【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A/D轉(zhuǎn)換，其中8路屬于外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換，4路是對(duì)內(nèi)部參考電壓的檢測(cè)轉(zhuǎn)換，其中1路是接溫控的傳感電壓轉(zhuǎn)換，每一路都有一個(gè)可控制的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器，而且，參考電平和時(shí)鐘源都是可以選擇的，可以外部提供的。這給使用上帶來了很大的靈活性。原理上不同于一般積分和逐次比較等A/D轉(zhuǎn)換原理，它的輸入信號(hào)是加在A/D 的電容網(wǎng)絡(luò)上的，通過電容的充電來采樣信號(hào)進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換。其注意事項(xiàng)如下：由于MSP430FG439 是采用加載信號(hào)到電容上充電的采樣， 因此必須要給一定的采樣時(shí)間以能到達(dá)一定的精度和時(shí)間的不溢出，否則會(huì)出現(xiàn)時(shí)間溢出的中斷。據(jù)測(cè)定其采樣開始之后需要13個(gè)ADC12CLK周期延時(shí)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)是采用的單步才能比較精確的測(cè)量，在全速時(shí)需要延時(shí)才能測(cè)量，否則采樣結(jié)果為0 .在采樣結(jié)束和轉(zhuǎn)換的開始需要一個(gè)控制過程，這就是將ADC12CTL0的ENC和ADC12SC同時(shí)置“1，則表明采樣結(jié)束和轉(zhuǎn)換開始，在我們的測(cè)試中，是將ADC12CTL0的控制位重復(fù)了一次以達(dá)到開始轉(zhuǎn)換。輸入模擬電壓的轉(zhuǎn)換公式為NADC=4095由于低三位是電阻性的，因此精度上需要多次測(cè)量取平均值。如果采用外參考電壓，則不能認(rèn)為懸空為0v，而必須要加一個(gè)電壓，即使是0v也必須要加地，否則不能轉(zhuǎn)換。使用MSP430系列單片機(jī)片上AD采樣模塊，輸入信號(hào)電壓范圍最大0v～，在模擬信號(hào)輸入前就要通過調(diào)理電路使得信號(hào)符合要求。，具體接法是：Veref+腳接VCC，Veref腳及Vref+腳均懸空。 通信設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)心電信號(hào)的輸出并進(jìn)一步用于院方分析的依據(jù)，很有必要進(jìn)行通信接口的設(shè)計(jì)，為心電信號(hào)的輸出提供方便。 MAX242芯片簡(jiǎn)介該芯片各管腳介紹如下。EN：接收使能引腳。SHDN：低功耗控制管腳。C1+、C1：電壓增倍的充電電容的正極和負(fù)極。C2+、C2：倒置充電電容的正極和負(fù)極。V+、V：。T1OUT、T2OUT：RS232驅(qū)動(dòng)的輸出。T1IN、T2IN：TTL/CMOS的輸入。R1OUT、R2OUT：TTL/CMOS的輸出。R1IN、R2IN：RS232驅(qū)動(dòng)的輸入。進(jìn)過對(duì)該芯片的介紹，對(duì)RS232有了基本的認(rèn)識(shí)，下面介紹硬件電路的具體設(shè)計(jì)。 接口設(shè)計(jì)硬件的接口電路相對(duì)比較簡(jiǎn)單，主要就是串口的設(shè)計(jì)。在MSP430FG439單片機(jī)中有串口模塊，因此MSP430單片機(jī)很容易通過片內(nèi)的串口實(shí)現(xiàn)與MAX242芯片進(jìn)行接口，其連接圖如下： 通信接口由上圖可以看出，通過一個(gè)上拉電阻將SHDN管腳拉高，使該芯片一直處于工作狀態(tài)。如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過單片機(jī)來控制該管腳，工作的時(shí)候?qū)⒃摴苣_設(shè)置為低電平，需要處于低功耗的時(shí)候?qū)⒃摴苣_設(shè)置為高電平，這樣很容易實(shí)現(xiàn)控制。在管腳C1+、CC2+、CV+，以滿足相應(yīng)的充電泵的要求。管腳T1OUT、T2OUT、T1IN、T2IN、R1OUT、R2OUT、R1IN、R2IN分別是RS232轉(zhuǎn)換的輸入、輸出腳，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的TTL電平與上位機(jī)的接口電平的轉(zhuǎn)換。單片機(jī)電路主要是利用串口1（）與MAX242相接。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 芯片選型閃速存儲(chǔ)器(Flash Memory)是一類非易失性存儲(chǔ)器NVM（NonVolatile Memory)即使在供電電源關(guān)閉后仍能保持片內(nèi)信息。