【文章內(nèi)容簡介】 ，所以總線上的每個器件都應該有相應的地址，這樣才能實現(xiàn)尋址操作。，連接的方式是I2C總線方式。由于MSP430系列單片機里有的單片機沒有I2C接口，因此本系統(tǒng)在設計時采用MSP430單片機的一般I/，采用軟件來模擬I2C總線，從而實現(xiàn)與24LC02B進行接口。在設計時，需要將SCL和SDA分別通過一個10KΩ的電阻將其拉高，以滿足I2C工作條件。此外，為了減小電源的干擾，以減小輸入端受到的干擾。 采集系統(tǒng)模塊設計在該系統(tǒng)中主要考慮模擬前端為傳感器，從傳感器送來的是標準信號，即4mA到20mA，這樣設計具有一定的通用性，只要前端接不同的傳感器就可以采集不同的信號源。由于A/D轉(zhuǎn)折基準為電壓，也就是參考源為電壓，所以A/D轉(zhuǎn)換的是電壓，這樣需要將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。 采集電路設計由圖可以看出，采集電路通過一個電阻將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，為了提高采集的進度，需要采用高精度的電阻，這里采用的是精度為1%的電阻。電路中采用二極管作為ESD保護電路，考慮到干擾問題，采用電容進行濾波處理，增加采集電路的抗干擾問題。 外部繼電器控制模塊設計在某些應用場合，需要控制設備的狀態(tài)，比如開機或者關機，因此本系統(tǒng)也設計了相應的控制電路。該控制電路相對比較簡單，主要利用繼電器來實現(xiàn)。，、。在一般狀態(tài)下，繼電器處于開路狀態(tài)，、繼電器吸合，則電路導通，這樣就可以控制設備的狀態(tài)了。 控制電路 單片機模塊的設計MSP430F149 結構概述MSP430 系列單片機是一個特別強調(diào)超低功耗性能的單片機品種。它適合應用在各種要求極低功耗的場合，具有一定的技術特點。在這個系列中有多個型號，它們由一些基本功能模塊按不同的應用目標組合而成。其中 FLASH 型芯片又可分為幾個分支，如 11x、11x13x、14x 等。它們都具有開發(fā)設備簡便、可現(xiàn)場編程等特點。MSP430 系列采用存儲器存儲器結構，即用一個公共的空間對全部功能模塊尋址，同時用精簡指令組對全部功能模塊進行操作[34,35]。 是 MSP430F14x 系統(tǒng)結構圖。首先來看一下 CPU(Central Processing Unit)。MSP430 的 CPU 運行正交的精簡指令集，由 16 位 ALU(Arithmetic and Logic Unit)、指令控制邏輯和 16 個寄存器組成。寄存器中有 4 個具有特殊用途，即程序計數(shù)器R0/PC(Register 0/Program counter)、堆棧指針 R1/SP(Stack pointer)、狀態(tài)寄存器和常數(shù)發(fā)生器 R2/SR/CG1(Special Register/Constant Generator 1)、R3/CG2。除了 CG1 和 CG2，所有寄存器都可作為通用寄存器，用所有指令操作。常數(shù)發(fā)生器只用于指令執(zhí)行時提供常數(shù)，但不能存儲數(shù)據(jù)。對CGCG2 訪問時的尋址模式可以區(qū)分所獲得的常數(shù)數(shù)值。PC(program counter)、SP 和 SR 配合精簡指令所實現(xiàn)的控制，可以使應用系統(tǒng)的程序設計實現(xiàn)復雜的尋址模式和軟件算法。對程序存儲器進行訪問時，對于程序代碼總是以字形式取得，而對于數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)指令進行訪問。每次訪問均需要 16 位數(shù)據(jù)總線(MDB,即：Memory Data Bus)和訪問當前存儲器模塊所需的地址總線(MAB,即：Memory Address Bus)。