【文章內(nèi)容簡介】 7 靜態(tài)模式下顯存，液晶段，MSP439管腳對應(yīng)關(guān)系從圖27中可以看出，在靜態(tài)驅(qū)動模式下，只用到顯存中每個字節(jié)的第0位和第4位。如：地址為0x91的顯存的第0位對應(yīng)著第一個“8”字的“a”段，第4位對應(yīng)著第一個“8”字的“b”段。向0x91的第0位寫入1，則第一個“8”字的“a”段就會顯示出來；寫入0，則第一個“8字的“a”段就會消失。使用者可以根據(jù)圖27來確定液晶屏上顯示的內(nèi)容和向顯存中寫入的數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系。 圖28 EDS812的外形如圖本系統(tǒng)采用的EDS812的外形如圖28所示。 EDS812的管腳如表21所示。 表21 EDS812的管腳pin123456789101112sym1e1d1c1dp2e2d2c2dp3e3d3cpin131415161718192021222324sym3b3a3f3g2b2a2f2g1b1a1f1g MSP430F413的引腳36（COM0）和EDS812的引腳1相連，引腳12~35（S0~S23）按照圖27和表22的對應(yīng)關(guān)系連接。 液晶的偏壓設(shè)置。由于液晶驅(qū)動使用交流電壓，所以必須根據(jù)MSP430的液晶驅(qū)動方式進(jìn)行偏壓設(shè)置。在靜態(tài)模式下，R03接地，R13～R33開路；2MUX方式下，分別在R3R13以及R1R03之間接上10K的電阻，R03接地；3MUX和4MUX方式下，分別在R3R23之間，R2R13以及R1R03之間接上10K的電阻，R03接地。在R03和地之間接上不同阻值的電阻可以改變液晶的對比度，R03直接接地相當(dāng)于選擇了最高的對比度. 液晶驅(qū)動頻率設(shè)置。在MSP430F4xx系列中有基本定時器（BasicTimer1），它的功能之一就是為液晶驅(qū)動模塊提供時鐘信號?；径〞r器的計數(shù)器分為兩個部分，分別由寄存器BTCNT1和BTCNT2控制。液晶模塊的時鐘信號是從BTCNT1中引出的，而BTCNT1的時鐘源只能是ACLK。液晶驅(qū)動時鐘信號的頻率FLCD可以對ACLK進(jìn)行3612256分頻得到。EDS812的標(biāo)準(zhǔn)頻率為128Hz，對ACLK進(jìn)行256分頻，可以得到合適的液晶驅(qū)動頻率FLCD。 串行通信部分硬件設(shè)計本系統(tǒng)測得的溫度除了可以顯示外，還可以發(fā)送給PC，PC可以實現(xiàn)對接收到的溫度自動記錄，繪制出患者一天24小時（或者某一段時間范圍內(nèi)）的體溫波動曲線；也可以比較不同日期，同一時間的體溫值以供醫(yī)護人員分析病情。單片機與PC之間可以通過串行口實現(xiàn)通信。PC串行口采用的EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)的電平和邏輯關(guān)系與單片機的TTL電平和邏輯關(guān)系是不同的。RS232C標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平對地是對稱的，邏輯“0”電平規(guī)定為+3V~+15V之間，邏輯“1”電平為3V~15V之間，TTL電平的邏輯“1”和“0”。由于RS–232C和TTL各自規(guī)定了自己的電氣標(biāo)準(zhǔn)，互不兼容，因此RS–232C與TTL電路接口時需進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換[36]。RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic IndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS232鏈路可以將通訊雙方在15米以內(nèi)有效連接。RS232C總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了21個信號和25個引腳，包括一個主通道和一個輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道。