Flash Memory較傳統(tǒng)的EPROM相比較，有明顯的優(yōu)勢(shì)：可電擦除和可重復(fù)編程，成本低、密度大，其獨(dú)特的性能使其廣泛地運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括嵌入式系統(tǒng)，如PC、電信交換機(jī)、蜂窩電話、儀器儀表，同時(shí)還包括新興的語(yǔ)音、圖像、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類產(chǎn)品，如數(shù)字相機(jī)、數(shù)字錄音機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理（PDA) ，NOR和NAND是現(xiàn)在市場(chǎng)上兩種主要的非易失閃存技術(shù)。兩種技術(shù)應(yīng)用對(duì)比如下:大多數(shù)寫入操作需要先進(jìn)行擦除操作。NAND器件執(zhí)行擦除操作是十分簡(jiǎn)單的，而NOR則要求在進(jìn)行擦除前先要將目標(biāo)塊內(nèi)所有的位都寫為0。由于擦除NOR器件時(shí)是以64～128KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行一個(gè)寫入擦除操作的時(shí)間為5s，而擦除NAND器件是以8～32KB的塊進(jìn)行的，執(zhí)行相同的操作最多只需4ms，同時(shí)相應(yīng)的擦除電路更少。NAND flash的單元尺寸是NOR器件的一半左右。在NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是一百萬(wàn)次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬(wàn)次。NOR flash占據(jù)了容量為1～16MB閃存市場(chǎng)的大部分，而NAND flash 一般用在32～512 MB的產(chǎn)品當(dāng)中。上述特性說明了NOR主要應(yīng)用在代碼存儲(chǔ)介質(zhì)中，NAND適合于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，NAND在Compact Flash ，Secure Digital, PC Cards和MMC存儲(chǔ)卡市場(chǎng)上所占份額最大。另外NAND技術(shù)的閃存具有以下特點(diǎn):以頁(yè)為單位進(jìn)行讀和編程操作，每頁(yè)為512Byte或更高以塊為單位進(jìn)行擦除操作，每塊為16KB或32KB。具有塊編程和塊擦除的功能，其塊擦除時(shí)間是2ms。數(shù)據(jù)、地址采用同一總線，實(shí)現(xiàn)串行讀取。隨機(jī)讀取速度較慢且不能按字節(jié)隨機(jī)編程。芯片尺寸小，引腳少，是位成本(bit cost)最低的固態(tài)存儲(chǔ)器。芯片包含有失效塊，其數(shù)目最大可達(dá)到3～35塊( 取決于存儲(chǔ)器密度)。失效塊不會(huì)影響有效塊的性能，但設(shè)計(jì)者需要將失效塊在地址映射表中屏蔽起來。本設(shè)計(jì)選用NAND閃存作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。其代表芯片為K9F1208U0M。 所選存儲(chǔ)芯片（K9F1208U0M）的特性動(dòng)態(tài)心電圖機(jī)采樣率200Hz，AD精度為12 bit，以兩字節(jié)計(jì)。存儲(chǔ)芯片容量必須大于這個(gè)數(shù)值。K9F1208U0M是三星公司生產(chǎn)的，最大的存儲(chǔ)容量為64MB(64M8bit)，同時(shí)留有2048KB的共享空間?！?v，體積小，功耗低，按頁(yè)讀寫，每頁(yè)528Byte，按塊擦除，每塊16KB。其存儲(chǔ)器組織為：(64M+ 2048K )8bit，程序頁(yè):(512+l6K)Byte，塊擦除:(l6K +512)Byte。 K9F1208U0M引腳及連接說明K9F1208U0M采用48腳TSOP塑料小封裝。其中包括8個(gè)I/O口和8個(gè)控制端口。在CE＿N為低電平時(shí)，把WE＿N置低，地址、命令、數(shù)據(jù)都可以通過該端口寫入。數(shù)據(jù)在WE＿N上升沿被鎖存。CLE 和ALE分別用來控制對(duì)命令和地址的鎖存。由于MSP430單片機(jī)沒有數(shù)據(jù)總線，因此利用MSP430單片機(jī)的一般I/O口來模擬總線。由于MSP430單片機(jī)能通過端口的方向寄存器來設(shè)置端口的輸入輸出方向，因此能很好的完成總線的數(shù)據(jù)讀寫功能。MSP430單片機(jī)的一般I/O口與K9F1208U0M芯片的相應(yīng)控制線的接口相接，完成相應(yīng)的控制功能。 K9F1208U0M引腳功能引腳名稱引腳功能I/O(0～7)數(shù)據(jù)輸入/輸出CLE命令鎖存ALE地址鎖存CE芯片使能RE讀使能WE寫使能WP寫保護(hù)R/B準(zhǔn)備/忙Vcc電源（+~）Vss地NC無(wú)連接 液晶接口電路設(shè)計(jì)在便攜式智能儀器或手持設(shè)備等應(yīng)用中，人機(jī)界面是系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組成部分。