【文章內(nèi)容簡介】 現(xiàn)乘加運(yùn)算）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法（如 fft 等）。:MSP430 單片機(jī)之所以有超低的功耗，是因?yàn)槠湓诮档托酒碾娫措妷汉挽`活而可控的運(yùn)行時(shí)鐘方面都有其獨(dú)到之處：首先，MSP430 電壓。因而可使其在1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行時(shí)，芯片的電流最低會(huì)在165μA左右，RAM 。其次，獨(dú)特的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在 MSP430 系列中有兩個(gè)不同的時(shí)鐘系統(tǒng)：基本時(shí)鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)（FLL 和FLL+）時(shí)鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€(gè)晶體振蕩器（32768Hz），也可以使用兩個(gè)晶體振蕩器。由系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能所需的時(shí)鐘。并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對總體功耗的控制。1 2 超低功耗：（1）運(yùn)行模式 *10^8（A）（2）待機(jī)模式 *10^6（A）（3）關(guān)閉模式 *10^6（A）3 五種節(jié)能模式4 可在不到1*10^6（s）的時(shí)間內(nèi)從待機(jī)模式喚醒5 基本時(shí)鐘模塊配置：具有四種校準(zhǔn)頻率并有高達(dá)16MHz的內(nèi)部頻率內(nèi)部超低功耗低頻振蕩器32kHz晶體外部數(shù)字時(shí)鐘源。6 兩個(gè)16位Timer_A分別具有三個(gè)捕獲/比較寄存器7 多達(dá)24個(gè)支持觸摸感測的I/O引腳8 通用串行通信接口：（1）支持自動(dòng)波特率檢測的增強(qiáng)型異步收發(fā)器（2）編碼器和解碼器（3）同步SPI9 用于模擬信號比較功能或者斜率模數(shù)轉(zhuǎn)換的片載比較器10 帶內(nèi)部基準(zhǔn)，采樣，與保持以及掃描功能的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器11 欠壓檢測器12 串行板上編程：（1）無需外部編程電壓（2）利用安全熔絲實(shí)現(xiàn)可編程代碼保護(hù)13 具有兩線制接口的片上仿真邏輯電路 MSP430G2553開發(fā)板硬件資源概述名為Launchpad的MSPEXP430G2低成本實(shí)驗(yàn)板是一款適用于MSP430G2xxx系列產(chǎn)品的完整開發(fā)解決方案。其基于USB的集成型仿真器可提供為全系列MSP430G2xxx器件開發(fā)應(yīng)用所必需的所有軟、硬件。Launchpad具有集成的DIP目標(biāo)插座，可支持多達(dá)20個(gè)引腳，從而使MSP430器件能夠簡便的插入Launchpad電路板中。此外，還可以提供板上FLASH仿真工具，以直接連接至PC，輕松進(jìn)行編程和調(diào)試。圖33 MSPEXP430G2553開發(fā)板本次設(shè)計(jì)采用了MSP430單片機(jī)的USB供電模式，，，按照一定的通電順序（AABBBCCCDDDA）對電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ULN2003的輸入端口進(jìn)行寫入，從而達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的目的。設(shè)置MSP430單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器實(shí)現(xiàn)了對于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本控制系統(tǒng)主要作用是通過MSP430G2553單片機(jī)來控制步進(jìn)電機(jī)的正反方向的旋轉(zhuǎn)，而硬件部分是由MSP430G2553單片機(jī)、單片機(jī)驅(qū)動(dòng)器ULN200按鍵、步進(jìn)電機(jī)之間進(jìn)行合理的連接。因此，此結(jié)果可以應(yīng)用于遙控壁掛式空調(diào)的風(fēng)門的運(yùn)動(dòng)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。 