完整的RS232C接口采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭，對于一般的雙工通信，常用9芯插頭，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，最簡單的通訊方式只需3條引線，包括一條發(fā)送線、一條接收線和一條地線。 圖29 RS232轉(zhuǎn)換電路MSP430系列單片機的串行通信有兩種實現(xiàn)方式：一種方式是利用硬件通用串行同步/異步模塊（USART），通過對一系列的寄存器設(shè)置后，由硬件自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的移入和移出；另一種方式是利用定時器模塊，由用戶軟件控制，將數(shù)據(jù)一位一位的移入和移出。本系統(tǒng)采用的MSP430F413沒有硬件通用串行同步/異步模塊（USART）只能采用第二種方式。 鍵盤電路鍵盤是人機對話的輸入設(shè)備，通過鍵盤可以設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，控制系統(tǒng)運行。在單片機系統(tǒng)中，一般沒有現(xiàn)成的通用鍵盤，需要設(shè)計者根據(jù)需要自行設(shè)計。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的鍵盤分為非行列式鍵盤和行列式鍵盤。非行列式鍵盤的硬件電路和執(zhí)行軟件都比較簡單，消耗CPU資源少。但由于非行列式鍵盤的一個按鍵對應(yīng)著單片機的一個I/O端口，所以只適用于按鍵較少的情況。本系統(tǒng)的按鍵較少，只有兩個。一個電源開關(guān)鍵，一個溫度測量鍵。所以本系統(tǒng)采用非行列式鍵盤。Key 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，鍵盤中的按鍵是輕觸按鍵，它是通過開關(guān)狀態(tài)來實現(xiàn)其功能的。它的結(jié)構(gòu)如圖210所示。BA 圖210鍵盤的單元電路 按鍵的基本結(jié)構(gòu)由兩個電極和金屬彈簧片構(gòu)成。當(dāng)金屬彈簧片上的按鍵KEY按下時，電極A和B導(dǎo)通。在實際應(yīng)用中，單片機的運行速度相對于操作者鍵的速度來說是非常快的，這樣就必須考慮按下按鍵前后的抖動問題。即在金屬片和A、B剛剛接觸和將要分開的時候，由于機械抖動，系統(tǒng)會認(rèn)為產(chǎn)生了多次按鍵過程。抖動的消除方法一種是用硬件電路來實現(xiàn)抖動消除，另外一種是利用軟件延時來實現(xiàn)抖動消除。本系統(tǒng)是采用軟件延時來實現(xiàn)抖動消除的。利用軟件來消除抖動就是當(dāng)系統(tǒng)檢測到有按鍵按下時，經(jīng)過20ms再次檢測是否該按鍵被按下。如果檢測到該按鍵被按下，則表明該按鍵確實被按下，執(zhí)行該按鍵對應(yīng)的功能；如果檢測到該按鍵沒有被按下，則表明該按鍵沒有被按下。鍵盤部分電路圖如圖211所示 圖211 鍵盤電路第3章便攜式溫度監(jiān)測儀的軟件設(shè)計 MSP430開發(fā)環(huán)境簡介 本系統(tǒng)的功能主要是在程序的控制下完成的，軟件編寫是本系統(tǒng)的主要部分。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件編寫可以使用匯編語言也可以使用C語言。匯編語言編譯效率高，占用硬件資源少，實時性強，但也有一些缺點，比如可移植能力差，對于相對復(fù)雜的一些程序，應(yīng)用匯編語言工作量大、調(diào)試?yán)щy。C語言功能豐富，表達(dá)能力強，使用靈活方便，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，并且對硬件的控制能力高。C語言既有高級語言的優(yōu)點，又具有低級語言的許多特點[15]，所以C語言在單片機的軟件開發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)的軟件部分就是采用C語言來編寫的。 本系統(tǒng)采用的開發(fā)環(huán)境為IAR公司的集成開發(fā)環(huán)境:IAREmbedded Workbench for MSP430（簡稱為EW430）嵌入式工作平臺以及調(diào)試器CSPY。