【正文】 ..... 31 矩陣鍵盤模塊驅(qū)動 ............................................. 32 7 結(jié) 束 語 ....................................................... 35 參考文獻 ......................................................... 36 致 謝 .......................................................... 37 附 錄 .......................................................... 38 附錄 1 程序清單 .................................................. 38 附錄 2 系統(tǒng)原理圖 ................................................ 50 附錄 3 系統(tǒng) PCB圖 ................................................ 51 附錄 4 元器件清單 ................................................ 52 1 基于 MSP430單片機的時鐘設計 1 概 述 時鐘，自從它發(fā)明的那天起，就成為人類的朋友，但隨著時間的推移，科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對時間計量的精度要求越來越高，應 用越來越廣。 美國德州儀器公司 (TI)推出的 MSP430系列超低功耗 16位混合信號處理器(Mixed Signal Processor)。 隨著 FLASH技術(shù)的迅速發(fā)展， TI公司也將這一技術(shù)引入 MSP430系列單片機中。 此次設計就是用 MSP430F149單片機設計數(shù)字時鐘， 在硬件電路方面，采用SPX1117低壓差穩(wěn)壓器為單片機提供電源，它將 5V電壓轉(zhuǎn)化為 ；用 4*4矩陣鍵盤進行輸入；在時間的顯示上介紹了兩種方法顯示，即 LED數(shù)碼顯示和 LCD液晶顯示 ；除此以外，在電路板上還留有供擴展電路應用的引腳接口。 ，開發(fā)時間短，希望開發(fā)工具簡單、廉價、功能完善。隨著集成度的不斷提高，把 眾多的外圍功能器件集成在片內(nèi)已經(jīng)具備了充分的條件 ， 這也是單片機以后發(fā)展的重要趨勢。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。在系統(tǒng)中共 計 有一種活動模式 (AM)和五種低功耗模式 (LPM0～ LPM4)。 ： 等待方式 ； RAM保持的節(jié)電方式 。 3個捕獲 /比較寄存器的 16位定時器 Timer_A,Timer_B。 表 31 MSP430F149 芯片引腳說明表 引 腳 I/O 說 明 名 稱 序 號 ， TACLK 時鐘信號輸入 ，捕獲： CCI0A輸入 ， 比較： OUT0 輸出 ，捕獲： CCI1A輸入， 比較： OUT1 輸出 ，捕獲： CCI2A輸入， 比較： OUT2 輸出 ，比較： OUT0 輸出 ，比較： OUT1 輸出 ，比較： OUT2 輸出 ， INCLK 時鐘信號 ，捕獲： CCI0B 輸入， 比較： OUT0 輸出 ，捕獲： CCI0B 輸入， 比較： OUT0 輸出 ，比較： OUT2 輸出 頻率 6 續(xù)表 31： 引 腳 I/O 說 明 名 稱 序 號 ，比較： OUT0輸出 ： USART0/SPI模式 出 入 — USART0/UART或SPI模式，時鐘輸出 —— USART0/SPI模式 — — USART0/UART模式 —— USART0/UART模式 —— USART1/UART模式 —— USART1/UART模式 —— 定時器 B_7CCR0 —— 定時器 B_7CCR1 —— 定時器 B_7CCR2 —— 定時器 B_7CCR3 —— 定時器 B_7CCR4 —— 定時器 B_7CCR5 —— 定時器 B_7CCR6 —— USART1/SPI 模式 7 續(xù)表 31： 引 腳 I/O 說 明 名 稱 序 號 、主輸出或 SPI模式 、主輸入或 SPI模式 —— USART1/UART或 SPI模式，時鐘輸出—— USART1/SPI模式 