【正文】 方便性鍵盤的列線采用的是 P14P15 這樣可以利用該管腳的中斷功能這樣在沒(méi)有按鍵按下的情況下該四個(gè)管腳的電平為高電平如果有按鍵按下時(shí)則相應(yīng)的列線管腳為低電平這時(shí)通過(guò)設(shè)置 P14P15 平觸發(fā)中斷方式低電平就觸發(fā)中斷而進(jìn)入中斷服務(wù)程序從而獲得輸入的數(shù)據(jù) [9] 鍵盤的工作原理具體如下首先將 P10P11 輸出將 P14P15 輸入并將P14P15 低電平觸發(fā)中斷方式將 P13 設(shè)置為低電平如果該行上鍵按下的話則P14P15 電平就會(huì)觸發(fā)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序獲得輸入的數(shù)據(jù)如果沒(méi)有按鍵按下的話則 P14P15電平不會(huì)進(jìn)入中斷服務(wù)程序依次將 P10P11低電平來(lái)判斷該行是否有輸入如果沒(méi)有輸入的話 P14P15電平如果有輸入的話 P14P15電平 [10]就會(huì)觸發(fā)中斷進(jìn)入中斷服務(wù)程序獲得輸入數(shù)據(jù)鍵盤的掃描時(shí)間很短僅僅幾微妙的時(shí)間然而按鍵的時(shí)間一次至少需要幾十毫秒所以只要有按鍵按下的話是都可以被掃描到的另外還要考慮鍵盤的抖動(dòng)處理 167。MSP430單片機(jī)作為主芯片并利用其自帶的具有 12位分辨率的 ADC12進(jìn)行模數(shù) AD轉(zhuǎn)換溫度采集使用單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來(lái)實(shí)現(xiàn)其采集及顯示溫度精度可以達(dá)到 01℃該傳感器測(cè)量精度高互換性好等優(yōu)點(diǎn)筆者可以在 DS18B20 的程序中設(shè)定一個(gè)溫度域若所顯示的溫度超出所設(shè)定溫度的上下線時(shí)報(bào)警裝啟動(dòng)并報(bào)警溫度的數(shù) 字通過(guò) LCD1602 液晶顯示器顯示 167。 43 鍵盤輸入模塊 20 167。 31 MSP430F149 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 167。 概述 1 167。 34 鍵盤輸入模塊 13 167。 51 系統(tǒng)硬件調(diào)試 27 167。 21 MSP430F149 單片機(jī) MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器公司推出的 16位超低功耗高性能產(chǎn)品它具有處理能力強(qiáng)運(yùn)行速度快資源豐富開(kāi)發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn) MSP430系列單片機(jī)結(jié)合 TI的高性能模擬技術(shù)片內(nèi)集成了多種功能模塊大部分 MSP430 系列單片機(jī)采用FLASH 技術(shù)支持在線編程并有保密熔絲 MSP430 系列微控制器具有對(duì)模擬信號(hào)處理的能力而且 MSP430 系列的全部成員在軟件上是兼容的公用相同的軟件庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)及開(kāi)發(fā)工具可以方便地在系列中的各型號(hào)間移植 本設(shè)計(jì)采用 MSP430F149 單片機(jī)作為核心 部件 一 MSP430F149 的組成如下 1 基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊包括一個(gè)數(shù)控振蕩器 DCO 一個(gè)高速晶體振蕩器最高 8MHz 和一個(gè)低速晶體振蕩器 32768Hz 2 看門狗定時(shí)器 Watchdog Timer 可用作通用定時(shí)器 3 帶有 3 個(gè)捕獲比較寄存器的 16 位定時(shí)器 Timer_A3 4 帶有 7 個(gè)捕獲比較寄存器的 16 位定時(shí)器 Timer_B7 5 兩個(gè)具有中斷功能的 8 位并行端口 P1 與 P2 6 四個(gè) 8 位并行端口 P3P4P5 與 P6 7 模擬比較器 Comparator_A 8 12 位 200kbps 的 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC12 自帶采樣保 持 9 兩通道串行通信接口可用于異步或同步 USART0USART1 10 一個(gè)硬件乘法器 [2] 二 MSP430F149 的特點(diǎn)如下 1 低電壓電壓范圍是 18v36v 超低功耗 22v 1MHz 280μ A 2 超低功耗在休眠條件下工作電流只有 08μ A就是在 22v1MHz條件下電流只有 