【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大了硬件冗余。內(nèi)部以低功耗、低電壓的原則設(shè)計(jì)，這樣的系統(tǒng)不僅功能強(qiáng)、性能可靠、成本低，而且便于進(jìn)一步微型化和便攜化。 （ 3）內(nèi)部電路可選擇工作。超低功耗單片機(jī)可以通過(guò)特殊功能寄存器，選擇使用不同的功能電路，即依靠軟件選擇其中不同的外圍功能模塊，對(duì)于不使用的模塊使其停止工作，以減少無(wú)效功耗。 （ 4）具有高速和低速兩套時(shí)鐘。系統(tǒng)運(yùn)行頻率越高，電源功耗就會(huì)相應(yīng)增大。為了更好地降低功耗，超低功耗單片機(jī)可采用幾套獨(dú)立的時(shí)鐘源，如高速的主時(shí)鐘、低頻時(shí)鐘（如 ）和 DCO 片內(nèi)時(shí)鐘。其可在滿足功能需要的情況下按一定比例降低 MCU 主時(shí)鐘頻率，以降低電源功耗。在不需要高速運(yùn)行的情況下，可選用輔助時(shí)鐘低速運(yùn)行，進(jìn)一步降低功耗。通過(guò)軟件相應(yīng)功能寄存器進(jìn)行設(shè)置，可改變 CPU 的時(shí)鐘頻率，或進(jìn)行主時(shí)鐘和輔助時(shí)鐘切換。 （ 5）具有多種節(jié)能工作模式。超低功耗單片機(jī)具有多種節(jié)能模式， 基于 MSP430 單片機(jī)的紅外通訊的實(shí)現(xiàn)方法 7 為其功耗管理提供了極好的性能保證。 超低功耗單片機(jī)以其卓越的性能和較高的性能價(jià)格比，使其在許多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如對(duì)便攜式智能檢測(cè)控制儀器的開(kāi)發(fā)、各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、各種智能控制儀表的 開(kāi)發(fā)、各種節(jié)能裝置的開(kāi)發(fā)等。超低功耗單片機(jī)也可應(yīng)用于產(chǎn)品的內(nèi)部，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件，以使產(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度的智能化。 MSP430 系列單片機(jī) [2] 1996 年， TI 公司推出的 MSP430 系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)具有非常低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)及方便靈活的開(kāi)發(fā)手段，可以方便地構(gòu)成各種超低功耗的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 MSP430 系列單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程大致可以分為四個(gè)階段。 第一代：這一階段主要以 1996 年推出的 MSP430 系列和到 2020 年初首先推出的 33X、 32X、 31X 等幾個(gè)系列為代表，它的主要技術(shù)特征是實(shí)現(xiàn)了低電源電壓供電，有 5 種節(jié)電模式，采用了 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)，使用外部 晶體集成了 LCD 液晶驅(qū)動(dòng)和 A/D 轉(zhuǎn)換等，這有利于提高系統(tǒng)的集成度。這個(gè)時(shí)期的 MSP430 系列單片機(jī)已經(jīng)顯露出它的超低功耗等一系列技術(shù)特點(diǎn)。 第二代：這一階段以 2020 年 7 月推出的 F13X/F14X 系列為代表，它的主要技術(shù)特征是增加了 Flash 存儲(chǔ)器，同時(shí)還拓展了 I/O 接口。自 2020年 7 月到 2020 年 TI 公司又相繼推出了 F41X、 F43X、 F44X 單片機(jī)。 F41X單片機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的單片機(jī)之一，它有 48 個(gè) I/O 接口， 96 段 LCD驅(qū)動(dòng)。而 F43X、 F44X 系列單片機(jī)是在 13X、 14X 的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動(dòng)器，將 LCD 的段數(shù)增加到 160 段，并且相應(yīng)的調(diào)整了顯示存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)區(qū)的地址，為以后拓展了發(fā)展空間。這種以 Flash 技術(shù)和 FET 開(kāi)發(fā)工具組合的開(kāi)發(fā)方式，具有方便、廉價(jià)、實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)，給用戶提供了一個(gè)比較理想的樣機(jī)開(kāi)發(fā)方式。 第三代： TI 公司在 2020 年底和 2020 年期間又推出了 F15X 和 F16X系列單片機(jī)，它的主要技術(shù)特征是 RAM 容量大大增加了，例如 F1611 基于 MSP430 單片機(jī)的紅外通訊的實(shí)現(xiàn)方法 8 的 RAM 容量就增加到了 10KB。這樣可以突破 RAM 的限制，將實(shí)施操作系統(tǒng)引入 MSP430 單片機(jī)。 