【正文】 4. M25P80 共有 16 個(gè)扇區(qū)，每個(gè)扇區(qū)有 256 個(gè)頁(yè)，每頁(yè)有 256 字節(jié)； 5. 支持最大 256 字節(jié)的快速頁(yè)面編程操作（典型時(shí)間 ）、快速的塊（ 512Kb）擦出操作（典型時(shí)間 2s）和快速的整體（ 8Mb）擦出操作（典型時(shí)間 8s）； 6. 每扇區(qū)擦除 /編程周期超過(guò) 100 000 次，超過(guò) 20年的存儲(chǔ)時(shí)間，并且具有操作暫停和硬件寫(xiě)保護(hù)功能 [12]。 (11)ADC 內(nèi)核以及參考電壓源能夠 根據(jù)需要分別關(guān)閉； (12)具有可以快速解碼 ADC 中斷的中斷向量寄存器； ADC12 由 SAR 內(nèi)核、采集時(shí)鐘電路、參考電壓發(fā)生器、采樣保持電路以及時(shí)間定時(shí)電路、多路模擬信號(hào)選擇器、轉(zhuǎn)換結(jié)果存儲(chǔ)器以及轉(zhuǎn)換結(jié)果緩沖器組成。 TLC5615 內(nèi) 部自帶 2倍放大電路，輸出電壓為： Vout=2Vrefin*N/1024。 4*4 矩陣式鍵盤(pán)以 AT89C51 單片機(jī)為核心，主要由矩陣式鍵盤(pán)電路、顯示電路等組成，軟件選用 C 語(yǔ)言編程。 本系統(tǒng)中的 4*4 矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，按鍵數(shù)較少，采用非編碼式鍵盤(pán)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，由單片機(jī)通過(guò)程序掃描確定鍵值，并將獲得的鍵值通過(guò) LED 數(shù)碼管顯示出來(lái)， 4*4 矩陣式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)及鍵值分布如圖 37： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 22 圖 37 矩陣鍵盤(pán)模塊 鍵盤(pán)掃描原理 為了更加貼近實(shí)際應(yīng)用，本系統(tǒng)采用中斷式掃描法，這樣可以節(jié)約單片機(jī)開(kāi)銷(xiāo)，提高單片機(jī)工作效率，使得單片機(jī)在沒(méi)有鍵盤(pán)輸入時(shí)可以處理其他工作，其具體工作過(guò)程為： 在沒(méi)有鍵按下時(shí)矩陣鍵盤(pán)行線接高電平，列線接低電平，當(dāng)某個(gè)鍵被按下時(shí)，該按鍵所在行線電位被拉低，觸發(fā)單片機(jī)的外部中斷 INT0，進(jìn)入中斷子程序，在中斷程序中，單片機(jī)對(duì)矩陣鍵盤(pán)進(jìn)行掃描以確定按下的鍵值，掃描過(guò)程如下： 1. 檢測(cè)行線電平，確定是否有按鍵被按下； 2. 延時(shí)去抖動(dòng)； 3. 重新確認(rèn)是否有按鍵被按下，若有，掃描鍵值，若沒(méi)有，返回主程序； 4. 掃描鍵值，首先行線接高電平，列線接低電平，對(duì)行線電平進(jìn)行檢測(cè)，以確定按下的鍵所在的行； 5. 行線接低電平，列線接高點(diǎn)平，對(duì)列線電平進(jìn)行檢測(cè)，確定按下的鍵所s10s6s3s9s5s7s4s12s11 s13s8s2s16s14 s17s15R3410k10kR35 R3610kR3710kVCCD2DiodeD3DiodeD4DiodeD5Diode12345678J31J4CON1唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 23 在的列； 6. 將掃描所得的按鍵值送入功 能模塊。特別適用于緩沖寄存器， I/O 通道，雙向總線驅(qū)動(dòng)器和工作寄存器。 LED 閃爍程序設(shè)計(jì) 圖 41 LED閃爍程序框圖 程序說(shuō)明： P1OUT=0x00。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)與仿真的過(guò)程中，用的是共陰級(jí)數(shù)碼管，所以十六進(jìn)制代碼如上所示，如果換成共陽(yáng)極數(shù)碼管，代碼則為： unsigned char seg[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}。 ADC12SC=0x001使采樣 /轉(zhuǎn)開(kāi)始 關(guān)看門(mén)狗，初始化時(shí)鐘 初始化 I/O 啟動(dòng) ADC12 轉(zhuǎn)換 模擬信號(hào)輸入 啟動(dòng) A D C 12 轉(zhuǎn)換 信號(hào)采集 數(shù)碼管輸出 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 29 換控制位為 1，如果采樣信號(hào) SAMPCON由采樣定時(shí)器產(chǎn)生（ SHP=1），則ASC12SC=1將產(chǎn)生一次轉(zhuǎn)換。 