阻抗定時器 B_3 TB0～ TB2 RST/NMI 58 I 復位輸入 /不可屏蔽中斷輸入口，或自動加載程序啟動 (FLASH版本器件有此功能） TCK 57 I 測試時鐘， TCK是用于器件測試與自動加載程序啟動的時鐘輸入接口 (FLASH版本器件有此功能 ) TMS 56 I 測試方式選擇，器件編程與測試的輸入口 TDI 55 I 測試數(shù)據(jù)輸入口，器件的保護熔絲被連接到 TDI TDO/TDI 54 I/O 測試數(shù)據(jù)輸出口 /編程數(shù)據(jù)輸入口 VeREF+ 10 I/O 送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的外部基準電壓 VREF+ 7 O 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的內(nèi)部基準電壓的正輸入端 VREF/ VeREF 11 O 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的內(nèi)部基準電壓或外部加的基準電壓負端 XIN 8 I 晶體震蕩器 XT1的輸入口 XOUT/TCLK 9 I/O 晶體震蕩器 XT1的輸出口或測試時鐘的輸入口 8 續(xù)表 31： 引 腳 I/O 說 明 名 稱 序 號 XT2IN 53 I 晶體震蕩器 XT2的輸入口， 只能接標準晶體 XT2OUT 52 O 晶體震蕩器 XT2的輸出口 AVcc 64 模擬電源的正輸入端，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的模擬部分 AVss 62 模擬電源的負輸入端，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的模擬部分 DVcc 1 數(shù)字電源的正輸入端 DVss 63 數(shù)字電源的負輸入端 MSP430F149 芯片處理單元 處理單元基于一種一致的正交設計的 CPU和指令集 ， 這種設計結(jié)構(gòu)形成了一種對應用開發(fā)高度透明，并以編程簡單著稱的類 RISC體系。 下列六種運行模式由軟件配置： AM －所有時鐘活動 0(LPM0) － CPU關(guān)閉 ACLK和 SMCLK保持活動， MCLK關(guān)閉 1(LPM1) － CPU關(guān)閉 ACLK和 SMCLK保持活動， MCLK關(guān)閉 如果 DCO在活動模式中沒有使用， DCO的直流發(fā)生器將關(guān)閉 2(LPM2) 9 － CPU關(guān)閉 ； ACLK保持活動 MCLK、 FLL+， DCOCLK關(guān)閉 DCO的直流發(fā)生器保持活動 3(LPM3) － CPU關(guān)閉 ； ACLK保持活動 MCLK、 FLL+， DCOCLK關(guān)閉 4(LPM4) － CPU關(guān)閉 ； ACLK關(guān)閉 MCLK、 FLL+、 DCOCLK關(guān)閉 DCO的直流發(fā)生器關(guān)閉 ； 晶體振蕩器停止 MSP430F149 芯片 I/O 端口 MSP430F149有 6個 8位的 I/O端口 P1～ P6，端口 P1和 P2用 7個控制寄存器，端口P P P P6僅使用 4個寄存器，為應用提供數(shù)字輸入 /輸出的最大靈活性： I/O口可獨立編程； ； P1和 P2的所有 8位對外部事件的中斷處理完全實現(xiàn) 。 c. PxOUT (輸出寄存器 ) 該寄存器為 I/O端口的輸出緩沖寄存器，在讀取時輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無關(guān)。 0 ： 禁止中斷； 1 ： 允許中斷。 MCLK主要用于 CPU和系統(tǒng)。 現(xiàn)以 64KB的存儲空間為例說明 MSP430的存儲器使用情況，如圖 31所示。堆棧是具有先進后出特殊操作的一段數(shù)據(jù)存儲單元，可以在子程序調(diào)用、中斷處理或者函數(shù)調(diào)用過程中保存程序指針、參數(shù)、寄存 器 等。顯示譯碼 / 驅(qū)動器采用 74LS47 共陽極顯示譯碼器。擴展電路必須在主體電路正常運行的情況下才能進行功能擴展。 系統(tǒng)總體設計 如圖 43所示，整個時鐘電路由 MSP430F149單片機、 4*4矩陣鍵盤、顯示電路、擴展功能電路 、 電源 和晶振 等幾部分組成。