【正文】 系列單片機(jī)是一個(gè) 16 位的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，在 1996 年問(wèn)世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開(kāi)發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系統(tǒng)中一顆耀眼的新星，受到國(guó)內(nèi)廣大科技人員的歡迎。它是把中央處理器（CPU）、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、輸入/輸出端口 （I/O）等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。特別是沿海地區(qū)的玩具廠等生產(chǎn)產(chǎn)品多數(shù)用到單片機(jī)，并不斷地輻射向內(nèi)地。五、主要研究?jī)?nèi)容需重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題及解決思路本系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)框圖如下圖一：MSP430F169D/A 轉(zhuǎn)換A/D 轉(zhuǎn)換鍵盤(pán)顯示電平轉(zhuǎn)換電路（3V 到 5V）JTAG仿真器復(fù)位電路晶振（32768和 8M）供電電路串口圖一、 16位單片機(jī)MSP430F169的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（一）具有上電復(fù)位功能 由于MSP430 具有極低的功耗，如果系統(tǒng)斷電后立即上電，系統(tǒng)中電容所存儲(chǔ)的電荷來(lái)不及釋放，此時(shí)系統(tǒng)電壓不會(huì)下降到最低復(fù)位電壓，因而MSP430不會(huì)產(chǎn)生上電復(fù)位，同時(shí) RET/NMI管腳也沒(méi)有足夠的電平使 MSP430復(fù)位，這樣系統(tǒng)斷電后立即上電，MSP430并沒(méi)有被復(fù)位。這些情況將引起數(shù)據(jù)丟失和元件損壞，另外用5V的器件來(lái)驅(qū)動(dòng) 3V的器件有很多不同情況,各種電路間的轉(zhuǎn)換電平也存在不同情況。七、工作的主要階段、進(jìn)度與時(shí)間安排八、指導(dǎo)教師審查意見(jiàn)基于 16 位單片機(jī) MSP430F169 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生：指導(dǎo)老師：【摘要】MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器(TI )1996年開(kāi)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 Signa1 Proessor)，為電池供電測(cè)量應(yīng)用提供了最終解決方案。s OPA333 which is zero drift operational amplifier. OPA333 is bined with highprecision product, micropower consumption and small package. OPA333 enlarges analog signal and reduces unwanted signal interference improving the stability. The simulation of the system interface is JTAG interface. It is Convenient to program online. The system uses MAX3221EAE () as a serial chip to plete the MCU and PC39。在單片機(jī)家族的眾多成員中，雖然 MSP430系列單片機(jī)推出時(shí)間不是很長(zhǎng)，但由于其卓越的性能，在短短幾年時(shí)間里發(fā)展極為迅速，應(yīng)用也日趨廣泛。 （3）產(chǎn)品更新速度快，開(kāi)發(fā)時(shí)間短，希望開(kāi)發(fā)工具簡(jiǎn)單、廉價(jià)、功能完善，特別是仿真工具要有延續(xù)性，能適應(yīng)多種 MCU，以免重復(fù)投資，增加開(kāi)發(fā)費(fèi)用。為實(shí)現(xiàn)低功耗, 應(yīng)盡可能多地將片外器件集成于同一個(gè)片上, 這樣便于一同暫停、一同休眠或部分運(yùn)行。首先，MSP430系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 電壓。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（AM）和五種低功耗模式（LPM0LPM4） 。