LED 實(shí)驗(yàn)仿真 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 33 圖 58 LED仿真 如圖 58所示，這個(gè)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的是 LED 燈不斷閃爍的實(shí)驗(yàn)，這是很簡(jiǎn)單的一個(gè)實(shí)驗(yàn)，目的是演示 LED 和 MSP430F149 引腳的使用。 圖 512 PCB生成向?qū)? 3. 創(chuàng)建完 PCB，需要將原理圖更新到 PCB，如圖 513，點(diǎn)擊“設(shè)計(jì)”菜單下的第一個(gè)選項(xiàng)。 圖 55 仿真選擇 ，單擊“ Make”圖標(biāo)按鈕，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行編譯和連接 圖 56 編譯 ，說(shuō)明程序編譯通過(guò)，可以進(jìn)行下一步的調(diào)試。 無(wú)論是電子時(shí)鐘的日期顯示，還是一些傳感器信號(hào)的采集顯示都會(huì)用到數(shù)碼管，數(shù)碼管廉價(jià)而且簡(jiǎn)單實(shí)用，適用于小型研發(fā)和教學(xué)過(guò)程以及初學(xué)者自學(xué)時(shí)使用。 這個(gè)設(shè)計(jì)可擴(kuò)展，在教學(xué)的過(guò)程中，可以根據(jù)自己的需求設(shè)計(jì)成不同頻率閃爍，不同顏色的流水燈，花樣燈等。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 26 4 軟件設(shè)計(jì) 本章主要介紹具體程序的流程圖，一些具體程序模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 。輸出控制不影響鎖存器的內(nèi)部工作，即老數(shù)據(jù)可以保持，甚至當(dāng)輸出被關(guān)閉時(shí)， 新的數(shù)據(jù)也可以置入。編碼鍵盤(pán)內(nèi)部設(shè)有鍵盤(pán)編碼器，被按下鍵的鍵號(hào)由鍵盤(pán)編碼器直接給出，同時(shí)具有防抖和解決重鍵的功能。 矩陣式鍵盤(pán)是當(dāng)今使用最為廣泛的鍵盤(pán)模式，該系統(tǒng)以 N個(gè)端口連接控制N*N個(gè)按鍵，并通過(guò)單片機(jī)，顯示在 LED 數(shù)碼管上。 圖 35 DAC模塊 圖 35為 TLC5615 的硬件連接圖，輸出電路采用 RC 低通濾波，濾除 DAC 本身的高頻干擾。轉(zhuǎn)換控制緩沖區(qū)可以支持多達(dá) 16 個(gè) ADC 采樣轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)。當(dāng)使用高頻振蕩器時(shí)，選用 8MHz 晶振工作，而且 XIN2 和 XOUT2 外接電容，如圖，兩邊各接一個(gè) 12pF 的電容 [14]。 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 圖 33 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì) 單片機(jī)的工作是以時(shí)鐘為基準(zhǔn)的，時(shí)鐘電路是為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的電路，時(shí)鐘穩(wěn)定是系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) 本章會(huì)詳細(xì)的介紹硬件電路各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)，并對(duì)各模塊的應(yīng)用做詳細(xì)的介紹。第二類(lèi)是電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)人員，他們需要先在仿真上看自己方案的正確性，檢查完畢后才能投入生產(chǎn)。 仿真軟件的介紹 本次設(shè)計(jì)用的仿真軟件是 proteus，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，驗(yàn)證自己硬件電路設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)的正確性。