它產(chǎn)生時鐘信號 XT2CLK，它的工作特性與 LFXT1振蕩器工作在高頻模式時相似。 SPX1117提供多種 3引腳封裝： SOT223， TO252， TO220及 TO263。如圖 44所示。 LED顯示器有靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種方式。 本次設計的顯示器需要 8個數(shù)碼管，由于所有位的字選碼均由同一個端口送出，因此在每一個瞬間， 8位 LED只可能顯示相同的字形，要想顯示不同的字形，必須采用動態(tài)掃描方式。另外，顯示位增多，也將占用大量的 CPU時間，因此動態(tài)顯示實質(zhì)是以犧牲 CPU時間 換取元件和能耗的減少。對于靜態(tài)顯示器，當某位點亮時，此位中點亮的段通過恒定的電流，而對于動態(tài)顯示器，此電流卻是以一定脈沖方式出現(xiàn)的，其峰值電流不能真實地反映二極管的發(fā)光亮度，而必須 以與脈沖占空比有關(guān)的平均值電流來考慮。 LCD 液晶顯示接口電路 液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性，通電時導通，排列變得有順序，使光線容易通過；不通電時排列混亂，阻止光線通過。字符型液晶顯示模塊是在一塊雙面印刷線路板上，它的一面用導電橡膠將電路與液晶顯示器件連接，另一面裝配所需要的驅(qū)動器和控制器以及驅(qū)動所需的分壓電路。 第 6腳： EN端為使能 端，當 E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令，接單片機的 。C(寬溫 ) (Tstg)： 55～ 125176。只要按一下某一個鍵，就能產(chǎn)生這個鍵的代碼，這種鍵盤使用比較方便，需要 編寫的鍵盤輸入程序也比較簡單。比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。 V C CK 1 4K 1 3K 1 2K 1 1K 1 0K9K8K7K6K5K4K3K2K 1 6K 1 5K1K e y 0K e y 1K e y 2K e y 3K e y 4K e y 5K e y 6K e y 7R 1 2 1KR 1 1 1KR 1 0 1KR9 1K 圖 48 矩陣鍵盤示意圖 20 在檢測是否有鍵按下時，先使 4條列線輸出低電平，然后讀取 4條行線的狀態(tài)，如果全部為高電平則表示沒有任何鍵被按下；如果有任一鍵被按下，由于行線是弱上拉至 Vcc，則行線上讀到的將是一個非全 “1”的值。如果 4條列線沒有輸出低電平，則盡管鍵被按下，仍然不能從行線讀到 “0”。邊界掃描鏈屬于數(shù)據(jù)寄存器中很重要的一種。對于芯片的輸入管腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把信號 (數(shù)據(jù) )加載倒該管腳中去；對于芯片的輸出管腳，也可以通過與之相連的邊界掃描寄存器 “捕獲 ”(CAPTURE)該管腳上的輸出信號。 TAP總共包括 5個信號接口 TCK、 TMS、 TDI、 TDO和RST ：其中 4個是輸入信號接口和另外 1個是輸出信號接口。 TMS在 IEEE 要求的。不過這個信號接口在 IEEE ，并不是強制要求的。 IAR Embedded Workbench提供一個嵌入式開發(fā)的完整集成環(huán)境 。 IAR Embedded Workbench 生成的可以執(zhí)行代碼可以運行于更小尺寸、更低成本的 微 處理器之上，從而降低產(chǎn)品的開發(fā)成本。 和其他的調(diào)試軟件一樣，程序通過了編輯、編譯、連接之后就進入了調(diào)試階段。主機將代碼通過 JTAG仿真器下載到目標系統(tǒng)的Flash中運行。 f)在軟件模擬調(diào)試時基本操作與硬件仿真基本相同。編譯器與 MSP430 IAR系統(tǒng)匯編一起提供，與它集成在一起，共享連接器和庫管理工具。 性能： 。 目標支持： 。可以使用如下外圍模塊變量定義： Sfrb P1IES=0X24H Sfrb P1DIR=0X22H Sfrw ADC12CTL1=0X01A2H 經(jīng)過定義，以后可以直接通過對應的符號訪問這些寄存器。 浮點運算符 (+、 、 *、 /)的精度近似為 7位十進制數(shù)。該地址處寄存器可以符號化被尋址，但沒有分配存儲器空間 。 。 ，多達 255個有效字符。相反地，當處理器要寫入一個數(shù)據(jù)到一個存儲器映射區(qū)域時，一個 CSPY宏函數(shù)可