【正文】 430單片機(jī)的工作原理，特別是定時(shí)器 A 的工作原理，同時(shí) 培養(yǎng)了我獨(dú)立分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，這為我 將來(lái)的發(fā)展提供了更多的機(jī)會(huì)。 腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自行車(chē)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。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。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)。但是本次設(shè)計(jì)由于僅32 智能型自行車(chē)速 度表 更多專(zhuān)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)。 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。30 智能型自行車(chē)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。脈沖發(fā)生源的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖 [10]。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。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(xiě) LCD顯存對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)，就能改變 LCD 的顯示內(nèi)容。 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。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。全系列的 MSP430 單片機(jī)都具有 JTAG 接口。本次設(shè)計(jì)采用的是 4MUX 驅(qū)動(dòng)方式。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。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。供外圍模塊使用。 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。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。在本設(shè)計(jì)中，電源 電路如下圖 所示。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。 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。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(chē)速度表 更多專(zhuān)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(mén)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(chē)速度表 第四 章 速度表 的 硬件電路設(shè)計(jì) 概述 自行車(chē)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)。 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。 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]。 14 智能型自 行車(chē)速度表 更多專(zhuān)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(chē)的速度，首先要解決的是采樣的問(wèn)題。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。 COM 為液晶片的公共端， S為液晶片的段碼端。 0：禁止中斷 ； 1：允許中斷。其中斷標(biāo)志分別為 ~。用戶(hù)不能對(duì)它進(jìn)行寫(xiě)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)。這里， PX 代表P1 或 P2。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。利用該標(biāo)志位周期性取反可以做出屏幕閃爍的效果。 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 。具體數(shù)據(jù)如下表 所示 所示。 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。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。 0：沒(méi)有中斷請(qǐng)求； 1：有中斷請(qǐng)求。 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。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。此時(shí) TAR計(jì)數(shù)器啟動(dòng)，開(kāi)始計(jì)數(shù)。 