【文章內(nèi)容簡介】 （ 2） LFXT1 接低頻振蕩器。典型為接 32768HZ 的時鐘振蕩器，此時振蕩器不需要接負(fù)載電 容。也可以接 450KHZ~8MHZ 的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器，此時需要接負(fù)載電容。 第 8 頁 （ 3） XT2 接 450KHZ~8MHZ 的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器。此時需要接負(fù)載電容，不用時可以關(guān)閉。 低頻振蕩器主要用來降低能量消耗，如使用電池供電的系統(tǒng)，高頻振蕩器用來對事件做出快速反應(yīng)或者供 CPU 進(jìn)行大量運算。 的 3種時鐘信號： MCLK 系統(tǒng)主時鐘； SMCLK 系統(tǒng)子時鐘； ACLK 輔助時鐘。 （ 1） MCLK 系統(tǒng)主時鐘。除了 CPU 運算使用此時鐘以外，外圍模塊也可以使用。 MCLK 可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進(jìn)行 8分頻作為其信號源。 （ 2） SMCLK 系統(tǒng)子時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。 SMCLK 可以選擇任何一個振蕩器所產(chǎn)生的時鐘信號并進(jìn)行 8 分頻作為其信號源。 （ 3） ACLK 輔助時鐘。供外圍模塊使用。并在使用前可以通過各模塊的寄存器實現(xiàn)分頻。但 ACLK 只能由 LFXT1 進(jìn)行 8 分頻作為信號源。 PUC 復(fù)位后， MCLK 和 SMCLK 的信號源為 DCO， DCO 的振蕩頻率為 800KHZ。 ACLK的信號源為 LFXT1。 MSP430 內(nèi)部含有晶體振蕩器失效監(jiān)測電路，監(jiān) 測 LFXT1（工作在高頻模式）和 XT2 輸出的時鐘信號。當(dāng)時鐘信號丟失 50us 時，監(jiān)測電路捕捉到振蕩器失效。如果 MCLK信號來自 LFXT1或者 XT2，那么 MSP430自動把 MCLK的信號切換為 DCO，這樣可以保證程序繼續(xù)運行。但 MSP430不對工作在低頻模式的 LFXT1進(jìn)行監(jiān)測。 超低功耗 MSP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。 首先， MSP430 系列單片機(jī)的電源電壓采用的是 電壓。因而可 使其在 1MHz 的時鐘條件下運行時， 芯片的電流會在 200400uA 左右，時鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有 。 其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。在 MSP430 系列中有兩個不同的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)（ FLL 和 FLL+ ）時鐘系統(tǒng)或 DCO 數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。有的使用一個晶體振蕩器（ 32768Hz ） ， 有的使用兩個晶體振蕩器）。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。 由于系統(tǒng)運行時打開的功能模塊不同， 即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式（ AM ）和五種低功耗模式（ LPM0LPM4 ）。在等待方式下，耗電為 ， 在節(jié)電方式下，最低可達(dá) 。 步進(jìn)電機(jī) 本系統(tǒng)中步進(jìn)電機(jī)的主要作用是調(diào)整激光筆的位置，指向點光源。我們選的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)，型號是 56BYG250B0241， 步距角 ，相電流 第 9 頁 ，保持轉(zhuǎn)矩 *m，轉(zhuǎn)動慣量 180g*cm178。，重量 ，外形尺寸（ 56*56*45）mm。 本系統(tǒng)中我們選用的是 L298N驅(qū)動芯片， L298N是 ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動芯片。該芯片采用 15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá) 46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá) 3A，持續(xù)工作電流為 2A； 額定功率 25W。 內(nèi)含兩個 H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用 L298N芯片驅(qū)動電機(jī)，該芯片可以驅(qū)動一 臺兩相步進(jìn)電機(jī)或四相步進(jìn)電機(jī)， 也可以 驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。 