280μ A 3 使用中斷請(qǐng)求將 CPU 從低功耗模式下喚醒時(shí)間 6μ s 4 快速的指令執(zhí)行時(shí)間 MSP430F149 為 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)指令周期為 150ns 5 片內(nèi)有 12 位 AD 轉(zhuǎn)換器片內(nèi)提供參考電壓 AD 轉(zhuǎn)換器具有采樣保持和自動(dòng)掃描特 點(diǎn) 6 具有靈活的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 7 方便的調(diào)試功能單片機(jī)是 FLASH 型的可以實(shí)現(xiàn)寫入和擦除再加上次單片機(jī)提供 JTAG 口能實(shí)現(xiàn)能很好的在線調(diào)試仿真功能通過(guò)集成的 IDE 開(kāi)發(fā)環(huán)境使用戶很容易調(diào)試程序 8 安全熔絲的程序代碼保護(hù) 9 片內(nèi)提供模擬信號(hào)比較器較多的儲(chǔ)存器 10 串口通信模塊 USART0 USART1 11 提供 P10～ P60 六個(gè)數(shù)據(jù)端口能為用戶提供更多的處理功能 三在 MSP430F149 中有一個(gè) 16 位定時(shí)器和一個(gè) 12 位轉(zhuǎn)換模塊 ADC1216 位定時(shí)器可以用作看門狗定時(shí)器實(shí)現(xiàn)在秒數(shù)量級(jí)上的定時(shí)其中有 2 個(gè)中斷向 量便于處理各種定時(shí)中斷另外定時(shí)器還具有捕獲模式我們可以通過(guò)定時(shí)器的捕獲功能實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量比如脈沖寬度測(cè)量 [3] 12 位 AD 轉(zhuǎn)換用到 2 個(gè)參考電平 即 Vr 和 Vr作為轉(zhuǎn)換范圍的上下限和讀數(shù)的量程值和 0 值轉(zhuǎn)換數(shù)值在輸入信號(hào)大于等于 Vr 時(shí)為滿量程 小于等于 Vr 時(shí)為 0ADC12有 4種工作模式可以在單通道上實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或多次轉(zhuǎn)換 也可以在序列通道上實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換或重復(fù)轉(zhuǎn)換對(duì)于序列通道轉(zhuǎn)換 采樣順序完全由用戶定義轉(zhuǎn)換的結(jié)果保存在 16 個(gè)轉(zhuǎn)換寄存器中 這樣 ADC12 可以進(jìn)行多次轉(zhuǎn)換而不需要軟件干預(yù) 這一點(diǎn)提高了系統(tǒng) 性能 也減少了軟件開(kāi)銷 [2] MSP430F149 單片機(jī)管腳如右圖 21 所示 圖 21 MSP430F149 引腳圖 167。 41 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主處理模塊主要是將各個(gè)模塊進(jìn)行協(xié)調(diào)處理和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互主處理模塊首先完成初始化工作初始化后進(jìn)入循環(huán)處理在循環(huán)過(guò)程中主處理獲得采集模塊的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理根據(jù)處理后的結(jié)果來(lái)進(jìn)行顯示或者報(bào)警由于報(bào)警的上限和下限需要設(shè)置另外考慮到對(duì)數(shù)據(jù)的保存因 此主程序先檢查門限是否在 FLASH里面有如果沒(méi)有則進(jìn)行等待設(shè)置數(shù)據(jù)設(shè)置完成后才進(jìn)入下一步處理也就是程序必須在有設(shè)置數(shù)據(jù)的情況下才能正常運(yùn)行 [11]下面給出主處理的流程圖如圖41 所示 圖 41 主處理器流程圖 考慮到需要對(duì)設(shè)置數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫這樣需要對(duì) FLASH進(jìn)行操作下面給出 FLASH操作的函數(shù)該函數(shù)的功能是將一個(gè) WOED 類型的數(shù)據(jù)寫入到 FLASH 里面 void FLASH_ww int pData int nValue PCTL3 0xA500 LOCK 0 PCTL1 0xA540 WRT 1 pData nValue 該函數(shù)的功能是將一個(gè) BYTE 類型的數(shù)據(jù)寫入到 FLASH 