【文章內(nèi)容簡介】 ash型，但該系列單片機具有代碼保護功能，通過使用代碼保護計數(shù)，就可以防止程序被讀出來進行拷貝，從而起到保護知識產(chǎn)權(quán)的目的。 現(xiàn)在的很多設(shè)備一般都有與外部連接的通信接口，這些通訊口主要用于對設(shè)備軟件的升級，或者為了適應(yīng)環(huán)境的變化，更換程序，也可以用作數(shù)據(jù)的讀取（例如抄表）。 脈沖發(fā)生電路 本模塊實現(xiàn)四路脈沖的輸出。輸出脈沖周期與占空比可調(diào)，周期能達 1 微秒到十幾秒。同時可以控制 要輸出脈沖的個數(shù)。 該功能主要是通過 MSP430F169 的 Timer_A ,Tiemr_B 來實現(xiàn)的。定時器 A和定時器 B都能產(chǎn)生定時脈沖或 PWM（脈沖調(diào)制）信號，沒有軟件帶來的誤差，而MSP430 多功能測試儀設(shè)計 － 12－ 且方便控制，又由于 MSP430 是 16 位單片機，亦能達到一定的精度。其輸入的時鐘可以有多種選擇，可以是慢時鐘，快時鐘，以及外部時鐘。它們有完善的中斷服務(wù)功能。 4種計數(shù)功能選擇， 8 種輸出方式選擇。 本功能我是采用定時器 A 和 B 的增計數(shù)模式，輸出模式 7來實現(xiàn)的。 增計數(shù)模式：捕獲 /比較寄存器 CCR0用作 Timer_A增計數(shù)模式的 周期寄存器， 圖 2— 3 增計數(shù)模式時的輸出實例 因為 CCR0 為 16 位寄存器，所以該模式適用于定時周期小于 65536 的連續(xù)計數(shù)情況。計數(shù)器 TAR 可以增計數(shù)到 CCR0 的值，當(dāng)計數(shù)值與 CCR0 的值相等（或定時器值大于 CCR0 的值）時，定時器復(fù)位并從 0開始重新開始計數(shù)。 增計數(shù)輸出模式 7：輸出電平在 TAR 的值等于 CCRx 時復(fù)位，當(dāng) TAR 的值等于 CCR 時置位 0。這一點時設(shè)計本功能的基礎(chǔ)。 由圖 2－ 3 可以明顯的看出模式 7 可以輸出周期行的脈沖波。脈沖的周期為CCR0/CLK，而脈沖的寬度為 CCRx/CLK（ CLK 為定時器的工作時鐘）。我們可以通過改變 CCR0 的值來改變脈沖的周期，通過改變 CCRx 的值來改變脈沖的占空比。由于定時器 A和定時器 B為 16 位定時器，所以計數(shù)的范圍為 0～ 65535。所以脈沖的周期范圍為 1/CLK～ 65535/CLK。因為定時器的工作時鐘可以有多種選擇，可是慢時鐘，快時鐘，所以輸出的脈沖的周期范圍亦可達 1微秒到十幾秒。各脈沖的輸出幅值為單片機的電源電壓。 脈沖測量電路 本模塊實現(xiàn)對方波脈沖的測量。可測量脈沖的周期、占空 比、脈沖的個數(shù)?？蓽y量脈沖的周期范圍從 1us～ 。 定時器 A 和定時器 B 具有捕獲 /比較功能，這是用來實現(xiàn)脈沖測量的基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計（論文） － 13－ MSP430F169 的定時器 B 的七個輸入口都有捕獲 /比較功能。 Timer_B 有多個相同的捕獲 /比較模塊，為實時處理提供靈活的手段，每個模塊都可以用于捕獲事件發(fā)生的時間或產(chǎn)生的時間間隔。當(dāng)發(fā)生捕獲事件或定時時間到達時將引起中斷。當(dāng)發(fā)生捕獲條件時，將 TAR 的值寫入捕獲寄存器，我們可以選擇捕獲條件：上升沿捕獲，下降沿捕獲或者上升沿下降沿都捕獲。 當(dāng)捕獲完成后，中斷標(biāo)志 位 CCIFGx 被置位。如果總中斷允許位 GIE 允許，相應(yīng)的中斷 CCIEx 也允許，則將產(chǎn)生中斷請求。 設(shè)置定時器 B 相應(yīng)口為第二功能模式，計數(shù)值清零。設(shè)置定時器計數(shù)模式為增計數(shù)，選擇捕獲模式。首先設(shè)置其上升沿捕獲，然后進入中斷，中斷程序中 將下一次捕獲條件變成下降沿捕獲，同時記錄當(dāng)前計數(shù)值送全局變量 TA_T，溢出計數(shù)值全局變量 MEN_1 清零，當(dāng)下降沿捕獲時重新把捕獲條件該位上升沿捕獲，記錄發(fā)生下降沿捕獲發(fā)生時的 TAR 值送變量 TA_K，這樣可以計算出脈沖的寬度 TB_K=（ TA_K+MEN_1TA_T） *CLK，加上 MEN_1 是考慮到可能在下降沿到來之前計數(shù)器可能溢出。因為定時器最大計數(shù)值為 0～ 65535，溢出后定時器將重新從 0開始計數(shù)，所以必須考慮溢出量；當(dāng)?shù)诙尾东@上升引的時候，將（當(dāng)前的計數(shù)值＋溢出量－上次發(fā)生上升沿捕獲時的計數(shù)值） CLK＝脈沖的周期。