步進(jìn)電機(jī)是數(shù)字控制電機(jī)，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)（簡稱 VR）、永磁式步進(jìn)電機(jī)（簡稱 PM）和混合式步進(jìn)電機(jī)（簡稱 HB） 。 （ 1） 兩相四拍的工作模式時序圖（如表 21所示）： 表 21 兩相四拍的工作模式時序圖 步進(jìn)電機(jī) 信號輸入 第一步 第二步 第三步 第四步 返回第一步 正轉(zhuǎn) IN1 0 1 1 1 返回 IN2 1 0 1 1 返回 IN3 1 1 0 1 返回 IN4 1 1 1 0 返回 反轉(zhuǎn) IN1 1 1 1 0 返回 IN2 1 1 0 1 返回 IN3 1 0 1 1 返回 IN4 0 1 1 1 返回 （ 2）控制換相順序 兩相四線 步進(jìn)電機(jī)的 四 拍工作方式，其各相通電順序為 (ABA’ － B’ )依次循環(huán)。 兩相四線 步進(jìn)電機(jī)的 八 拍工作方式，其各相通電順序為 :(A－ AB－ B－ BA’－ A’ － A’ B’ B’ － B’ A)。 （ 3）控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向 如果給定工作方式正序換相 通電，步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，如果按反序通電換相，則電機(jī)就反轉(zhuǎn)。 （ 4）控制步進(jìn)電機(jī)的速度 如果給步進(jìn)電機(jī)發(fā)一個控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個脈沖，它會再轉(zhuǎn)一步。兩個脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)得越快。調(diào)整單片機(jī)發(fā)出的脈沖頻率，就可以對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。 （注意：如果脈沖頻率的速度大于了電機(jī)的反 第 10 頁 應(yīng)速度，那么步進(jìn)電機(jī)將會出現(xiàn)失步現(xiàn)象）。 使 用 直流 /步進(jìn)兩用驅(qū)動器可以 驅(qū)動兩臺直流電機(jī)。 分別為 M1 和 M2。 引腳A， B 可用于 輸入 PWM 脈寬調(diào)制信號對電機(jī)進(jìn)行調(diào)速 控制。 （如果無須調(diào)速可將兩引腳接 5V，使電機(jī)工作在 最高速狀態(tài)，既將短接帽短接）實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)就更容易了，輸入信號端 IN1 接高電平輸入端 IN2 接低電平，電機(jī) M1 正轉(zhuǎn)。（如果信號端 IN1 接低電平， IN2 接高電平，電機(jī) M1 反轉(zhuǎn)。）控制另一臺電機(jī)是同樣的方式，輸入信號端 IN3 接高電平，輸入端 IN4 接低電平，電機(jī) M2 正轉(zhuǎn)。（反之則反轉(zhuǎn)）， PWM 信號端 A 控制 M1 調(diào)速， PWM 信號端 B 控制 M2 調(diào)速?？蓞⒖枷卤?22： 表 22 驅(qū)動兩臺直流電機(jī) 控制信號 電機(jī) 旋轉(zhuǎn)方式 控制端IN1 控制端IN2 控制端IN3 控制端IN4 輸入 PWM 信號改變脈寬可調(diào)速 調(diào)速端A 調(diào)速端B M1 正轉(zhuǎn) 高 低 / / 高 / 反轉(zhuǎn) 低 高 / / 高 / 停止 低 低 / / 高 / M2 正轉(zhuǎn) / / 高 低 / 高 反轉(zhuǎn) / / 低 高 / 高 停止 低 低 / / / 高 液晶顯示器 本系統(tǒng)中顯示器是用來顯示光敏三極管檢測到的信號，是需要顯示漢字的。所以我們選用的是 LCD 液晶顯示器，型號： FYD128640402B。 FYD128640402B是一種具有 4位 /8 位并行、 2 線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡 體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 128 64, 內(nèi)置8192 個 16*16 點漢字，和 128 個 16*8 點 ASCII 字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。