里面 void FLASH_wb char pData char nValue PCTL3 0xA500 LOCK 0 PCTL1 0xA540 WRT 1 pData nValue 該函數(shù)的功能是將 FLASH 里面的內(nèi)容擦除掉 void FLASH_clr int pData PCTL1 0xA502 ERASE 1 PCTL3 0xA500 LCOK 0 pData 0 根據(jù)上面流程圖給出簡(jiǎn)單的程序下面的程序是簡(jiǎn)單化的處理只是將得到的結(jié)果除以 100 獲得整數(shù)部分該程序忽略小數(shù)部分的處理該程序也是假定上下限在 0～ 00 之間以下為具體的程序 [12]見(jiàn)附錄 1 167。 軟件的調(diào)試 前面分別介紹了各個(gè)軟件部分以及 IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境為了能夠進(jìn)行整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)調(diào)需要硬件和軟件調(diào)試結(jié)合起來(lái)對(duì)于不同的硬件部分在 IAR 開(kāi)發(fā)環(huán)境中分別調(diào)用不同的軟件模塊進(jìn)行仿真運(yùn)行然后將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)進(jìn)行下一步調(diào)試 [17]經(jīng)過(guò)聯(lián)合調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)的軟件和硬件能夠正常運(yùn)行 167。 45 報(bào)警模塊 報(bào)警處理模塊相當(dāng)簡(jiǎn)單這里只是簡(jiǎn)單的在一個(gè) IO 口上送出數(shù)據(jù)來(lái)驅(qū)動(dòng)蜂鳴器該模塊包括初始化端口和數(shù)據(jù)產(chǎn)生兩個(gè)部分下面就各個(gè)部分給出具體的程序代碼 [14] 初始化部分該部分將輸出端口設(shè)置為 輸出方向程序代碼如下 Void Init_AlarmPort void 將 P25 設(shè)置為輸出方向 P2DIR l BIT5 Retuen 數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分該部分主要是在輸出端口產(chǎn)生數(shù)據(jù)這里不是簡(jiǎn)單的一個(gè)高電平或者低電平而是有一定頻率的數(shù)據(jù)因?yàn)橹挥惺墙涣餍盘?hào)才可以讓蜂鳴器發(fā)聲至于不同的周期信號(hào)可以得到不同的頻率可以根據(jù)信號(hào)處理的知識(shí)進(jìn)行分析這里就不進(jìn)行討論下面給出代碼 Void Ring void Int i P2OUT l BIT5 高電平 For i 0 i 200 i _NOP P2OUT BIT5 低電平 For i 0i 200i _NOP Return 在上面的程序中 _NOP 為 MSP430 提供內(nèi)聯(lián)函數(shù)上面程序中是一個(gè)單音頻率的數(shù)據(jù)可以根據(jù)信號(hào)處理的知識(shí)修改上面的程序產(chǎn)生出具有豐富頻率的數(shù)據(jù)[15] [16] 167。 33 采集模塊 該系統(tǒng)采用美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 來(lái)采集溫度數(shù)據(jù)作為單片機(jī) MSP430149 的溫度傳感器該芯片很多優(yōu)點(diǎn)可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理由于每片 DS18B20 含有唯一的硅串行數(shù)從DS18B20讀出 的信息或?qū)懭?DS18B20的信息僅需要一根口線單線接口由于該系統(tǒng)采用 DS18B20 作為溫度采集傳感器這部分電路就比較簡(jiǎn)單了圖 34 為溫度采集電路 [1] 通過(guò)圖 34 可以看出該集成電路具有簡(jiǎn)單實(shí)用等特點(diǎn) IO 口可以與MSP430F149 的 P26 口直接相連來(lái)完成數(shù)據(jù)的傳送 167。 兩部分間的聯(lián)合調(diào)試 29 總 結(jié) 30 謝 辭 31 參 考 文 獻(xiàn) 32 附 錄 34 前 言 167。 42 采集模塊 19 167。 22 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 6 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 10 167。 本課題的目的與意義 1 167。 