其中，看門(mén)狗可以使程序失控時(shí)迅速?gòu)?fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，配合定時(shí)器，可以設(shè)計(jì)為 A/D轉(zhuǎn)換器；16 位定時(shí)器（Timer_A 和 Timer_B）具有捕獲/比較功能，大量的捕獲/比較寄存器，可用于事件計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、PWM 等；有的器件更具有可實(shí)現(xiàn)異步、同步及多址訪問(wèn)的串行通信接口，可方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的并行端口，最多達(dá) 6*8 條 I/O 口線；PP2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；12/14 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá)200kbps，能滿(mǎn)足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用；能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá) 160 段；實(shí)現(xiàn)兩路的 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換；硬件 I2C 串行總線接口，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器串行擴(kuò)展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用直接數(shù)據(jù)傳輸（DMA）模塊。而 MSP430 單片機(jī)是 16 位的單片機(jī)，采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，只有簡(jiǎn)潔的 27 條內(nèi)核指令，大量的指令則是模擬指令；眾多的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算。這也就是為什么 MSP430 系列產(chǎn)品和其中功能部件迅速增加的原因。要知道存儲(chǔ)空間是什么結(jié)構(gòu)的，是馮一紐曼結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)、代碼的地址數(shù)據(jù)線是復(fù)用的)還是哈佛結(jié)構(gòu)(地址數(shù)據(jù)線是分開(kāi)的),數(shù)據(jù)、代碼存放特點(diǎn)、方式等。因?yàn)镃語(yǔ)言不同于匯編，匯編一條指令的執(zhí)行時(shí)間很容易根據(jù)指令周期算出來(lái)，對(duì)于C語(yǔ)一言還需要測(cè)試。在工程設(shè)計(jì)中，有諸多變量，排量和壓力是其兩個(gè)最重要的參數(shù)。復(fù)位電路部分用來(lái)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位電路給系統(tǒng)調(diào)試帶來(lái)方便。仿真電路部分 因本系統(tǒng)使用的 MSP430F169 單片機(jī)是 FLASH 型。主程序?qū)纹瑱C(jī)進(jìn)行初始化，定義單片機(jī)時(shí)鐘和輸入輸出端口設(shè)置等工作。電源模塊是系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的重要組成部分，直接影響系統(tǒng)的精度和可靠性，輸出質(zhì)量高、穩(wěn)壓效果好、高效率和微功耗、可靠性強(qiáng)、微型化等是其設(shè)計(jì)原則。LCD1286412(黃色背光)是一款具有 4 位/8 位并行、 2 線或 3 線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國(guó)標(biāo)一級(jí)、二級(jí)簡(jiǎn)體中文字庫(kù)的點(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個(gè) 16*16 點(diǎn)漢字，和 128 個(gè) 16*8 點(diǎn) ASCII 字、方便的操作指令，可構(gòu)成全文人機(jī)交互圖形界面。這顆放大器可以使用單電源或雙電源操作，電壓范圍從 到 。這些引腳由二極管或分離元件接到Vcc ，為了避免元器件的損壞和數(shù)據(jù)的丟失，采用專(zhuān)用的電平轉(zhuǎn)換器SN74LVC4245A芯片，它是一個(gè)8bit寬度的雙向I/O 電平轉(zhuǎn)換器，BUS_ ，BUS_ A為5V數(shù)據(jù)連接芯片，其中DIR決定數(shù)據(jù)方向。方案四、用一復(fù)位芯片進(jìn)行復(fù)位。 電源電路的設(shè)計(jì) MSP430 系列的典型工作電壓是 ，而目前一個(gè)系統(tǒng)中的主電源電壓常常是 5V。在保證輸出穩(wěn)定電壓情況下，輸入電壓與輸出之間有著較小的電壓差。有一些 LDO 芯片還自帶有電源管理功能，可以工作在節(jié)電模式。用戶(hù)只需要加很少的外圍元件即可使用。表 41 4 種電源設(shè)計(jì)方案比較 比較項(xiàng)目?jī)?yōu) 點(diǎn) 缺 點(diǎn)低壓差線性溫壓器所需外部元件數(shù)目少，使用方便，成本低，紋波小，無(wú)電磁干擾。綜合比較以上幾種電源電路方案，根據(jù)其優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)選擇采用低電壓差線形穩(wěn)壓芯片（LDO）TPS76330，該芯片的輸出電壓為 ，輸出電流為150mA。電源模塊效率高(一般大于 85%)，輸入電壓范圍較寬，輸出功率大，使用方便，電磁干擾小。 