//將 P1 口的 I/O 性質(zhì)設(shè)置為輸出 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 不僅如此，還可以對(duì)寄存器的某位進(jìn)行操作，如： P1DIR|=BIT0； //將 置高電平 P1DIR|=~BIT0； //將 置低電平 P1DIR|=^BIT0； //將 取反 注意：大部分寄存器在上電復(fù)位后會(huì)自動(dòng)清零，初始化后各寄存器標(biāo)志位的值可以用“ |=”來(lái)賦值，一般不會(huì)影響到其他標(biāo)志位的 設(shè)置，但一定要保證被賦值的若干標(biāo)志位在賦值之前為“ 0”，特別是使用快捷宏定義時(shí)，所以，為保證程序執(zhí)行的正確性，一般在賦值前，先給寄存器送“ 0”。不僅如此，單片機(jī)的 SR寄存器保存著低功耗休眠標(biāo)志位，如果中斷發(fā)生前是休眠狀態(tài)，那么從中斷返回時(shí) CPU 仍將是休眠狀態(tài)。在狀態(tài)寄存器中，用 CPU Off、 OSC Off、 SCG0 和 SCG1 位配置低功耗方式 0～ 4，可以在中斷服務(wù)程序中將當(dāng)前工作狀態(tài)保存在堆棧中。 MSP430 系列單片機(jī)應(yīng)用十分廣泛，可用于各種機(jī)床控制、電機(jī)控制、生產(chǎn)線控制和檢測(cè)。硬件仿真可以采用JTAG 下載線，又因?yàn)?IAR 支持 JTAG 下載線在線調(diào)試，可設(shè)置斷點(diǎn)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 （ 4）系統(tǒng)工作穩(wěn)定 上電復(fù)位后，首先由 DCO_CLK 啟動(dòng) CPU，保證程序從正確的位置開(kāi)始運(yùn)行，為晶振和外圍器件的正常使用和啟動(dòng)提供充足的時(shí)間 [6]。視型號(hào)不同可能組合有以下功能 模塊：看門(mén)狗 (WDT)，模擬比較器 A，定時(shí)器 A(Timer_A)，定時(shí)器 B(Timer_B)，串口 0、 1(USART0、 I)，硬件乘法器，液晶驅(qū)動(dòng)器， 10 位， 12， 14 位 ADC， 12 位 DAC， 12C 總線，直接數(shù)據(jù)存取 (DMA)，端口 16(P1P6)，基本定時(shí)器 (Basic Timer)等。超功耗可以說(shuō)是 430 系列單片機(jī)最重要的特點(diǎn)，其他類(lèi)型的 16 單片機(jī)在運(yùn)行速度上和功能上也十分強(qiáng)大，但強(qiáng)大的功能和高的運(yùn)行速度使得它們的功耗很大。 MSP430 系列單片機(jī)針對(duì)各種不同應(yīng)用，包括一系列不同型號(hào)的器件。從開(kāi)始的建一個(gè)工程到程序的編寫(xiě)，編完之后的執(zhí)行與編譯，以及在加強(qiáng)功能，不斷增加新程序，改動(dòng)程序的過(guò)程中都是十分方便的。尤其是 430系列單片機(jī)，當(dāng)人們提到 430 單片機(jī)時(shí)， IAR 幾乎成為人們默認(rèn)的編程軟件。 (5)數(shù)碼管顯示模塊。 硬件原理總體框圖如圖 21 所示 圖 21 系統(tǒng)原理框圖 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng) ，能夠?yàn)橄嚓P(guān)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)提供支持。對(duì)于對(duì)外圍電路的開(kāi)發(fā)與擴(kuò)展，可以根據(jù)自己的需求和喜好進(jìn)行設(shè)計(jì)，即方便又能鍛煉實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。 51系列單片機(jī)雖然很據(jù)實(shí)用性，而且歷史比430系列單片機(jī)更加悠久 ，在一系列電子論壇上， 51 系列單片機(jī)的開(kāi)發(fā)實(shí)例也遠(yuǎn)比 430 多，但是 51系列單片機(jī)不能在線編程，這就是它在實(shí)際研發(fā)中的重大缺陷。 51系列單片機(jī)的工作電壓為 5V,而 430 系列單片機(jī)只要 電壓就可以正常工作。 一類(lèi)是業(yè)余的電子愛(ài)好者，他們的特點(diǎn)是有一定的做實(shí)際電子產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，但是理論不足。 430 單 片機(jī)發(fā)展歷史悠久，種類(lèi)繁多，在電子領(lǐng)域越來(lái)越受到人們的重視，已經(jīng)達(dá)到前所未有的高度。在這個(gè)平臺(tái)的的基礎(chǔ)上 ,可以很方便地進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和功能擴(kuò)展 ,能夠縮短開(kāi)發(fā)周期 ,降低開(kāi)發(fā)成本。 