系統(tǒng)總體框架圖圖41 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖本系統(tǒng)的MSP430G2553單片機(jī)由USB供電，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路由5V獨(dú)立電壓源供電。，若按鍵被按下，再經(jīng)過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，通過這兩個(gè)按鍵分別來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，調(diào)速系統(tǒng)由軟件方式完成，即用中斷定時(shí)器控制轉(zhuǎn)速。此系統(tǒng)將應(yīng)用于壁掛式空調(diào)風(fēng)門的控制，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義，壁掛式風(fēng)門如圖42。 圖42 壁掛式風(fēng)門鍵盤控制模塊包括方向控制鍵、啟停鍵。實(shí)現(xiàn)對步進(jìn)電機(jī)的方向和啟動(dòng)停止控制。 按鍵功能的簡單介紹鍵盤在單片機(jī)的應(yīng)用中能實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等的功能，是人工干預(yù)單片機(jī)的主要手段之一。鍵盤的實(shí)質(zhì)是一組按鍵開關(guān)的集合。鍵盤所用的開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，結(jié)合了機(jī)械觸點(diǎn)的合、斷作用。一個(gè)電壓信號在機(jī)械觸點(diǎn)的斷開，閉合過程中，都會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，一般為5—10ms；兩次抖動(dòng)之中為穩(wěn)定的閉合狀態(tài)，時(shí)間由按鍵動(dòng)作所決定；第一次抖動(dòng)前和第二次抖動(dòng)后為開斷狀態(tài)。按鍵閉合與否，反映在輸出電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或者低電平。通過對輸出電平的高低狀態(tài)的檢測，便可以確認(rèn)按鍵是否按下。高電平表示按鍵斷開，低電平表示按鍵閉合狀態(tài)。并且，為了能直觀的表示按鍵閉合與否，還可以為每個(gè)按鍵相應(yīng)增加了發(fā)光二極管，按鍵斷開時(shí)，發(fā)光二極管滅，當(dāng)有鍵閉合時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管變亮。為了確保單片機(jī)對一次按鍵動(dòng)作只確認(rèn)一次按鍵，必須消除抖動(dòng)的影響。消除按鍵抖動(dòng)通常采用硬件、軟件兩種方法。由于硬件消抖電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，本設(shè)計(jì)只做簡單敘述；軟件消抖適合按鍵較多的情況，方便簡單。其原理是在第一次檢測到有鍵按下時(shí)，執(zhí)行一段延時(shí)10ms的子程序后在確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平則確認(rèn)為真正有鍵按下，從而消除了抖動(dòng)的影響。按鍵在被按下和松手被釋放時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)的示意圖如圖43所示。圖43 按鍵在被按下和松手被釋放時(shí)產(chǎn)生抖動(dòng)按鍵的抖動(dòng)將會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次，所以為了避免這種不合理情況的發(fā)生，我們在做鍵盤輸入時(shí)必須要進(jìn)行消除抖動(dòng)，消抖的方法分為兩種：硬件消抖，軟件消抖。1硬件消抖：利用硬件電路消除抖動(dòng)，是將按鍵產(chǎn)生的抖動(dòng)變成理想的高低電平，使之不會(huì)造成單片機(jī)的誤讀。其中利用RS觸發(fā)器就是一種較為理想的的硬件消抖電路，硬件消抖具有速度快、效果好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是會(huì)增加硬件成本。硬件消抖電路如圖44所示。圖44 硬件消抖電路2軟件消抖：軟件消抖是通過軟件延時(shí)的方法，將按鍵產(chǎn)生的邊沿抖動(dòng)過濾掉，具體做法是：測出一次低電平后執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序（大約1020ms），前沿抖動(dòng)消失后再測該端口的電平狀態(tài)，如果仍然是低電平，則認(rèn)為是有按鍵按下，當(dāng)按鍵松開后也要執(zhí)行一段延時(shí)程序，避開后沿抖動(dòng)后，再檢測按鍵是否真的已經(jīng)釋放。