定時器的工作時鐘為 1MHZ。 R 1 41KV C CD5I N 4 1 48R 1 91KV C CD9I N 4 1 48D8I N 4 1 48R 1 11KS i n g l e i nD4I N 4 1 48D1I N 4 1 48D7I N 4 1 481234X S 104 P I NR 1 21KR 2 01KR 2 21KP 4. 4P 4. 5P 4. 3 圖 2— 4 脈沖輸入保護電路 Timer_A 中的每個捕獲模塊都可以用于捕獲事件發(fā)生的時間，它為實時處理提供了靈活的手段，所以可以輕松的測量脈沖的周期、占空比、個數(shù)等。由于Timer_B 與 Timer_A 具有相同的功能， 又考慮到整體的電路的實現(xiàn)，所以本設(shè)計中就選用帶有 Timer_B 捕獲功能的 、 、 引腳作為脈沖測量輸入口。 同時，在每路脈沖測量輸入口上加兩個 IN4148 二極管構(gòu)成簡單的保護電路可以起保護單片機的作用， 利用二極管的導(dǎo)通狀態(tài)實現(xiàn)限幅的作用， 以防待測脈沖電壓幅度過高或者是過低時對單片機產(chǎn)生破壞，電路中的 1K 的電阻起限流的作用。 電路圖如圖 2— 4所示。圖中三路的任何一路都可以進行脈沖的測量。 串口通訊電路 在微機測控系統(tǒng)中，用作上位機的 PC 機系統(tǒng)與用作下位機的單片機之間經(jīng)常要進行信息交換。目前的主流單片機和 PC 機內(nèi)部均帶有串行口，因而兩者之MSP430 多功能測試儀設(shè)計 － 14－ 間的通信可通過串行口完成。 MSP430 系列的每一種型號都可以實現(xiàn)串行通信功能。本設(shè)計所選用的MSP430F169 芯片包含兩個 USART 模塊（ USART0 和 USART1）。 電平轉(zhuǎn)換 在不同的數(shù)字系統(tǒng)中，其電平標(biāo)準(zhǔn)是不同的。該設(shè)計中就包括了 TTL 電平標(biāo)準(zhǔn)和 RS232 電平標(biāo)準(zhǔn)，要實現(xiàn)兩個標(biāo)準(zhǔn)的正常通信，必須進行電平轉(zhuǎn)換。該設(shè)計采用使用簡單的 SP3222E 芯片。 一片 SP3222E 芯片可完成 2 路 TTL/CMOS ～ RS232 的電平轉(zhuǎn)換和 2 路RS232 ～ TTL/CMOS 的電平轉(zhuǎn)換。 本系統(tǒng)使用 MSP430 的 UART0 進行數(shù)據(jù)的傳送，要使用 UART0 需要對它做一些基本的設(shè)置，這個跟其他的 MCU 也差不多，主要就是波特率，數(shù)據(jù)格式， MSP430的波特率發(fā)生器還有一個修正器，以減小波特率和實際傳送數(shù)據(jù)速度的誤差，我們選擇波特率工作在 115200bps（考慮到需要較快的傳輸輸率）， 8 位數(shù)據(jù)位 ,1位停止位，表示不使用奇偶校驗，停止位是一位。在實際設(shè)計中把 UART0 設(shè)置好以后，就把數(shù)據(jù)寫入 SBUF 里面，讓串口把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。本 數(shù)據(jù)傳輸模塊采用RS— 232 通信方式，實現(xiàn)與 PC 機以及其他設(shè)備的通信。 利用 MSP430F169 的兩個 USART 模塊，即 USART0 和 USART1 實現(xiàn)與 PC 以及其它單片機的異步數(shù)據(jù)傳輸。 在這個系統(tǒng)中使用 RS－ 232 異步通訊，主要從以下幾方面予以考慮： 1) 傳送數(shù)據(jù)的流量不太大， RS－ 232 很合適。 2) 需要傳送數(shù)據(jù)的距離比較近，工作環(huán)境也比較好，沒有強烈的電磁干擾，所以使用異步的方式進行傳送。 3) 主要還考慮到實現(xiàn)的難易程度，在這么多種方式中 RS－ 232 異步方式是最簡單的，而且其電平轉(zhuǎn)換芯片也比 較便宜。 串口通訊介紹 數(shù)據(jù)傳輸有兩種基本方式 :并行通信和串行通信。 并行通信比較簡單，根據(jù) CPU 字長和總線特點以及外設(shè)數(shù)據(jù)的寬度可分為不同位數(shù)的并行通信，如 8 位并行通信、 16 位并行通信等。并行通信的特點是數(shù)據(jù)每一位被同時傳輸出去或接收進來。與并行通信不同，串行通信其數(shù)據(jù)傳輸是逐位傳輸?shù)?，因而相同條件下，比并行通信傳輸速度要慢。雖然串行通信較并行通信慢，但采用串行通信，不管發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)位數(shù)是多少，最多只需兩根導(dǎo)線，其一用于發(fā)送，另一根用于接收。