蜂鳴器等外圍電路。該平臺(tái)可以經(jīng)過適當(dāng)修改可應(yīng)用于電子設(shè) 計(jì)、計(jì)算機(jī)教學(xué)與科研、工業(yè)控制等領(lǐng)域。廣大電子愛好者及工業(yè)電子研發(fā)人員對(duì) 430 系列單片機(jī)的高度重視，使得它在市場(chǎng)取得很大突破。 最后一類人就是有一定的理論和較少的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)者。目前，在儀器儀表方面，尤其是可持性儀器儀表，一般都用蓄電池，便于攜帶，這時(shí)對(duì)單片機(jī)的低功耗要求就顯得尤為重要了 ， 430 系列單片機(jī)就是以自己這個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)在儀器儀表行業(yè)中地位越來越重要。 國內(nèi) 430 單片機(jī)開發(fā)板概況 如同所有教學(xué)開發(fā)板一樣， 430 系列單片機(jī)的開發(fā)板也是照顧到所有的用戶，功能很多而且結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。當(dāng)外部模擬信號(hào)進(jìn)來時(shí)，通過 AD 轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。本設(shè)計(jì)主要特點(diǎn)是實(shí)用，針對(duì)性比較強(qiáng)，為教學(xué)和初學(xué)者自主學(xué)習(xí)提供很好的平臺(tái)。由于采用 C 語言開發(fā)可以在很大的程度上提高開發(fā)人員的效率，同時(shí)縮短研發(fā)時(shí)間，并且 C語言的程序方便閱讀，在遇到同樣的模塊和結(jié)構(gòu)時(shí)還可以移植，為電子愛好者也為本次設(shè)計(jì)提供了很大的幫助。 由于 IAR公司在微處理器 C/C++編譯器設(shè)計(jì)方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，目前沒有任何一家公司的產(chǎn)品可以接近 IAR公司針對(duì) 8 位、 16 位、 32 位處理器生產(chǎn)的 30多種不同 C/C++編譯器的水平。 IAR 是一套完整的集成開 發(fā)工具集合：從開始建立工程，到程序的編寫，最后對(duì)成品程序的編譯，集成了編譯器和調(diào)試器等多種功能。 430系列單片機(jī)的基礎(chǔ)時(shí)鐘由低頻基礎(chǔ)振蕩器 LFXT高頻晶體振蕩器 LFXT2 及數(shù)字控制振蕩器 DCO 組成。 （ 2）強(qiáng)大的處理能力 MSP430 系列單片機(jī)是 16 位單片機(jī)，采用了目前流行的、頗受學(xué)術(shù)界好評(píng)的精簡(jiǎn)指令集 (RISC)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)就是縮短運(yùn)行周期。定時(shí)器 A 支持多捕捉 /比較、 PWM 輸出、內(nèi)部定時(shí)。 430系列單片機(jī)的工作環(huán)境溫度為 40攝氏度到 85 攝氏度。而且 JTAG 下載線可擦出原 FLASH 存儲(chǔ)器的內(nèi)容，進(jìn)行重新下載。在智能化儀器儀表方面，它的強(qiáng)大功能和低功耗優(yōu)勢(shì)使得它更加的數(shù)字化、智能化、微型化。模式控制位和堆棧能被任何指令訪問。針對(duì)這一特殊操作， MSP430 系列單片機(jī)提供了一個(gè)修改堆棧內(nèi) SR的函數(shù)： __low_power_mode_off_on_exit( ) 只要執(zhí)行該操作，就可以在退出中斷后喚醒 CPU。 圖 22 MSP430F149的引腳圖 下面簡(jiǎn)單的介紹下 MSP430F149 的工作環(huán)境： 低電壓范圍 超低功耗； 活動(dòng)模式 : 225 181。從開始的 proteus 到 版本的 proteus，從 8 位的 51系列單片機(jī)到 16 位的 430 系列單片機(jī)，它的功能越來越強(qiáng)大，越來越實(shí)用，越來越受到電子設(shè)計(jì)人員的青睞。仿真軟件中 CPU引腳被顯示為不同的顏色來表示電平的 高和低，看引腳的顏色就能確定信號(hào)運(yùn)行到的位置。這一章不僅介紹了各功能模塊，如矩陣鍵盤的原理和使用，數(shù)碼管電路設(shè)計(jì)和 AD 轉(zhuǎn)換、 DA 轉(zhuǎn)換的具體電路，以及具體芯片的應(yīng)用和工作環(huán)境，讓 讀者對(duì)設(shè)計(jì)的思路和具體細(xì)節(jié)的東西進(jìn)行全面的了解。 MSP430 所有器件都有時(shí)鐘模塊，都能實(shí)現(xiàn)低功耗的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，很多數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)量比較大，因此對(duì)系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量有很高的要求，一般普通的 EPROM 或者 FLASH 的容量都很難滿足要求，所以我選擇的是大容量的 M25P80，其特點(diǎn)如下： 1. 是意法半導(dǎo)體公司推出的 8M大容量串行接口 Nand Flash 器件； 2. 采用 ~ 單電源供電，深度休眠只需 1uA 的電流； 3. 標(biāo)準(zhǔn)的 SPI 接口，器件在上升沿接收數(shù)據(jù)，在下降沿發(fā)送數(shù)據(jù)，接口時(shí)鐘最高為 25MHz；