為了發(fā)揮MSP430的優(yōu)點，EW430在ISO/ANSI標(biāo)準(zhǔn)語言規(guī)范上進(jìn)行了擴展，用戶可以利用擴展部分編寫出效率更高、功能更強的程序，并且可以大大減小開發(fā)的工作量。EW430功能非常強大，它有如下基本特性。 （1）支持ANSI C并包含對Embedded C++的支持； （2）內(nèi)建MSP430特性擴展優(yōu)化； （3）代碼長度和速度有多級優(yōu)化； （4）支持32位和64位浮點數(shù)； （5）支持硬件乘法器； （6）內(nèi)部函數(shù)支持低功耗模式； （7）支持C和匯編語言混合編程。 雙擊隨仿真器附帶的安裝文件既可以在Windows系統(tǒng)下安裝IAREmbedded Workbench，安裝之后雙擊IAR Embedded Workbench圖標(biāo)可以進(jìn)入IAR Embedded Workbench工作環(huán)境。要開發(fā)一個完整的軟件，其源文件通常會有多個，而且文件類型也有多種。為了便于使用和管理，將這些文件的集合稱為project。開發(fā)軟件的時候，首先要創(chuàng)建一個project，設(shè)置工程參數(shù)（主要是選擇和實際系統(tǒng)對應(yīng)的單片機型號），然后才可以編譯和鏈接。高版本的IAR Embedded Workbench除了創(chuàng)建project，還需要創(chuàng)建一個workspace。一個workspace包含若干個project，每個project又包含若干源文件。在IAR Embedded Workbench中完成源程序的編輯后，點擊Make進(jìn)行文件編譯，如出現(xiàn)錯誤信息提示，用鼠標(biāo)單擊任意一個錯誤信息提示，系統(tǒng)會自動指示有錯誤的語句行，方便使用者修改[17]。源文件通過編譯后，單擊Debug按鈕可以進(jìn)入CSPY調(diào)試環(huán)境。CSPY調(diào)試器可以工作在軟件模擬（Simulation）方式下，也可以通過JTAG接口與目標(biāo)系統(tǒng)相連工作在仿真（Emulation）方式下。通過JTAG接口在線調(diào)試程序是MSP430系列單片機的一大優(yōu)點，所以本課題采用仿真方式調(diào)試程序。在仿真方式下源文件通過編譯后，單擊Debug按鈕就可以生成目標(biāo)代碼并下載程序到目標(biāo)系統(tǒng)的單片機中，如果下載正常就可以進(jìn)入程序調(diào)試界面。在CSPY調(diào)試環(huán)境中，可以打開調(diào)試程序所需的若干窗口，如源程序窗口、寄存器窗口、觀察窗口、存儲器窗口、特殊功能寄存器窗口等；也可以設(shè)置程序執(zhí)行的不同模式，如單步模式、連續(xù)模式、斷點模式、執(zhí)行到光標(biāo)處等運行模式。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用模塊化的設(shè)計思想。按照硬件設(shè)計的各個模塊，將軟件按照不同的功能分成多個程序模塊。各個模塊分別設(shè)計、編程、調(diào)試，再通過主程序和中斷處理程序?qū)⒏鞒绦蚰K連接起來.將系統(tǒng)初始化，然后按下按鍵，判斷按鍵是否按下，判斷按下的是哪個按鍵。 開始 初始化 按下按鍵判斷按鍵是否被按下？ 否是判斷按下的是哪個按鍵?跳轉(zhuǎn)到各個子程序 圖31主程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換的模塊,整個例程需要60個字節(jié)，功能包括:關(guān)閉看門狗，設(shè)置堆棧指針，系統(tǒng)復(fù)位以后vo的初始化，子程序LV}AS 549被調(diào)用驅(qū)動8位轉(zhuǎn)換代碼順序進(jìn)入ADCDATA寄存器，一個寄存器(R12)臨時用來計算字節(jié)的位數(shù)。液晶顯示程序的功能就是將要顯示的內(nèi)容轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的字模后寫入顯存，從而在液晶屏上顯示出需要的內(nèi)容。程序的結(jié)構(gòu)圖如圖32所示。將顯存內(nèi)容顯存初始化定時器，液晶驅(qū)動模塊 開始 32 液晶顯示程序流程圖串行通信是將數(shù)據(jù)的各個位一位一位地通過單一位寬的傳輸線按順序分時傳送，即通信雙方一次傳輸一個二進(jìn)制位[39]。