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。 (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。 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]?？梢员粡V泛用在各種協(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。 第三，利用 MSP430 單片機(jī)的超低功耗特性，讓一些新的微弱能源為單片機(jī)系統(tǒng)供電成為可能。 首當(dāng)其沖的是便攜式設(shè)備，隨 著便攜式設(shè)備不斷向小型化、輕量化、高精度、功能復(fù)雜化的發(fā)展方向，要求縮小電池體積、提高運(yùn)算和處理能力、提高精度， 第二章 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 3 更多專(zhuān)業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 與此同時(shí)還要求集成度不斷提高，成本不斷下降。這種存儲(chǔ)機(jī)制可以很方便地實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)甚至遠(yuǎn)程升級(jí)功級(jí)代碼，將升級(jí)所需的代碼復(fù)制到 RAM 區(qū)，再擦除整個(gè)代碼區(qū)，然后運(yùn)行 RAM 去的升級(jí)代碼，最后將新版本的固件燒寫(xiě)到 Flash 區(qū)，就實(shí)現(xiàn)了固件更新。 第三， MSP430 單片機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu)，每一種模塊（內(nèi)部資源）都具有獨(dú)立而完整的結(jié)構(gòu)，在不同型號(hào)的單片機(jī)中，同一種模塊的使用方法和寄存器都是相同的。隨后靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)允許軟件設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘，但是在晶體振蕩器座位系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生故障時(shí)， DCOCLOCK 會(huì)自動(dòng)作為系統(tǒng)時(shí)鐘以保證系統(tǒng)的正常工作 [3]。另外該系列某些型號(hào)采用了硬件乘法器，大大增強(qiáng)了數(shù)據(jù)處理能力和運(yùn)算能力 [1]。繼而具體介紹了自行車(chē)的速度表的硬件設(shè)計(jì)，包括傳感器的選擇、單片機(jī)的選擇、顯示電路的設(shè)計(jì)；然后闡述了該自行車(chē)速度表的軟件設(shè)計(jì)，包括數(shù)據(jù)處理子程 序的設(shè)計(jì)、顯示程序的設(shè)計(jì)；最后針對(duì)設(shè)計(jì) 過(guò)程遇到的問(wèn)題進(jìn)行了具體說(shuō)明與分析， 并 對(duì)本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)。首先在騎行中不產(chǎn)生污染，另外從保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)等因素看，自行車(chē)在我國(guó)仍然是最佳出行方式之一。 本文針對(duì)這一問(wèn)題，介紹一種智能型自行車(chē)速度表的設(shè)計(jì)。 然后 ，詳細(xì)介紹了智能型自行車(chē)速度表的硬件電路設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)。 現(xiàn) 在 速度表的設(shè)計(jì)多數(shù)由機(jī)械式或模擬數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，都存在體積大，精度低、不直觀、功耗大等缺點(diǎn)。 第二章 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 3 更多專(zhuān)業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 第二章 單片機(jī)原理及應(yīng)用 MSP430 系列超低功耗單片機(jī) 簡(jiǎn)介 MSP430 系列超低功耗單片機(jī)的特點(diǎn)可以歸納如下： (1) 低電壓、超低功耗。 (4) 豐富的片內(nèi)外設(shè)及其多樣化組合 。將 CPU、外圍功能模塊、休眠喚醒機(jī)制三者所需的始終獨(dú)立，而且可以通過(guò)軟件設(shè)置時(shí)鐘分頻、倍頻系數(shù)，為不同速度的設(shè)備提供不同速度的時(shí)鐘，而且可以隨時(shí)將某些暫時(shí)不工作模塊的時(shí)鐘關(guān)閉。此外， TI 公司每年都會(huì)新推出新系列、新型號(hào)的單片機(jī)、以及新的模塊。利用 MSP430 單片機(jī)，可以單芯片完成模擬信號(hào)的產(chǎn)生、變換、放大、采樣、處理等任務(wù)。很多情況下，用MSP430 單片機(jī)可以“單芯片”完成設(shè)計(jì)方案，這對(duì)提高產(chǎn)品集成度、提高生產(chǎn)效率、降低成本有著很大的幫助。 