在工業(yè)實(shí)際應(yīng)用中，這種 430搭建的嵌入式平臺(tái)可以直接作為核心部件應(yīng)用與工程和科研中 ,具有良好的通用性和可擴(kuò)展性。我們課程上所學(xué)的硬件設(shè)計(jì)和編程都和實(shí)際的工業(yè)設(shè)計(jì)有很大的差距，因此在學(xué)習(xí) 51 系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行 430 單片機(jī)的開(kāi)發(fā)與研究非常有必要。這個(gè)由 MSP430F149 搭建的嵌入式平臺(tái)能夠?qū)⑺麄冋n本上學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)化為真正的電子產(chǎn)品。 其次， 430 系列單片機(jī)的低功耗性能也是 51 系列單片機(jī)所不能比擬的。 最后，就是在開(kāi)發(fā)工具方面。我們做一個(gè)自己的最小系統(tǒng)，做自己的教學(xué)，做自己的開(kāi)發(fā)試驗(yàn)，就顯得得心應(yīng)手。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 基本功能介紹 基于 16 位 430 單片機(jī) MSP430F149 的嵌入式平臺(tái)設(shè)計(jì)，是集數(shù)模、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電源設(shè)計(jì)、 JTAG 下載口、 USB 轉(zhuǎn)換、鍵盤(pán)及數(shù)碼管顯示模塊于一體的最小系統(tǒng)。 (4)矩陣鍵盤(pán)。方便、快捷、通用性強(qiáng)使得 IAR 在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)很大，這種優(yōu)勢(shì)讓它受到廣大使用者的青睞。 在使用的過(guò)程中，感覺(jué)在使用的過(guò)程中非常方便。 MSP430 系列單片機(jī)發(fā)展歷史雖然比較短，但以自己高運(yùn)算速度，低功耗和強(qiáng)大的功能，在電子領(lǐng)域迅速占領(lǐng)市場(chǎng)，受到廣大電子愛(ài)好者及研發(fā)人員的青睞?？梢酝饨宇l率為 450kHz~8MHz 的標(biāo)準(zhǔn)晶體，共振器和外部時(shí)鐘輸入 。 （ 3）高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊 MSP430 系列單片機(jī)結(jié)合 TI 的高性能模擬技術(shù)，各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。而且具有強(qiáng)大功能的 430 系列單片機(jī)端口很多， P1~P6 有 64或100引腳之多。 MSP430的程序下載方式支持串行在線編程，系統(tǒng)可編程 JTAG 下載等。 [18]。運(yùn)行模式要考慮到三個(gè)不同的需求 :低功耗、速度和數(shù)據(jù)的 吞吐量；單個(gè)外圍設(shè)備電流消耗的最小限度。 MSP430 單片機(jī)的所有的大部分功能模塊均能夠在不需要 CPU 干預(yù)的情況下獨(dú)立工作且能引發(fā)中斷，所以在對(duì) MSP430 進(jìn)行編程時(shí)，軟件的基本結(jié)構(gòu)之一就是先向某工作模塊發(fā)出工作指令，然后 CPU 休眠，等待模塊操作完畢后產(chǎn)生中斷，喚醒 CPU繼續(xù)下面的任務(wù)，從而將 CPU 運(yùn)行的時(shí)間降到最少，功耗降到最低。如： P1DIR=0xff。而且對(duì)本設(shè)計(jì)， MSP430F149 在引腳數(shù)量和 功能上也都能夠滿足要求，所以本設(shè)計(jì)選擇了這款物美價(jià)廉的 430系列單片機(jī)。 Proteus 這些唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 強(qiáng)大的功能主要服務(wù)于兩類(lèi)人：第一是老師和學(xué)生，為使學(xué)生更快的掌握簡(jiǎn)單的電路和編程技巧，做實(shí)物顯然過(guò)于麻煩，而且人員多需要購(gòu)買(mǎi)器件的費(fèi)用也太高。而且proteus 庫(kù)文件非常的強(qiáng)大，本設(shè)計(jì)使用的是 ，支持 430 系列的單片機(jī)，不用像原理圖那樣自己畫(huà)圖。 在我的設(shè)計(jì)中采用的就是簡(jiǎn)單的 RC 復(fù)位，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，系統(tǒng)上電后能很好的復(fù)位，使其處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，如圖 32所示。 430 單片機(jī)支持低功耗