由于液晶顯示器（LCD）具有功耗低、體積小、質(zhì)量輕、超薄等其他顯示器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于便攜式智能儀器或手持設(shè)備等產(chǎn)品中。液晶顯示器不僅可以顯示字符、數(shù)字，還可以顯示各種圖形、曲線及漢字，并且可以實(shí)現(xiàn)屏幕上下左右滾動(dòng)、動(dòng)畫、閃爍、文本特征顯示等功能，用途十分廣泛。本節(jié)介紹AGM12232G液晶模塊與單片機(jī)接口設(shè)計(jì)，由于液晶模塊與單片機(jī)的接口是通過液晶驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)的接口實(shí)現(xiàn)的。 驅(qū)動(dòng)芯片AGM12232G液晶模塊是信利公司的產(chǎn)品，該模塊供電電壓的典型值為3v，很適合工作電壓為3v的低功耗環(huán)境。該液晶模塊采用的驅(qū)動(dòng)芯片是兩片SED1520F0A，每一片該控制器可以驅(qū)動(dòng)16行80列。首先介紹其接口信號(hào)。SED1520F0A屬行列驅(qū)動(dòng)及控制合一的小規(guī)模液晶顯示驅(qū)動(dòng)芯片，單片機(jī)通過該驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示，因此該芯片的管腳信號(hào)大致分成兩類：?jiǎn)纹瑱C(jī)接口信號(hào)和液晶驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于液晶驅(qū)動(dòng)信號(hào)與單片機(jī)的具體處理無(wú)關(guān)，于是簡(jiǎn)單介紹其與單片機(jī)接口信號(hào)。D（0～7）：數(shù)據(jù)總線。A0：數(shù)據(jù)/指令選擇信號(hào)。當(dāng)A0為1時(shí)，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是數(shù)據(jù)；當(dāng)A0為0時(shí)，表示出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上的是指令或讀出的狀態(tài)。RES：接口時(shí)序類型選擇。當(dāng)RES為1時(shí)，操作時(shí)序?yàn)镸6800時(shí)序，其操作信號(hào)是CE和R/W；當(dāng)RES為0時(shí)，操作時(shí)序?yàn)镮ntel8080時(shí)序，操作信號(hào)是RD和WR。RD（CE）：當(dāng)操作時(shí)序是Intel8080時(shí)序時(shí)，該信號(hào)為讀，低電平有效；當(dāng)操作時(shí)序是M6800時(shí)序時(shí)，該信號(hào)為使能信號(hào)。WR（R/W）：當(dāng)操作時(shí)序?yàn)镮ntel8080時(shí)序時(shí)，該信號(hào)為寫信號(hào)，低電平有效；當(dāng)操作時(shí)序是M6800時(shí)序時(shí)，該信號(hào)為讀寫選擇信號(hào)。 液晶接口連接。 液晶接口引腳功能1017D0D7H/L數(shù)據(jù)總線6EE2H/L使能管腳，分別控制液晶模塊的兩個(gè)顯示區(qū)9R/WH/L讀寫控制管腳4A0H/L寄存器選擇管腳3VEE液晶對(duì)比度電壓2VDD電源電壓1VSS0電源地7RESL接口時(shí)序類型選擇管腳20BL+背光電源19BL0v背光地由前面的管腳介紹知道，接口電路非常簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)采用MSP430FG439單片機(jī)，、R/W、E1和E2管腳連接。單片機(jī)的P1口與液晶的數(shù)據(jù)總線進(jìn)行連接。 液晶接口電路圖 小結(jié)該小節(jié)設(shè)計(jì)了單片機(jī)周圍電路設(shè)計(jì)，從前端采集完信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行處理，并設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)芯片存儲(chǔ)心電數(shù)據(jù)，并設(shè)計(jì)了液晶顯示部分，實(shí)時(shí)顯示心率及心電波形。通信部分的設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)通行PC機(jī)提供了可能。5 心電信號(hào)控制、存儲(chǔ)及軟件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集中由TIMER0來對(duì)SMCLK的定時(shí)來計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)周期5000按照心電信號(hào)的頻率上限來確定采樣頻率為200Hz，采樣周期為5ms。