【正文】 ....11 單片機的概念及特點 ..........................................................11 MSP430 系列單片機 ............................................................11 MSP430 單片機結(jié)構(gòu) ................................................................... 13 MSP430 結(jié)構(gòu)概述 ............................................................... 13 II MSP430CPU 結(jié)構(gòu)和特點 ................................................... 14 MSP430 存儲器結(jié) 構(gòu)和地址空間 ....................................... 15 本章小結(jié) ...................................................................................... 16 第 4 章 有害射線監(jiān)測器的硬件設(shè)計 ...................................................... 17 硬件原理框圖 .............................................................................. 17 MSP430F4250 簡介 ..................................................................... 17 I/O 端口 ........................................................................................ 20 端口 P1 和 P2...................................................................... 20 端口 P5 和 P6...................................................................... 22 定時器 .......................................................................................... 23 看門狗定時器 (WDT) ......................................................... 23 16 位定時器 A(Timer_A) .................................................... 24 液晶顯示 ...................................................................................... 27 段式 LCD 的基本原理 ....................................................... 27 MSP430 液晶驅(qū)動模塊 ....................................................... 27 鍵盤功能 ...................................................................................... 28 串行通信 ...................................................................................... 29 本章小結(jié) ...................................................................................... 30 第 5 章 有害射線監(jiān)測器的軟件設(shè)計 ...................................................... 31 MSP430 C 語言程序設(shè)計基礎(chǔ) .................................................... 31 脈沖計數(shù)程序設(shè)計 ...................................................................... 32 鍵盤程序設(shè)計 .............................................................................. 33 通訊程序設(shè)計 .............................................................................. 34 定時器程序設(shè)計 .......................................................................... 35 本章小結(jié) ...................................................................................... 36 結(jié) 論 .......................................................................................................... 37 參考文獻 .................................................................................................... 38 附錄 1 ......................................................................................................... 39 附錄 2 ......................................................................................................... 54 III 致謝 ............................................................................................................ 69 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 課題背景 環(huán)境監(jiān)測的概念及其發(fā)展 一 、 環(huán)境監(jiān)測的概念 環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學(xué)的一個重要分支，是環(huán)境科學(xué)的工具、手段。因此，環(huán)境分析實際上是分析化學(xué)的發(fā)展。 