【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè) 備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。此外，單片機(jī)在工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 MSP430F149 單片機(jī)的引腳圖 MSP430F149 單片機(jī)的引腳如圖 21 所示 。 D V C C1P 6. 32P 6. 43P 6. 54P 6. 65P 6. 76V r e f +7X I N8X O U T /T C L K9V E r e f +10V r e f / V E r e f 11P 1. 012P 1. 113P 1. 214P 1. 315P 1. 416P1.517P1.618P1.719P2.020P2.121P2.222P2.323P2.424P2.525P2.626P2.727P3.028P3.129P3.230P3.331P3.432P 3. 533P 3. 634P 3. 735P 4. 036P 4. 137P 4. 238P 4. 339P 4. 440P 4. 541P 4. 642P 4. 743P 5. 044P 5. 145P 5. 246P 5. 347P 5. 448P5.549P5.650P5.751XT2OUT52XT2IN53TDO/TDI54TDI55TMS56TCK57RST/NMI58P6.059P6.160P6.261AGND62DGND63AVCC64U2M S P 43 0 F 1 49 圖 21 MSP430F149 單片機(jī)的引腳圖 LCD1602 液晶顯示器簡(jiǎn)介 工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示 16x02 即 32 個(gè)字符（ 16 列2 行） 。 1602 字符型 LCD 通常有 14 條引腳線或 16 條引腳線的LCD，多出來(lái)的 2 條線是背光電源線 VCC(15 腳 )和地線 GND(16腳 )，其控制原理與 14 腳的 LCD 完全一樣 液晶顯示器的引腳說(shuō)明 LCD1602 液晶顯示器的引腳說(shuō)明如表 21 所示 。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 表 21 LCD1602 的引腳功能說(shuō)明 引腳 符號(hào) 功能說(shuō)明 1 VSS 一般接地 2 VDD 接電源（ +5V） 3 V0 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ” ，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 4 RS RS 為寄存器選擇，高電平 1 時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平 0 時(shí)選擇指令寄存器。 5 R/W R/W 為讀寫信號(hào)線，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫操作。 6 E E(或 EN)端為使能 (enable)端，下降沿使能。 7 DB0 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 0 位（最低位） 8 DB1 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 1 位 9 DB2 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 2 位 10 DB3 低 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 3 位 11 DB4 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 4 位 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 12 DB5 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 5 位 13 DB6 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 6 位 14 DB7 高 4 位三態(tài)、 雙向數(shù)據(jù)總線 7 位（最高位）（也是 busy flag） 15 BLA 背光電源正極 16 BLK 背光 電源負(fù)極 寄存器選擇控制表 控制寄存器的控制指令說(shuō)明如表 22 所示 。 表 22 控制寄存器的控制表 RS R/W 操 作說(shuō)明 0 0 寫入指令寄存器（清除屏等） 0 1 讀 busy flag（ DB7），以及讀取位址計(jì)數(shù)器（ DB0~DB6）值 1 0 寫入數(shù)據(jù)寄存器（顯示各字型等） 1 1 從數(shù)據(jù)寄存器讀取數(shù)據(jù) 注：關(guān)于 E=H 脈沖 —— 開始時(shí)初始化 E為 0，然后置 E為 1，再清 0。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 busy flag（ DB7）：在此位為被清除為 0 時(shí)， LCD 將無(wú)法再處理其他的指令要求。 DAC5571 簡(jiǎn)介 DAC5571 的引腳說(shuō)明 DAC5571 的引腳說(shuō)明如表 23 所示 。 表 23 DAC5571 的引腳說(shuō)明 引腳 名稱 描述 1 VOUT 模擬輸出電壓 2 GND 所有地面參考 3 VDD 模擬供電電壓輸入 4 SDA 串行數(shù)據(jù)輸入 5 SCL 串行時(shí)鐘輸入 6 A0 設(shè)備地址選擇 DAC5571 的原理圖及運(yùn)算方法 DAC5571 的原理圖及運(yùn)算方法分別如圖 22和圖 23所示 。 圖 22 DAC5571 的工作原理圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 圖 23 DAC5571 的工作運(yùn)算方法 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 基于 MSP430F149 信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成及工作原理 信號(hào)發(fā)生器電路 主要由 MSP430F149 系統(tǒng)、鍵盤電路、LCD1602 顯示電路、 DAC5571 芯片、電源電路等組成。