第四代：在 2020 年， TI 公司又推出了專門用于電量計(jì)量的MSP430FE42X 和用于水表、氣表、熱表上的具有無(wú)磁傳感模塊的MSP430FW42X 單片機(jī)。在 2020 年， TI 公司又推出了 MSP430X2XX 系列單片機(jī)，該系列單片機(jī)的片內(nèi)外設(shè)進(jìn)一步精簡(jiǎn)，價(jià)格低廉，適合做一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用。 今兩年， TI 公司針對(duì)一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，利用 MSP430 的超低功耗的特性，推出了一些專用單片機(jī)，用這些單片機(jī)設(shè)計(jì)相應(yīng)的專業(yè)產(chǎn)品可以大大簡(jiǎn)化 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 不同系列的 MSP430 單片機(jī)的性能雖然有所不同，但是總體特性相似，概括如下： （ 1）五種省電模式， 6μs 內(nèi)從待機(jī)模式喚醒； （ 2） 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)的 CPU 通過(guò)總線連接到存儲(chǔ)器和外圍模塊； （ 3） 三個(gè)時(shí)鐘模塊可提供三種時(shí)鐘信號(hào)： ACLK、 MCLK、 SMCLK； （ 4） 多達(dá) 64KB 的尋址空間，包括 ROM、 RAM、 Flash； （ 5） 共 7 種尋址模式，可以字或者字節(jié)尋址； （ 6） 具有多達(dá) 16 個(gè)中斷源（定時(shí)器、串行口、 P P WDT 等），多級(jí)優(yōu)先級(jí)，可實(shí)現(xiàn)中斷嵌套； （ 7） 串行通信接口 USART 可設(shè)置為同步（ SPI）、異步（ UART）或是 I^2C 模式，發(fā)送和接收有各自的中斷入口地址； （ 8） 定時(shí)器有基本的定時(shí)器、定時(shí)器 A、定時(shí)器 B 和看門口定時(shí)器，可以實(shí)現(xiàn)事件定時(shí)、計(jì)數(shù)、 PWM 等功能； （ 9） 集成 LCD 驅(qū)動(dòng)器、硬件乘法器、比較器、 DMA 控制器及 Scan IF 模塊。 根據(jù)上述的介紹及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求采用 MSP430G2553 單片機(jī)作為中央處理器。 MSP430G2553 單片機(jī)是超低功耗混合信號(hào)微控制器，具有內(nèi)置的 16 位定時(shí)器、 20 個(gè)支持觸摸感測(cè)的 I/O 引腳、一個(gè)多用途模擬比較器以及采用通用通信接口的內(nèi)置通信能力。此外， MSP430G2553 還具 基于 MSP430 單片機(jī)的紅外通訊的實(shí)現(xiàn)方法 9 有一個(gè) 10 位模數(shù)（ A/D）轉(zhuǎn)換器。 MSP430G2553 單片機(jī)的 20 只引腳圖，如圖 21 所示，其主要引腳功能如表 21 所示。 圖 21 MSP430G2553 的引腳圖 表 21 MSP430G2553 主要引腳功能表 序號(hào) 名稱 引腳說(shuō)明 1 DVCC 電源正 2 TA0CLK ACLK A0 CAO 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer0_A,時(shí)鐘信號(hào) TACLK 輸入 ACLK 信號(hào)輸出 ADC10 模擬輸入 A0 Comparator_A+,CA0 輸入 3 UCA0RXD UCA0SOMI A1 CA1 通用 I/O 引腳 Timer0_A,捕捉： CCI0A 輸入，比較： Out0 輸出 /BSL 發(fā)送 UART 模式中 USCI_A0 接收數(shù)據(jù)輸入 SPI 模式中 USCI_A0 受控器數(shù)據(jù)輸出 /主控器輸入 ADC10 模擬輸入 A1 Comparator_A+， CA1 輸入 4 UCA0TXD UCA0SIMO A2 CA2 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer0_A，捕獲： CCI1A 輸入，比較： Out1 輸出 UART 模式中 USCI_A0 發(fā)送數(shù)據(jù)輸出 SPI 模式中 USCI_A0 受控器數(shù)據(jù)輸入 /主控器輸出 ADC10 模擬輸入 A2 Comparator_A+， CA2 輸入 5 ADC10CLK A3 通用型數(shù)字 I/O 引腳 ADC10，轉(zhuǎn)換時(shí)鐘輸出 ADC10 模擬輸入 A3 基于 MSP430 單片機(jī)的紅外通訊的實(shí)現(xiàn)方法 10 VREF/VEREF CA3 CAOUT ADC10 負(fù)基準(zhǔn)電壓 Comparator_A+， CA3 輸入 Comparator_A+，輸出 6 SMCLK UCB0STE UCA0CLK A4 VREF+/VEREF+ CA4 TCK 通用型數(shù)字 I/O 引腳 SMCLK 信號(hào)輸出 USCI_B0 受控器發(fā)送使能 USCI_A0 時(shí)鐘輸入 /輸出 ADC10 模擬輸入 A4 ADC10 正基準(zhǔn)電壓 Comparator_A+， CA4 輸入 用于器件編程及測(cè)試的 JTAG 測(cè)試時(shí)鐘、輸入終端 7 UCB0CLK UCA0STE A5 CA5 TMS 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer_A， 比較 ： Out0 輸出 /BSL 接收 USCI_B0 時(shí)鐘輸入 /輸出 USCI_A0 受控器發(fā)送使能 ADC10 模擬輸入 A5 Comparator_A+， CA5 輸入 用于器件編程及測(cè)試的 JTAG 測(cè)試時(shí)鐘、輸 入終端 8 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer1_A，捕獲： CCI0A 輸入，比較： Out0 輸出 9 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer1_A，捕獲： CCI1A 輸入，比較： Out1 輸出 10 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer1_A，捕獲： CCI1B 輸入，比較： Out1 輸出 11 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer1_A，捕獲： CCI0B 輸入，比較： Out0 輸出 12 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer1_A，捕獲： CCI2A 輸入，比較： Out2 輸出 14 A6 CA6 UCB0SOMI UCB0SCL TDI/TCLK 通用型數(shù)字 I/O 引腳 Timer0_A，比較： Out1 輸出 ADC10 模擬輸入 A6 Comparator_A+,CA6 輸入 SPI 模式中 USCI_B0 受控器輸出 /主控器輸入 I2C 模式中的 USCI_B0 SCL I2C 時(shí)鐘 編程及測(cè)試期間的 JTAG 測(cè)試數(shù)據(jù)輸入或測(cè)試時(shí)鐘輸入 通用型數(shù)字 I/O 引腳 基于 MSP430 單片機(jī)的紅外通訊的實(shí)現(xiàn)方法 11 15 A7 CA7 CAOUT UCB0SIMO UCB0SDA TDO/TDI ADC10 模擬輸入 A7 Comparator_A+， CA7 輸入 Comparator_A+，輸出 SPI 模式中的 USCI_B0 受控器輸入 /主控器輸出 I2C 模式中的 USCI_B0 SCL I2C 數(shù)據(jù)輸入 編程及測(cè)試期間的 JTAG 測(cè)試數(shù)據(jù)輸入或測(cè)試時(shí)鐘輸入 16 /RST 復(fù)位 20 DVSS 電源地 紅外發(fā)射頭和接收頭的介紹及選擇 紅外發(fā)射頭也稱紅外線發(fā)射二極管，屬于二極管類。它是可以將電能直接轉(zhuǎn)換成紅外光（不可見(jiàn)光）并輻射出去的發(fā)光器件，主要應(yīng)用于各種光電開(kāi)關(guān)及遙控發(fā)射電路中。紅外線發(fā)射管的結(jié)構(gòu)和原理與普通發(fā)光二極管相近，只是使用的半導(dǎo)體材料不同。紅外發(fā)光二極管通常使用砷化鎵（ GaAs）、砷鋁化鎵（ GaAlAs）等材料，采用全透明或淺藍(lán)色、黑色的樹(shù)脂進(jìn)行封裝。 紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料制成 PN 結(jié)，外加正向偏壓向 PN 結(jié)注入電流以激發(fā)紅外光。光譜的功率分布為中心波長(zhǎng)830~950nm，半峰帶寬 40nm 左右，它是窄帶分布，是普通 CCD 黑白攝像機(jī)可感受的范圍。它最大的優(yōu)點(diǎn)是可以完全無(wú)紅暴（采用 940~950nm波長(zhǎng)紅外管）或僅有微弱紅暴（紅暴為有 可見(jiàn)紅光）和壽命長(zhǎng)。 紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度 μ W/m2 來(lái)表示。一般來(lái)說(shuō)，它的紅外輻射功率與正向工作電流成正比，但是在接近正向電流的最大額定值時(shí)，器件的溫度會(huì)因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外發(fā)光二極管的電流過(guò)小，將影響它的輻射功率的發(fā)揮，但是工作電流過(guò)大將影響其壽命，甚至使紅外發(fā)光二極管燒毀。 當(dāng)電壓超過(guò)正向閥值電壓（大約 左右）時(shí)電流就開(kāi)始流動(dòng)，而且是很陡直的曲線，表明它的工作電流對(duì)工作電壓十分敏感。因此要求它的工作電壓準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則這將影響它的輻射功率的發(fā)揮及其可靠 基于 MSP430 單片機(jī)的紅外通訊的實(shí)現(xiàn)方法 12 性。輻射功率 會(huì)隨著環(huán)境溫度的升高（包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高）使其輻射功率下降。紅外二極管的最大輻射強(qiáng)度一般在光軸的正前方，并且會(huì)隨著輻射方向與光軸夾角的增大而減小。輻射強(qiáng)度為50%的最大值的角度稱為半強(qiáng)度輻射角。 實(shí)物圖如 22 所示 圖 22 紅外發(fā)射二極管實(shí)物圖 紅外接收頭是一種特殊的紅外接收電路，它將紅外接收管與放大電路集成在一體，具有體積?。ù笮∨c一只中功率三極管相當(dāng)），密封性好，靈敏度高等特點(diǎn)，并且價(jià)格低廉，市場(chǎng)售價(jià)只有幾元錢的特點(diǎn)。它僅僅有三個(gè)管腳，分別是電源正極、電源負(fù)極以及信號(hào)輸出端，它的工 作電壓在 5V 左右。只要給它接上電源便是一個(gè)完整的紅外接收放大器，使用起來(lái)十分方便。 它的主要功能包括放大、選頻及解調(diào)三大部分，要求輸入信號(hào)