35 顯示模塊 15 167。 52 系統(tǒng)軟件調(diào)試 28 167。 22 單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 美國(guó) DALLAS 公司生產(chǎn)的單線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 它是一種自能溫度傳感器可把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號(hào)供微機(jī)處理由于每片 DS18B20 含有唯一的硅串行數(shù)從 DS18B20讀出的信息或?qū)懭?DS18B20的信息僅需要一根口線單線接口 [4]讀寫及溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電而無(wú)需額外電源 DS1B820提供九 位溫度讀數(shù)構(gòu)成多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)而無(wú)需任何外圍硬件 一溫度傳感器 DS18B20 具有以下特點(diǎn) 1 單線接口僅需一根口線與 CPU 連接便可以實(shí)現(xiàn)雙向通信 2 無(wú)需外圍元件 3 由總線提供電源電壓范圍 30v～ 55v 4 測(cè)溫范圍為 55℃～ 125℃固有測(cè)溫分辨率為 05℃ 5 通過(guò)編程可以實(shí)現(xiàn)九位數(shù)字溫度讀數(shù) 6 用戶自設(shè)定溫度報(bào)警上下限其值是非易失性的 7 報(bào)警搜索命令可識(shí)別 DS18B20 超溫度限 AD 變換時(shí)間為 200ms 8 負(fù)壓特性電源極性接反時(shí)溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒壞但不能正常工作 二溫度傳感器 DS18B20 內(nèi)部結(jié) 構(gòu) DS18B20 采用三腳 PR35 封裝如圖 22 所示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如 22 所示 [5] 圖 22 DS18B20 的外形及封裝 圖 23 DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 1 64 位的 ROM 開(kāi)始 8 位是產(chǎn)品類型的編號(hào)接著是每個(gè)器件的唯一的序號(hào)共計(jì) 48 位最后 8 位是前 56 位的 CRC 校驗(yàn)碼 2 非易失性溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL 可通過(guò)軟件寫入用戶報(bào)警上下限 3 高速暫存器存儲(chǔ)器包含一個(gè)高速暫存 RAM 和一個(gè)非易失性的可電擦除的EP2RAM 配置寄存器為高速暫存器中的第五個(gè)字節(jié)它 的內(nèi)容用于確定溫度值的數(shù)字轉(zhuǎn)換分辨率各位字節(jié)的定義如表 21 所示 TM R1 R0 1 1 1 1 1 后五位一直是 1TM是測(cè)試模式位用于設(shè)置 DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式在 DS18B20 出廠時(shí)被設(shè)置為 0 用戶不要去改動(dòng) R1 和 R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)也就是設(shè)置分辨率 4 在溫度進(jìn)行計(jì)算時(shí)以 12 位轉(zhuǎn)換位數(shù)為例對(duì)于正的溫度只要將側(cè)到的數(shù)值的整數(shù)部分取出轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制再將小數(shù)部分乘以 00625 就可以得到十進(jìn)制的小數(shù)位的溫度值了而對(duì)于負(fù)的溫度則需要將采集到的數(shù)值取反加 1 既可以得到實(shí)際溫度的十六進(jìn)制表示再 按照正溫度的計(jì)算方法就可以得出十進(jìn)制的負(fù)的溫度了 []如下面的兩個(gè)表所示 DS18B20 溫度寄存器格式 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LS Byte 23 22 21 20 21 22 23 24 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 LS Byte S S S S S 26 25 24 表 23 部分溫度值 溫度 0C 二進(jìn)制表示 十六進(jìn)制表示 125 00000111 11010000 07D0H