第四， MSP430 單片機(jī)內(nèi)部集成的各種模擬設(shè)備性能優(yōu)異，如 ADC 最高可達(dá)16 位， DAC 可以達(dá) 12 位，在各種高精度測(cè)量，控制領(lǐng)域都可以發(fā)揮作用。4 智能型自行車(chē)速度表 (2) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)方面。以上各塊定時(shí)器資源可作多種組合使用，以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的功能。定時(shí)器控制寄存器 TACTL 中包含定時(shí)器及其操作的控制位。 (1) 停止模式。當(dāng) MC0=0， MC1=1 時(shí)，定時(shí)器為連續(xù)計(jì)數(shù)模式。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到 TACCR0 寄存器中的值后，計(jì)數(shù)值開(kāi)始遞減；當(dāng)遞減至 0 后，計(jì)數(shù)值又遞增，如此周而復(fù)始。 0： 禁止中斷； 1： 允許中斷。當(dāng)捕獲事件發(fā)生時(shí)，硬件自動(dòng)將計(jì)數(shù) 器 TAR 中的值拷貝到 TACCR 寄存器中去，同時(shí)將 TACCIFG 標(biāo)志置位。 第二章 單片機(jī)的原理及應(yīng)用 7 更多專(zhuān)業(yè)文檔盡在我主頁(yè) 定時(shí)器 A 的 中斷 定時(shí)器 A 中斷可由以下 4 種事件產(chǎn)生： 1 主計(jì)數(shù)值計(jì)滿(mǎn)（或計(jì)至 TACCR0）后復(fù)位， TAIFG 標(biāo)志被置 1。在通用中斷使能（ GIE） 置位且定時(shí)器的中斷使能位置位的情況下（如 TAIE 置位），如果 3 種中斷中的某個(gè)標(biāo)志置位（如 TAIFG 置位），則定時(shí)器向 CPU 申請(qǐng)相應(yīng)的中斷（如定時(shí)器溢出中斷）。 MSP430 系列 液晶驅(qū)動(dòng)模塊主要特點(diǎn)如下： （ 1） 具有顯示緩存器，并可以作為一般存儲(chǔ) 器 （ 2） 段輸出端口可以作為通常輸出端口使用 （ 3） 驅(qū)動(dòng)頻率 由 ACLK 經(jīng)基本定時(shí)器產(chǎn)生 （ 4） 所需的 SEG、 COM 信號(hào)自動(dòng)產(chǎn)生 （ 5） 具有 4 種驅(qū)動(dòng)方法 （ 6） 多種掃描頻率 液晶驅(qū)動(dòng)模塊寄存器是由一個(gè) LCD 控制寄存器和 20 個(gè) LCD 存儲(chǔ)器組成的，結(jié)構(gòu) 如下表 所示 表 LCD 液晶驅(qū)動(dòng)模塊寄存器 寄存器 縮寫(xiě) 寄存器類(lèi)型 地址 初始狀態(tài) 控制寄存器 LCDCTL 讀 /寫(xiě) 09H PUC 后復(fù)位 存儲(chǔ)器 1~20 LCDM1~20 讀 /寫(xiě) 091H~0A4H 不變 LCD 控制寄存器 (LCDCTL)定義了對(duì)液晶的各種操作。 1 LCD 時(shí)序發(fā)生器和 R33 關(guān)閉， COM 線與段驅(qū)動(dòng)端將按照液晶顯存的數(shù)據(jù)輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)。它同時(shí)也控制著LCD 偏壓發(fā)生器，結(jié)果是一旦單片機(jī)進(jìn)入 LPM4 休眠模式， LCD 模塊的偏壓發(fā)生器也被關(guān)閉。 端口的功能 ： (1) P1， P2 端口： I/O 端口，具有 中斷功能 ,其他片內(nèi)外設(shè)功 能如定時(shí)器、比較器； (2) P3~P6 端口： I/O 端口， 其他片內(nèi)外設(shè)功能如 SPI、 UART 模式， A/D 轉(zhuǎn)換等； (3) S， COM 端口： I/O,驅(qū)動(dòng)液晶。 8 位再 PUC 后都被復(fù)位。該寄存器為 I/O 端口的輸出緩沖寄存器，再讀取時(shí)輸出緩存的 內(nèi)容與引腳方向定義無(wú)關(guān)。 (5) PXIES：中斷觸發(fā)沿選擇寄存器。 PXSEL 用來(lái)選擇引腳的 I/O 端口功能與外圍模塊功能?；舅悸?，就是通過(guò)干簧管產(chǎn)生脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò) MSP430FE427 單片機(jī)進(jìn)行處理后再 將速度顯示出來(lái) [7]。 2 對(duì)相鄰兩次中斷之間的間隔時(shí)間計(jì)時(shí)。 常用的測(cè)速元件有紅外對(duì)管、開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器、干簧管。干簧管 的優(yōu)點(diǎn)是成本低廉和安裝簡(jiǎn)易，缺點(diǎn)不夠穩(wěn)定。下圖 為干簧 管結(jié)構(gòu)圖 。車(chē)輪每轉(zhuǎn)一圈，干簧管吸合一次， 輸出一個(gè)低電平脈沖信號(hào)。 通過(guò)兩種方案電路圖的比較，由于方案 2 接入了上拉電阻而使得脈沖電路較穩(wěn)定，因此在本次設(shè)計(jì)中，脈沖信號(hào)發(fā)生電路選擇方案 2 的電路。 雖然是按照固定電壓值來(lái)設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠科骷螅湍塬@得各種不同的電壓和電流。 C1 為 1117 的輸入旁路電容， C2 為輸出電容，該輸出電容對(duì)于保持輸出電壓的穩(wěn)定性起著非常重要的作用。 DCO 的振蕩