監(jiān)測手段和監(jiān)測范圍的擴大，雖然能夠說明區(qū)域性的環(huán)境質(zhì)量，但由于受采樣手段、采樣頻率、采樣數(shù)量、分析速度、數(shù)據(jù)處理速度等限制，仍不能及時地監(jiān)視環(huán)境質(zhì)量變化，預(yù)測變化趨勢，更不能根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)布采取應(yīng)急措施的指令。開展了優(yōu)化布點，統(tǒng)一監(jiān)測的方法，進行技術(shù)培訓(xùn)，實行分析人員 上崗合格證制，創(chuàng)建和評選了國家和省級優(yōu)質(zhì)實驗室，編輯出版了質(zhì)量保證手冊，從而保證了監(jiān)測工作質(zhì)量，達到監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、精密性、代表性、可比性、完整性的 QA 目標。 目前，全國共有專業(yè)、行業(yè)監(jiān)測站 4800 多個，其中環(huán)保系統(tǒng) 2200 多個監(jiān)測站，行業(yè)監(jiān)測站 2600 多個。某些元素的原子核不穩(wěn)定，內(nèi)部能夠自發(fā)地改變核結(jié)構(gòu)，從一種核變成為另一種核， 并放射出帶電的或者不帶電的粒子 (α、 β)或射線 (γ)，這種性質(zhì)稱為放射性衰變，簡稱放射性。 (2) 天然系列放射性核素：多數(shù)天然放射性核素在地球起源時就存在于地殼之中，經(jīng)過天長日久的地質(zhì)年代，母體和子體之間已達到放射性平衡，從而建立了放射性核素的系列。 (4) 放射性礦的開采和利用：在稀土金屬和其他共生金屬礦開采、提煉過程中，其三廢排放物中含有鈾、釷、氡等放射性核素，將造成所在局部地區(qū)的污染。 二、放射性監(jiān)測方法 環(huán)境放射性監(jiān)測方法有定期監(jiān)測和連續(xù)監(jiān)測。 本設(shè)計的任務(wù)、內(nèi)容和要求 本設(shè)計采用 MSP430 單片機對工作環(huán)境 中的γ射線進行檢測的裝置設(shè)計。應(yīng)用氣體電離原理的檢測器又可分為電流電離室、正比計數(shù)管和蓋革計數(shù)管 (GM 管 )三種。正比計數(shù)管給出的脈沖幅度正比于初級致電離粒子所消耗的能量，所以還可以用于能譜測量，但條件是初級粒子必須把其全部能量損耗在計數(shù)管的氣體之內(nèi)。 常見的蓋革計數(shù)管為一密閉的玻璃管 (長約 12cm，直徑約 )，中間一條細絲作為陽極，玻璃管內(nèi)壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì)或另外放進一金屬圓筒作第 2 章 放射性檢測儀器原理 9 為陰極，蓋革計數(shù)管內(nèi)充約相當于 1/5atm(約 20kPa)的惰性氣體氬，當氣體受輻照電離后，在工作電壓下產(chǎn)生微弱電流，再將其放大 710 ~ 1010 倍。 閃爍檢測器以其高靈敏度和高計數(shù)率的優(yōu)點而被用作測量 α輻照強度、β輻照強度、 γ 輻照強度。粒子射入元件后，產(chǎn)生電子 空穴對，從而得到可測量的脈沖電流。 硅半導(dǎo)體檢測器可用于 α 計數(shù)和測定 α 能譜及 β 能譜。單片機在設(shè)計上主要突出了控制功能，調(diào)整了接口配置，在單一芯片上制成了結(jié)構(gòu)完整的計算機，因此，單片機也稱 為微控制器 (MCU)。 MSP430 系列單片機具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，有及廣闊的應(yīng)用范圍。 四、 豐富的片內(nèi)外設(shè) MSP430 系列單片機的各成員都集成了較豐富 的片內(nèi)外設(shè)。開發(fā)語言有匯編語言和 C語言。 MSP430 的內(nèi)核 CPU 結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集和高透明的宗旨而設(shè)計的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的仿真指令。它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時鐘模塊，看門狗，定時器 A，定時器 B，比較器 A，串口 0、 1，硬件乘法器，液晶驅(qū)動模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換，端口，基本定時器， DMA 控制器等 ]8[ 。因此， RAM、 ROM 和全部外圍模塊都位于同一個地址空間內(nèi)，即用一個公共的空間對全部功能模塊進行尋 址。 但是 由于器件所屬型號的不同，存儲空間的分布也存在一些差異：程序存儲器容量不同，所以起始地址也不同；僅 FLASH 型有信息存儲器和引導(dǎo)存儲器，而且不同器件它們的地址不同；數(shù)據(jù)存儲器的末地址不一樣，中斷向量和 8 位、 16 位外圍模塊的內(nèi)容不同等。這些寄存器也分為字節(jié)結(jié)構(gòu)和字結(jié)構(gòu)，因此，地址空間 0100H~01FFH 留作安排字模塊，地址空間 0010H~00FFH 安排字節(jié)模塊，地址空間0000H~000FH 保存特殊功能寄存器，如表 31 所示。 其中采集數(shù)據(jù)傳感器采用專用傳感器（蓋格管）檢測現(xiàn)場有害射線含量，鍵盤選擇獨立式按鍵結(jié)構(gòu)， 設(shè)置 4 個按鍵，分別為功能選擇鍵和數(shù)值設(shè)定鍵。 TMS 用作裝置程序和測試的輸入口 TCK 測試時鐘。 (1) P1DIR， P2DIR P1 和 P2 端口方向選擇寄存器 相互獨立的 8 位分別定義了 8 個引腳的輸入 /輸出方 向。 可用所有包含目的操作數(shù)的指令修改，以達到改變 I/O 口狀態(tài)的目的。 (6)P1IFG， P2IFG P1 和 P2 端口中斷標志寄存器 該寄存器有 8 個標志位，標志相應(yīng)引腳是否有待處理中斷的信息，即相應(yīng)引腳是否有中斷請求。 每個端口的 4 個寄存器分別為： P5 和 P6 端口方向選擇寄存器 (PnDIR)，第 4 章 有害射線監(jiān)測器的硬件設(shè)計 23 輸入寄存器 (PnIN)，輸出寄存器 (PnOUT)，功能選擇寄存器 (PnSEL)。 看門狗定時器 (WDT) 看門狗定時器 (WDT)實質(zhì)上是一個定時器，其主要功能是：當程序發(fā)生故障時能使受控系統(tǒng)重新啟動。可直接讀取地址 120H 中的內(nèi)容，讀出數(shù)據(jù)低字節(jié)為 WDTCTL 的值，高字節(jié)始終為 69H。與其他定時器不同之處在于， WDT 最多只能定時 8 種和時鐘源相關(guān)的時間。 HOLD 停止看門狗定時器工作，降低功耗。 (4) 可實現(xiàn)串行通訊。 (2) 捕獲 /比較器：用于捕獲事件發(fā)生的時間或產(chǎn)生時間間隔，捕獲比較功能的引入主要是為了提高 I/O 端口處理事務(wù)的能力和速度。 ID1， ID0 輸入分頻選擇。 TAIFG 定時器溢出標志位。目前液晶顯示器可分成 3 大種類，分別是扭曲向列型 (Twisted Nematic，簡稱 TN)、超扭曲向列型 (Super Twisted Nematic，簡稱 STN)和彩色薄膜型 (Thin Film Transistors，簡稱 TFT)。輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，都要用到鍵盤。在本次設(shè)計中，根據(jù)具體應(yīng)用情況，選擇了 獨立 式鍵盤。 RS232主要用來定義計算機系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間接口的電氣特性