【 方案四 】：利用電阻分壓利用電阻分壓是最簡(jiǎn)單的辦法，其原理如圖 44 所示。如采用開(kāi)關(guān)電源，例如LT1530，則效率可以達(dá)到 85% ～ 90%，功耗只有 2W 左右。在這個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，很大部分的功耗會(huì)發(fā)生在那個(gè)主要的電壓調(diào)整管身上，這是產(chǎn)生芯片主要功耗的地方( 其他電路相對(duì)較小很多)。面對(duì)低電壓電源的需求，許多電源芯片公司推出了低壓差線形穩(wěn)壓器 LDO（Low Dropout Regulator）。用復(fù)位芯片，雖然可靠性更高，但是造價(jià)高。方案二、在（1）的基礎(chǔ)上再接 的電容,電容的一端接地,可以使復(fù)位更加可靠。SP3220 芯片體積小且省電。如溫度和音頻信號(hào)。關(guān)斷電流為 1uA。MSP430F169 具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，是一款性?xún)r(jià)比極高的單片機(jī)，利用它作系統(tǒng)的控制核心，不僅極大地簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路，還大大提高了系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比。晶振電路部分晶振電路中提供了高速和低速兩個(gè)晶振電路，可給單片機(jī)內(nèi)部的不同模塊輸出 3 種不同頻率的時(shí)鐘。用的 MAX3221EAE 串口芯片，能很方便的與微機(jī)和外設(shè)等進(jìn)行串口通信。2 總體設(shè)計(jì)分析 硬件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 硬件系統(tǒng)框圖（如圖 21）MSP430F169D/A 轉(zhuǎn)換A/D 轉(zhuǎn)換鍵盤(pán)顯示電平轉(zhuǎn)換電路（3V 到 5V）JTAG仿真器復(fù)位電路晶振（32768和 8M）供電電路串口圖 21 硬件系統(tǒng)框圖 硬件系統(tǒng)框圖中各部分描述電源部分為整個(gè)系統(tǒng)模塊提供所需電源，和基于 89C51 單片機(jī)系列所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)不一樣的是，本系統(tǒng)各個(gè)器件所需電壓為 。這就需要通過(guò)自動(dòng)或手動(dòng)復(fù)位來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于將要擴(kuò)展的外圍模塊，應(yīng)了解其典型應(yīng)用電路，以便進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。對(duì)于MSP430 系列而言，由于引入了 FLASH 型程序存儲(chǔ)器和 JTAG 技術(shù)，不僅使開(kāi)發(fā)工具變得簡(jiǎn)便，而且價(jià)格也相對(duì)低廉，并且還可以實(shí)現(xiàn)在線編程。而 MSP430 系列單片機(jī)在低功耗方面的優(yōu)越之處，則是 89C51 系列不可比擬的。這種方式只需要一臺(tái) PC 機(jī)和一個(gè) JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。如果晶體振蕩器在用作 CPU 時(shí)鐘 MCLK 時(shí)發(fā)生故障，DCO 會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作。有的使用一個(gè)晶體振蕩器（32768Hz） ，有的使用兩個(gè)晶體振蕩器（一個(gè)為 32768Hz，另一個(gè)為高頻振蕩器） 。16 位的數(shù)據(jù)寬度、125us 的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法（如 FFT 等） 。④普遮使用混合信號(hào)(數(shù)字一模擬)相混合集成技術(shù)；用CMOS工藝將數(shù)字和模擬電路集成于同一個(gè)片上的技術(shù)已經(jīng)成熟, 有力地削減了片外的附加器件, 提高了性能和縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間。綜觀單片機(jī)的發(fā)展，以應(yīng)用需求為目標(biāo)，市場(chǎng)越來(lái)越細(xì)化，充分突出以“單片”解決問(wèn)題，而不像多年前以 MCS51/96 等處理器為中心，外擴(kuò)各種接口構(gòu)成各種應(yīng)用系統(tǒng)。由于單片機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類(lèi)型的單片機(jī)。本系統(tǒng)采用MAX3221EAE()或SP3220 作為串口芯片來(lái)完成單片機(jī)與 PC機(jī)的串口通信，使用Protel99SE完成硬件電路的設(shè)計(jì)，使用IAR Embedded Workbench 。（四）單片機(jī)與PC機(jī)的串口通信設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用了 MAX3221EAE() 的電解電容。