存儲模塊由內(nèi)部模塊允許信號自動選中，這樣可以減少總的電流消耗。對于 MSP430F 系列，程序存儲器是 FLASH 的。在程序設計中，可以將數(shù)據(jù)安排在程序存儲器中，它們可以用字或字節(jié)指令方式訪問，因此可以實現(xiàn)查表處理等應用。64 KB 空間頂部的 16 字(0FFFFh～0FFE0h)保留用作復位及中斷的向量地址。數(shù)據(jù)存儲器(RAM)與程序存儲器相同，經(jīng)地址總線(MAB)和數(shù)據(jù)總線(MDB)與 CPU 相連。RAM 內(nèi)的數(shù)據(jù)可以以字或字節(jié)寬度訪問。RAM與程序存儲器是經(jīng)過相同的地址總線和數(shù)據(jù)總線與 CPU 相連。 單片機電路圖單片機電路作為整個系統(tǒng)的核心控制部分，主要采集來自傳感器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)中心。單片機通過A/D通道進行數(shù)據(jù)采集，單片機與GSM模塊之間的通信采用單片機的串口0（UART0）來實現(xiàn)，GSM模塊與單片機接口時不不需要進行電平轉(zhuǎn)換。單片機與PC通信則需要通過串口芯片（SP3220）完成接口電平的轉(zhuǎn)換。此外，單片機還與串行存儲器接口，以記錄某些關鍵數(shù)據(jù)。，該單片機的接口電路非常簡單。在單片機的時鐘設計上與其他單片機有一定的區(qū)別：MSP430F149單片機采用兩個時鐘輸入，即一個32KHZ的時鐘信號，另外一個為8MHZ的時鐘信號，該系統(tǒng)的時鐘部分都是采用晶體振蕩器來實現(xiàn)的?？紤]到電源的輸入紋波對單片機的影響，以減小輸入管腳處受到的干擾，另外單片機還有模擬電源的輸入端，因此在這里需要考慮干擾問題，由于在該系統(tǒng)中的干擾比較小，因此模擬地和數(shù)字地共地，并在模擬電源輸入管腳增加一個濾波電容以減小干擾。單片機的串口0與GSM模塊接口，串口1與PC進行通信，由于接口電平不同，因此串口1與RS232芯片進行連接。此外，、以控制設備的狀態(tài)。 3系統(tǒng)軟件設計經(jīng)過前面的系統(tǒng)硬件設計可知，系統(tǒng)的軟件主要包括串口程序、存儲程序、短消息程序、采集控制程序和測試程序等。本系統(tǒng)軟件采用了前后臺的設計方式，前臺系統(tǒng)是主程序，后臺是由所有的中斷服務程序，如串口接收中斷服務程序，定時器中斷服務程序等功能模塊組成。裝置的遠程報警和開啟功能通過軟件控制實現(xiàn)，在使用裝置前需準備好一張已開通的GSM網(wǎng)SIM卡，并在手機終端上向SIM卡第一個電話本位置存入報警的目的手機號碼（無+86），此號碼也是用戶進行遠程開啟時的唯一有效號碼；向SIM卡的第一個短信存儲位置存入欲發(fā)送的報警短信內(nèi)容。將設置好的SIM卡裝入裝置并上電后，裝置即可按程序設計的流程運行。IAR 公司為 MSP430 系列單片機開發(fā)的 C430 集成開發(fā)環(huán)境和 C 語言調(diào)試器作為程序開發(fā)工具，程序主要由三部分代碼組成：啟動與初始化、報警監(jiān)控、遠程開啟與控制。啟動與初始化的設計 TC35模塊的初始化裝置上電后首先必須對單片機、系統(tǒng)變量等進行初始化，然后通過拉低IGT啟動TC35，并通過發(fā)送AT命令進行模塊的初始化設置。單片機的初始化包括設置波特率、設置外部中斷(電平觸發(fā)方式)和串口中斷等，TC35的初始化包括設置短信到達時提醒方式、接收短信的存儲位置、電話薄的尋址位置等，初始化過程中用到的AT命令詳見表1。在本系統(tǒng)中，串口0與GSM模塊接口，串口程序部分需要實現(xiàn)串口0。串口程序主要包括初始化和中斷服務程序兩個部分。下面具體介紹程序?qū)崿F(xiàn)的代碼。串口初始化程序主要包括初始化和中斷服務程序兩個部分。下面為體和程序。