通過以上分析便知，軟件消抖無論在操作上或者成本上都優(yōu)于硬件消抖，所以我們采用軟件消抖。 ULN2003芯片的基本介紹本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是為了高效控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，因此需要將單片機(jī)發(fā)出的脈沖轉(zhuǎn)換為步進(jìn)角度，才能控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，我們這里采用ULN2003為步進(jìn)電機(jī)提供脈沖信號。ULN2003的七個(gè)NPN達(dá)林頓連接晶體管是低邏輯電平數(shù)字電路（如TTL,CMOS或PMOS/NMOS）和大電流高電壓要求的燈、繼電器、打印機(jī)和其他類似負(fù)載間的接口的理想器件。廣泛用于計(jì)算機(jī)，工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品中。所有器件有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續(xù)流箝位二極管。ULN2003的設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)TTL系列兼容。 ULN2003芯片的引腳介紹：引腳1：CPU脈沖輸入端，端口對應(yīng)一個(gè)信號輸出端。 引腳2：CPU脈沖輸入端。引腳3：CPU脈沖輸入端。引腳4：CPU脈沖輸入端。引腳5：CPU脈沖輸入端。引腳6：CPU脈沖輸入端。引腳7：CPU脈沖輸入端。引腳8：接地。 引腳9：該腳是內(nèi)部7個(gè)續(xù)流二極管負(fù)極的公共端，各二極管的正極分別接各達(dá)林頓管的集電極。用于感性負(fù)載時(shí)，該腳接負(fù)載電源正極，實(shí)現(xiàn)續(xù)流作用。如果該腳接地,實(shí)際上就是達(dá)林頓管的集電極對地接通。 引腳10：脈沖信號輸出端，對應(yīng)7腳信號輸入端。 引腳11：脈沖信號輸出端，對應(yīng)6腳信號輸入端。 引腳12：脈沖信號輸出端，對應(yīng)5腳信號輸入端。 引腳13：脈沖信號輸出端，對應(yīng)4腳信號輸入端。 引腳14：脈沖信號輸出端，對應(yīng)3腳信號輸入端。 引腳15：脈沖信號輸出端，對應(yīng)2腳信號輸入端。　引腳16：脈沖信號輸出端，對應(yīng)1腳信號輸入端。它的管腳連接圖與芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖45與46所示： 圖45 ULN2003管腳連接圖圖46 ULN2003芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu) ULN2003芯片的特點(diǎn)和功能ULN2003芯片是高耐壓，大電流達(dá)林頓陣列，它由7組達(dá)林頓晶體管陣列和相應(yīng)的電阻網(wǎng)絡(luò)和鉗位二極管網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，它具有同時(shí)驅(qū)動(dòng)7組負(fù)載的能力，是單片雙極型大功率高速集成電路。功率電子電路大多數(shù)要求具有大電流輸出能力，以便用于驅(qū)動(dòng)各種類型的負(fù)載。功率驅(qū)動(dòng)電路是功率電子設(shè)備輸出電路的一個(gè)必要組成部分。ULN2003芯片高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品是可控大功率器件。ULN2003 的基極電阻,在5V 的工作電壓下它能與TTL 和CMOS 電路直接相連，可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá)500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。ULN2003 采用DIP—16 或SOP—16 塑料封裝。ULN2003是大電流驅(qū)動(dòng)陣列,多用于單片機(jī)、智能儀表、PLC、數(shù)字量輸出等控制電路中?？芍苯域?qū)動(dòng)繼電器等負(fù)載。輸入5VTTL電平，輸出可達(dá)500mA/50V。ULN2003是高耐壓、大電流達(dá)林頓陳列,由七個(gè)硅NPN達(dá)林頓管組成。 該電路的特點(diǎn)如下: ,在5V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路 直接相連,可以直接處理原先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。