進(jìn)行異步串行通信的雙方必須使用相同的通信格式。點對點的異步串行通信格式通常為：起始位+數(shù)據(jù)位+奇偶校驗位+停止位。起始為1位，數(shù)據(jù)位可以選擇7位或8位，一般選擇8位。奇偶校驗位為1位可以省略。停止位可以為1位或者2位。本系統(tǒng)采用的通信格式為：位起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位。起始位為低電平，停止位為高電平在通信過程中，通信雙方必須確定一定的通信速率。通信速率用波特率來表示。波特率是指單位時間內(nèi)傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/秒（bit/s）表示。本系統(tǒng)的波特率是用定時器定時產(chǎn)生中斷來實現(xiàn)的。根據(jù)定時器時鐘源的頻率和系統(tǒng)要求的波特率可以計算出每個數(shù)據(jù)位發(fā)送/接收所需要的時間間隔。計算公式如下： BitTime為數(shù)據(jù)傳輸過程中每個數(shù)據(jù)位發(fā)送/接收所需的時間間隔；Tclk為定時器的計數(shù)時鐘頻率；Baud rate為系統(tǒng)所需的波特率。本系統(tǒng)定時器的計數(shù)時鐘頻率為32，768Hz，波特率為1200bit/s。本系統(tǒng)的BitTime為32768/1200=發(fā)送/，發(fā)送/，因為定時器只能計整數(shù)，所以BitTime取值為27。實際的波特率為1214bit/s如果想提高傳輸速率，為了減小傳輸誤差，應(yīng)采用更高的定時器計數(shù)時鐘頻率。 在串行通信中，按照數(shù)據(jù)流的傳輸方向可以分成三種基本的傳送方式：單工、半雙工和全雙工。單工方式只允許數(shù)據(jù)向一個方向傳送，發(fā)送方和接收方是確定的，數(shù)據(jù)只能由發(fā)送方傳輸給接收方，這種傳輸方式為單工方式。半雙工方式數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳送，發(fā)送方也可以作為接收方，接收方也可以作為發(fā)送方，但通信雙方不能同時收發(fā)數(shù)據(jù)，這樣的傳輸方式為半雙工方式。全雙工方式數(shù)據(jù)可以在兩個方向上傳送，并且通信雙方都可以在同一時刻進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收操作，這樣的傳輸方式為全雙工方式。本系統(tǒng)的串行通信部分只用到了Timer_A的一個比較/捕獲模塊，所以只能實現(xiàn)半雙工方式，如果需要全雙工方式傳輸數(shù)據(jù)，只需應(yīng)用2個比較/捕獲模塊就可以實現(xiàn)。 利用Timer_A實現(xiàn)軟件模擬串行通信的工作原理是這樣的： 發(fā)送過程 定時器計數(shù)單元工作在連續(xù)模式，捕獲/比較單元設(shè)置為比較模式。任選Timer_A的一個捕獲/比較寄存器（本系統(tǒng)選擇的是CCR0），設(shè)置寄存器CCR0的值等于計數(shù)器TAR的當(dāng)前值加上前面計算得出的發(fā)送/接收數(shù)據(jù)中相鄰兩位數(shù)據(jù)之間的時間間隔BitTime。然后打開計數(shù)器。當(dāng)定時器計數(shù)器TAR的值等于寄存器CCR0的值時，觸發(fā)中斷。在中斷程序中根據(jù)要發(fā)送的數(shù)據(jù)，利用定時器輸出單元的置位和復(fù)位這兩種工作模式實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸出。如果要發(fā)送的為1，則輸出單元設(shè)置為置位模式，如果要發(fā)送的位為0，則輸出單元設(shè)置為復(fù)位模式。在中斷程序中還要設(shè)置寄存器CCR0的值等于計數(shù)器TAR的當(dāng)前值加上BitTime。這樣經(jīng)過相等的時間（時間間隔為BitTime）再一次觸發(fā)中斷，在中斷程序中傳輸下一位數(shù)據(jù)。如此反復(fù)進(jìn)行，直到10位（1位起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位）數(shù)據(jù)全部發(fā)送完畢。 接收過程 定時器的計數(shù)單元工作在連續(xù)模式，首先將捕獲/比較單