void Init_UART0(void){ //將寄存器的內(nèi)容清零 U0CTL = 0X00。 //數(shù)據(jù)位為8bit U0CTL += CHAR。 //將寄存器的內(nèi)容清零 U0TCTL = 0X00。 //波特率發(fā)生器選擇SMCLK U0TCTL += SSEL1。 //波特率為19200 UBR0_0 = 0Xa1。 UBR1_0 = 0X01。 //調(diào)整寄存器 UMCTL_0 = 0X49。 //使能UART0的TXD和RXD ME1 |= UTXE0 + URXE0。 //使能UART0的RX中斷 IE1 |= URXIE0。 //使能UART0的TX中斷 IE1 |= UTXIE0。 // P3SEL |= BIT4。 // P3SEL |= BIT5。 // P3DIR |= BIT4。 return。}通過上面的程序可以看出，只要設置相應的寄存器就可以設置串口工作的參數(shù)。在上面的程序中，串口0的通信率為19200波特/秒。串口進行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收處理時，采用中斷服務程序來實現(xiàn)，下面為具體的中斷服務程序。////////////////////////////////////////// 處理來自串口 0 的接收中斷if __VER__ 200 interrupt [UART0RX_VECTOR] void UART0_RX_ISR(void)else pragma vector=UART0RX_VECTOR __interrupt void UART0_RX_ISR(void)endif{ char chrTemp。 //接收來自的數(shù)據(jù) UART0_RX_BUF[nRX0_Len_temp] = RXBUF0。 nRX0_Len_temp += 1。 chrTemp= UART0_RX_BUF[nRX0_Len_temp 1]。 if((chrTemp == 13) || (chrTemp == 10)) { //接收到一幀信號 nRX0_Len= nRX0_Len_temp。 nRev_UART0 = 1。 nRX0_Len_temp = 0。 } }////////////////////////////////////////// 處理來自串口 0 的發(fā)送中斷if __VER__ 200 interrupt [UART0TX_VECTOR] void UART0_TX_ISR(void)elsepragma vector=UART0TX_VECTOR__interrupt void UART0_TX_ISR(void)endif{ if(nTX0_Len != 0) { // 表示緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)沒有發(fā)送完nTX0_Flag = 0。TXBUF0 = UART0_TX_BUF[nSend_TX0]。nSend_TX0 += 1。Delay_us(5)。if(nSend_TX0 = nTX0_Len){ //數(shù)據(jù)發(fā)送完畢 nSend_TX0 = 0。 nTX0_Len = 0。 nTX0_Flag = 1。 } }}在上面的中斷服務程序中，為了與其他程序進行數(shù)據(jù)交互，使用全局變量或者全局緩沖區(qū)來實現(xiàn)，例如“UART1_TX_BUF[]”和“Ntx1_Flag”等。 存儲程序設計在本系統(tǒng)中，利用串行存儲器存儲某些重要數(shù)據(jù)。單片機通過I2C與串行存儲器進行接口。由于本系統(tǒng)使用的單片機是MSP430F149，該單片機沒有I2C外圍接口，因此需要采用一般的I/O端口來模擬I2C總線的功能，從而實現(xiàn)串行存儲器的讀/寫操作。，下面分別進行詳細介紹。24LC02B的寫操作有兩種形式：單字節(jié)寫和按頁寫。下面對單字節(jié)寫和按頁