可以顯示 8 4 行 16 16 點陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 : （ 1）低電源電壓（ VDD:++） （ 2）顯示分辨率 :128 64 點 （ 3）內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個 16 16 點陣漢字 (簡繁體可選 ) （ 4）內(nèi)置 128 個 16 8 點陣字符 第 11 頁 （ 5） 2MHZ 時鐘頻率 （ 6）顯示方式： STN、半透、正顯 （ 7）驅(qū)動方式： 1/32DUTY， 1/5BIAS （ 8）背光方式：側(cè)部高亮白色 LED，功耗僅為普通 LED 的 1/51/10 （ 9）通訊方式：串行、并口可選 （ 10）內(nèi)置 DCDC 轉(zhuǎn)換電路，無需外加負(fù)壓 （ 11）無需片選信號，簡化軟件設(shè)計 （ 12）工作溫度 : 0℃ +55℃ ,存儲溫度 : 20℃ +60℃ 第 12 頁 （如表 23所示） 表 23 并行接口引腳說明 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調(diào)整 4 RS(CS） H/L RS=“ H” ,表示 DB7DB0 為顯示數(shù)據(jù) RS=“ L” ,表示 DB7DB0 為顯示指令數(shù)據(jù) 5 R/W(SID) H/L R/W=“ H” ,E=“ H” ,數(shù)據(jù)被讀到 DB7DB0 R/W=“ L” ,E=“ H→ L” , DB7DB0 的數(shù)據(jù)被寫到 IR或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 8 DB1 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 9 DB2 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 10 DB3 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 11 DB4 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 12 DB5 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 13 DB6 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 14 DB7 H/L 三態(tài)數(shù)據(jù)線 15 PSB H/L H： 8 位或 4位并口方式， L：串口方式（見注釋 1） 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復(fù)位端，低電平有效（見注釋 2） 18 VOUT LCD 驅(qū)動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V）（見注釋 3） 20 K VSS 背光源負(fù)端（見注釋 3） *注釋 1：如在實際應(yīng)用中僅使用并口通訊模式，可將 PSB 接固定高電平，也可以將模塊上的 J8 和“ VCC”用焊錫短接。 *注釋 2：模塊內(nèi)部接有上電復(fù)位電路，因此在不需要經(jīng)常復(fù)位的場合可將該端懸空。 *注釋 3：如背光和模塊共用一個電源，可以將模塊上的 JA、 JK 用焊錫短接。 （ 1） RS， R/W 的配合選擇決定控制界面的 4種模式（如表 24 所示）： 表 24 四種模式 RS R/W 功能說明 L L MPU 寫指令到指令暫存器（ IR） 第 13 頁 L H 讀出忙標(biāo)志（ BF）及地址記數(shù)器（ AC）的狀態(tài) H L MPU 寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（ DR） H H MPU 從數(shù)據(jù)暫存器（ DR）中讀出數(shù)據(jù) （ 2） E 信號（如表 25所示） 表 25 E 信號 E 狀態(tài) 執(zhí)行動作 結(jié)果 高 —— 低 I/O 緩沖 —— DR 配合 /W進(jìn)行寫數(shù)據(jù)或指令 高 DR—— I/O 緩沖 配合 R進(jìn)行讀數(shù)據(jù)或指令 低 /低 —— 高 無動作 忙標(biāo)志 :BF BF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況 .BF=1表示模塊在進(jìn)行內(nèi)部操作 ,此時模塊不接受 外部指令和數(shù) 據(jù) .BF=0 時 ,模塊為準(zhǔn)備狀態(tài) ,隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù)。利用STATUS RD 指令 ,可以將 BF讀到 DB7 總線 ,從而檢驗?zāi)K之工作狀態(tài)。 字型產(chǎn)生 ROM（ CGROM） 字型產(chǎn)生 ROM（ CGROM）提供 8192 個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。 DFF=1 為開顯示（ DISPLAY ON),DDRAM 的內(nèi)容就顯示在屏幕上， DFF=0 為關(guān)顯示（ DISPLAY OFF)。 DFF 的狀態(tài)是指令 DISPLAY ON/OFF 和 RST 信號控制的。 顯示數(shù)據(jù) RAM（ DDRAM） 模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù) RAM提供 64 2個位元組的