ULN2003 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品,具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn),適應(yīng)于各類要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng) ULN2003步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路與步進(jìn)電機(jī)的結(jié)合首先介紹ULN2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板模塊的各個(gè)功能，如圖47所示圖47 ULN2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板模塊圖48 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理圖從原理圖48中我們可以很清楚的看出MSP430G2553單片機(jī)的I/O口輸出的有序的脈沖序列從ULN2003芯片的輸入端輸入，輸入端口分別為IN1,IN2，IN3，IN4。并從其13,14,15,16引腳輸出又與步進(jìn)電機(jī)的接口連接，若連接成功則電機(jī)運(yùn)行指示燈將會(huì)發(fā)光。此外，ULN2003芯片還要外接5V電源，獨(dú)立供電。所有模塊組合后，得到系統(tǒng)實(shí)物圖49。圖49 系統(tǒng)實(shí)物圖第五章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)平臺CCS（Code Composer Studio）是TI公司研發(fā)的一款具有環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等功能的集成開發(fā)環(huán)境，能夠幫助用戶在一個(gè)軟件環(huán)境下完成編輯、編譯、鏈接、調(diào)試和數(shù)據(jù)分析等工作。，功能更強(qiáng)大、性能更穩(wěn)定、可用性更高，是MSP430軟件開發(fā)的理想工具。Code Composer Studio（CCS 是用于 TI DSP、微處理器和應(yīng)用處理器的集成開發(fā)環(huán)境）。 Code Composer Studio 包含一整套用于開發(fā)和調(diào)試嵌入式應(yīng)用的工 具。 它包含適用于每個(gè) TI 器件系列的編譯器、源碼編輯器、項(xiàng)目構(gòu)建環(huán)境、調(diào)試器、描述器、仿真器以及多種其它功能。 Code Composer Studio IDE 提供了 單個(gè)用戶界面，可幫助您完成應(yīng)用開發(fā)流程的每個(gè)步驟。 借助于精密的高效工具，用戶能夠利用熟悉的工具和界面快速上手并將功能添加至他們的應(yīng)用。 Code Composer Studio IDE 的交互式描述器可以快速測量代碼性能，確保在調(diào)試和開發(fā)階段高效地使用 DSP 目標(biāo)資源。 該描述器使開發(fā)人員能夠在他們 的應(yīng)用中輕松描述指令周期或其它事件（例如高速緩沖存儲(chǔ)器未命中數(shù)/命中數(shù)、管道拖延和分支）的所有 C/C++ 函數(shù)。 描述范圍可用于在優(yōu)化期間專注于 代碼的高使用率區(qū)域，幫助開發(fā)人員生成經(jīng)過精細(xì)調(diào)節(jié)的代碼。 描述可用于任何組合形式的匯編、C++ 或 C 代碼。 為提高生產(chǎn)力，所有描述設(shè)備在整個(gè)開發(fā)周期內(nèi)均可用。CCSV5軟件開發(fā)環(huán)境界面如圖51所示。圖51 CCSV5軟件開發(fā)環(huán)境界面系統(tǒng)初始化：include unsigned char MotorStep=0。 //步進(jìn)馬達(dá)步序,將在Switch包含的語句中得到體現(xiàn)。unsigned int MotorDelay，TIM,CT。//初始變量的賦值。unsigned char key1=1，key2=1。// 初始變量的賦值。define speed 4 // 調(diào)整速度 數(shù)值不要設(shè)的太低 低了會(huì)引起震動(dòng)。void SetMotorzheng()。//子函數(shù)設(shè)定電機(jī)正傳void SetMotorfan()。//子函數(shù)設(shè)定電機(jī)反轉(zhuǎn)進(jìn)入主函數(shù)：void main(void){WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD。// Stop WDT（關(guān)閉看門狗）。P1DIR |= 0x17。//，其他P1口設(shè)為輸出狀態(tài)。P1REN |= 0x08。 //，即啟動(dòng)上拉電阻，滿足高電平要求。P2DIR |= 0x00。// 將P2口設(shè)為輸入。