根據(jù)串行通信的不同工作方式，還可將發(fā)送接收線合二 為一。在多字節(jié)數(shù)據(jù)通信中，串行通信與并行通信相比工程實現(xiàn)上造價低得多。因此，串行通信已被越來越廣泛地采用。尤其是，串行通信通過在信道中設(shè)立調(diào)制解調(diào)器中繼站等，可使數(shù)據(jù)傳輸?shù)降厍虻拿總€角落。目前，飛速發(fā)展的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (世界網(wǎng)、城市網(wǎng)、局域網(wǎng) )均為串行通信。串行傳輸有三種基本方式 :單工 (Simplex)，半雙工 (Half Duplex)和全雙工 (Full Duplex).串行通信有兩類 :異步串行通信和同步串行通信。 通訊設(shè)計 由于考慮到本測試儀與 PC 實現(xiàn)通信的同時要與別的 各種設(shè)備 實現(xiàn)通信，也就是說本測試儀要控制 PC 與其他 各種設(shè)備 的通信，并且可以方便測試儀實現(xiàn)自我通信，所以本設(shè)計中采用了兩個 RS－ 232 異步通訊模塊，并且 232 座一個采用9針，一個 9孔。此外，理論上升壓電容的選取是按圖 3— 8 上的 ，但我們在實際電路中選用 1μF 電容， ，串口通訊有時會不畢業(yè)設(shè)計（論文） － 15－ 正常。串口通信電路圖如圖 2— 5所示。電路中的電容 C1 C22 組成本模塊的濾波電路。 在本設(shè)計中，利用 MSP430F169 單片機中的 A/D 轉(zhuǎn)換器對 AD 輸入口的被測信號實現(xiàn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果存儲在 MSP430F169 內(nèi)部的 RAM 中，顯示時，經(jīng)MSP430F169 的 RS— 232 通信模塊將 MSP430F169 中儲存的數(shù)字信號傳送給 PC，然后由 PC 機上的上位機軟件進行 D/A 模擬轉(zhuǎn)換，并顯示出來。 162738495J8VDDEN1C 1 +2V+3C 1 4C 2 +5C 2 6V7D O U T 28R I N 29R O U T 210NC11D I N 212D I N 113NC14R O U T 115R I N 116D O U T 117GND18V C C19P W R D O W N20U4S P 3 2 2 2 E162738495J6( S E R I A L 1 )( S E R I A L 0 )1122C 1 31 U FC 1 21 U FC 1 41 U FC 1 51 U F C 1 8104C 2 21 0 u F / 1 6 VP 3 .5P 3 .4P 3 .6P 3 .7 圖 2— 5 串口通信電路 LCD 點陣顯示電路 由本設(shè)計的顯示要用到較多的漢字，并且考慮到更好的人機對話所以選用LCD12864BSBO 點陣作為顯示。 LCD 點陣 LSD12864 BSBO 特性： LSD12864BSBD 是一低功耗的點陣圖形式 LCD 模塊。其特性如下： 顯示格式： 128 點（列 ） 64 點（行）。 顯示類型： STN 黃綠模式、半反半透、 6:00 視角、正向顯示。 驅(qū)動方式： 1/64 占空比。 易與 16 位的 MPU 相連。 多功能指令。 加電自動復(fù)位。 控制芯片： KS0107B、 KS0108B。 EL背光源： AC 110V、 400HZ。 工作電壓：＋ ? 。 LSD12864BSBD 可以直接跟 MSP430 連接，無需經(jīng)外電路電平轉(zhuǎn)換，簡化了外圍電 路，節(jié)省了電路板有限的空間資源。其中， LCD 的 1 20 兩個引腳是懸空的。這兩個引腳是用來控制背光 LED 的亮與滅，由于這里沒有用到背光 LED 也就省去了這兩個引腳。實際中 LCD 供電為 （跟單片機電源一樣），經(jīng) LCD 內(nèi)部升壓后， 18 腳輸出 電壓，通過外接的可變電阻 R3 來調(diào)節(jié) 3 腳的電壓，從而達到控制 LCD 顯示對比度的作用。 注意： LCD 在調(diào)試時，應(yīng)當(dāng)先把可變電阻 R3調(diào)到最右端，也就是輸入電壓最低，以防止輸入電壓過高，燒壞 LCD。 MSP430 多功能測試儀設(shè)計 － 16－ LSD12864BSBD 與 MSP430 具體的連接關(guān)系如下： —— 4； —— 5； —— 6； —— 7； —— 8； —— 9； —— 10； —— 11； —— 12； —— 13； —— 14； —— 15； —— 1