每次由計(jì)數(shù)器中斷來啟動(dòng)AD0開始采樣一個(gè)數(shù)據(jù)。由于FLASH的寫操作是按頁(yè)來組織的，每一頁(yè)512Byte，在每?jī)蓚€(gè)數(shù)據(jù)采集之間有5ms，但寫一頁(yè)只需要2ms，因此在數(shù)據(jù)采集的間隙來存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)是安全的，不會(huì)有數(shù)據(jù)的丟失。數(shù)據(jù)采集過程涉及A/D初始化和定時(shí)器初始化，其程序代碼如下：void Init_ADC(void){P6SEL=0X07。 //ADC12CTL0 amp。= ～(ENC)。 //設(shè)置ENC為0，從而修改ADC12寄存器的值A(chǔ)DC12CTL1 |=CSTARTADD_0。 //轉(zhuǎn)換的起始地址為：ADCMEM0ADC12MCTL0=INCH_0。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A0ADC12MCTL1=INCH_1。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A1ADC12MCTL2=INCH_2。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A2ADC12MCTL3=INCH_3。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A3ADC12MCTL4=INCH_4。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A4ADC12MCTL5=INCH_5。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A5ADC12MCTL6=INCH_6。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A6ADC12MCTL7=INCH_7+EOS。//設(shè)置參考電壓分別為AVSS和AVCC，輸入通道為A7ADC12CTL0|= ADC12ON。ADC12CTL0|= MSC。ADC12CTL1|= CONSEQ_1。//轉(zhuǎn)換模式為多通道、單次轉(zhuǎn)換。ADC12CTL1|= ADC12SSEL_1。ADC12CTL1|= ADC12DIV_0。ADC12CTL1|=(SHP)。//SMCLK,時(shí)鐘分頻為1，采樣脈沖由采樣的定時(shí)器產(chǎn)生ADC12CTL0|= ENC；return。}void Init_TimerA(void){TACTL=TASSEL1 + TACLR。//選擇SMCLK,清除TARTACTL += ID1。TACTL += ID0。// 1/8 SMCLK CCTL0 = CCIE。//CCR0 中斷允許CCR0 = 4000。// 頻率為250HzTACTL |= MC0。//增計(jì)數(shù)模式return。 } 心電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)Flash存儲(chǔ)器是一種可在線進(jìn)行電擦寫，掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在線編程（燒寫）、擦除等特點(diǎn)，并且可由內(nèi)部嵌入的算法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash 在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。常用的Flash為8位或16位的數(shù)據(jù)寬度。檢錯(cuò):剛出廠的Flash中可能存在壞扇區(qū)，用久的Flash好扇區(qū)也可能變壞。為了保證讀寫數(shù)據(jù)的可靠性，必須對(duì)Flash扇區(qū)進(jìn)行檢測(cè)。Flash扇區(qū)的好壞標(biāo)志存在于第3區(qū)中的第24個(gè)Column，若扇區(qū)已壞，則標(biāo)志位數(shù)據(jù)不是FFH，設(shè)置一個(gè)錯(cuò)誤扇區(qū)的表，繼續(xù)掃描檢錯(cuò)flash，將壞扇區(qū)的標(biāo)號(hào)依次填入表中，將此表保存于flash存儲(chǔ)器中的第一個(gè)塊中（因?yàn)镾AMSUNG確保第一個(gè)塊能正確使用)，讀Flash: Flash分三個(gè)區(qū)，命令0X00，0X01和0X50可分別讀取第一，二，三區(qū)中的數(shù)據(jù)。過程為:選中Flash，通過I/O口寫入讀命令字，寫入所讀數(shù)據(jù)的地址，置讀信號(hào)有效(下降沿有效)，:開始?jí)K地址指針初始化校驗(yàn)標(biāo)志FFh?到達(dá)塊尾？結(jié)束更新壞塊表NOYESYES塊地址指針自加開始寫命令字00h寫地址數(shù)據(jù)寫命令字30h生成錯(cuò)誤校驗(yàn)碼出錯(cuò)?結(jié)束報(bào)錯(cuò)返回YESNO