第三是必須滿(mǎn)足的輸入轉(zhuǎn)換門(mén)限電平問(wèn)題。單片機(jī)最小系統(tǒng)是在以 MSP430 單片機(jī)為基礎(chǔ)上擴(kuò)展，使其能更方便地運(yùn)用于各種系統(tǒng)中，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度提高系統(tǒng)的性能技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。在單片機(jī)產(chǎn)生后，我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?，我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡(jiǎn)單的接口電路，核心部分只是由人為的寫(xiě)入程序來(lái)完成。1986 年在上海召開(kāi)了全國(guó)首屆單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用交流會(huì)，有的地區(qū)還成立了單片微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用 協(xié)會(huì)，那是全國(guó)形成的第一次高潮。要查閱資料必須借助學(xué)校圖書(shū)館和長(zhǎng)江大學(xué)維普網(wǎng)站、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)以及和相關(guān)導(dǎo)師的指導(dǎo)。任 務(wù) 書(shū) 批 準(zhǔn) 日 期 年 月 日 教 研 室 (系 )主 任 (簽 字 ) 任 務(wù) 書(shū) 下 達(dá) 日 期 年 月 日 指 導(dǎo) 教 師 (簽 字 ) 完 成 任 務(wù) 日 期 年 月 日 學(xué)生（簽名） 　畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 開(kāi)題報(bào)告題 目 名 稱(chēng):基于 16 位單片機(jī) MSP430F169 的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)題 目 類(lèi) 型: 院 (系) : 專(zhuān) 業(yè) 班 級(jí): 學(xué) 生 姓 名: 指 導(dǎo) 教 師: 輔 導(dǎo) 教 師: 開(kāi)題報(bào)告日期: 基于 16 位單片機(jī) MSP430F169 的數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：王能 工程技術(shù)學(xué)院指導(dǎo)教師：蔡昌新 電信學(xué)院一、題目來(lái)源實(shí)驗(yàn)室建設(shè)二、研究的目的和意義近年來(lái)隨著科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入。截止今日，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)飛速發(fā)展，我們上因特網(wǎng)輸入一個(gè)“單片機(jī)”的搜 索，將會(huì)看到上萬(wàn)個(gè)介紹單片機(jī)的網(wǎng)站，這還不包括國(guó)外的。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長(zhǎng)期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。MSP430 系列單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，成為在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱(chēng)為必不可少的器件，尤其是在日常生活中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。器件對(duì)加到輸入腳或輸出腳的電壓通常是有限制的。而未采用MAX232（5V） 。本系統(tǒng)不僅可以用于實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，方便電子愛(ài)好者對(duì)MSP430單片機(jī)的學(xué)習(xí)，還可以作為開(kāi)發(fā)板，為電子技術(shù)人員提供一個(gè)很好的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，提高對(duì)電子儀器儀表的開(kāi)發(fā)的可能性。 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也迅速地得到應(yīng)用。單片機(jī)系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一部分，主要集中在中、低端應(yīng)用領(lǐng)域（嵌入式高端應(yīng)用主要由 DSP、ARM、MIPS 等高性能處理器構(gòu)成） ，在這些應(yīng)用中，目前也出現(xiàn)了一些新的需求，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）以電池供電的應(yīng)用越來(lái)越多，而且由于產(chǎn)品體積的限制，很多是用鈕扣電池