系統(tǒng)原理方框圖如圖 31 所示 。 圖 31 系統(tǒng)原理方框圖 系統(tǒng)工作原理：本系統(tǒng)采用 MSP430 單片機(jī)為控制核心，利用單片機(jī)內(nèi)置的 DA 芯片，通過(guò)按鍵中斷來(lái)邏輯選擇要輸出的波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波），再設(shè)置其它鍵來(lái)控制波形的復(fù)制及頻率，然后通過(guò)單片機(jī)控制顯示到 LCD1602 上。波形的產(chǎn)生是通過(guò) MSP430 單片機(jī)執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在 D/A 轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在 MSP430 學(xué)習(xí)板的鍵盤按鍵 ,通過(guò)軟顯示 電路 鍵盤電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換 MSP430F149 電 源 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 件編程來(lái)選擇各種波形、幅值電壓和頻率，按不同按鍵產(chǎn)生不同波形的信號(hào)。 信號(hào)發(fā)生器的鍵盤電路 本系統(tǒng)所需要的鍵盤有 8個(gè)，經(jīng)過(guò)分析覺(jué)得使用獨(dú)立式鍵盤更為合適，但是手上有現(xiàn)有的 4*4 矩陣鍵盤，因此使用了 4*4矩陣鍵盤。連接電路如圖 32所示。 圖 32 鍵盤模塊電路 現(xiàn)在具體分析鍵盤的工作原理：鍵盤初始化使得單片機(jī) P1的 — 設(shè)置為輸入狀態(tài) , — 設(shè)置 為輸出狀態(tài)，然后令 — 輸出低電平， — 下降沿觸發(fā)中斷，并開中斷。進(jìn)入中斷子程序后進(jìn)行掃描并獲得鍵值，最后根據(jù)按鍵的不同分別跳到對(duì)應(yīng)的子程序中。 在掃描的子程序中，當(dāng)在 管腳上輸出低電平，并且行西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 線的其他管腳上輸出高電平時(shí)，如果“ K1”鍵被按下，則 為低電平；如果“ K2”鍵被按下，則 為低電平；如果“ K3”鍵被按下，則 為低電平；如果“ K4”鍵被按下，則 為低電平。通過(guò)設(shè)置一條行線的輸出就可以獲取列線上的相應(yīng)狀態(tài)，從而獲得鍵盤輸入的值。同理，依次在其他列 線上輸出低電平，就可以獲取其他鍵的輸入值。通過(guò)這樣的掃描方式，可以實(shí)現(xiàn)鍵盤的輸入。 信號(hào)發(fā)生器的 LCD1602 顯示模塊 LCD1602 液晶顯示器的電路圖如圖 32 所示。本電路的功能是顯示當(dāng)前輸出的波形及該波形的幅值及頻率。 指令集 如表 31 所示 。 表 31 LCD1602 的控制指令集 寫指令 38H 對(duì) 1602 進(jìn)行復(fù)位操作 寫指令 08H 對(duì) 1602 進(jìn)行顯示關(guān)閉操作 寫指令 01H 對(duì) 1602 進(jìn)行顯示清屏操作 寫指令 06H 寫字符時(shí)整體不移動(dòng) 寫指令 0cH 顯示開，不開游標(biāo)，不閃爍 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 32 LCD1602 電路圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC5571 電路 本 DAC5571 實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)并輸出，電路圖如圖 33 所示 。 圖 33 DAC5571 電路圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 小結(jié) 本章在上一章的基礎(chǔ)上，結(jié)合 MSP430 單片機(jī)信號(hào)發(fā)生器的基本功能介紹了它的工作流程、硬件組成和工作原理，設(shè)計(jì)了鍵盤電路、 LCD1602 顯示電路、 DAC5571 芯片等，各電路根據(jù)需要連接到 MSP430F149 單片機(jī)的接口上，就構(gòu)成了一個(gè)功能強(qiáng)大的基于 MSP430 單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 第 4 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 信號(hào)發(fā)生器的順利工作，需要合適的軟件來(lái)協(xié)調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成部分，根據(jù)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的工作需要來(lái)工作，從而達(dá)到特定的功能。本章主要設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成部分的程序流程圖。 信號(hào)發(fā)生器總流程圖 系統(tǒng)總程序流程圖如圖 41 所示。系統(tǒng)初始化后，當(dāng)有按鍵按下是就會(huì)產(chǎn)生按鍵中斷，然后按鍵掃描獲得鍵值并根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到不同的子程序，產(chǎn)生不同的波形。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 開 始初 始 化按 鍵 中 斷按 鍵 掃 描液 晶 顯 示 程 序波 形 產(chǎn) 生 程 序按 鍵 圖 41 信號(hào)發(fā)生器的程序總流程圖 初始化程序流程圖 初始化程序 流程圖如圖 42 所示。進(jìn)入初始化階段，信號(hào)發(fā)生器的各個(gè)部分依次初始化，為后期的程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 開 始關(guān) 閉 看 門 狗初 始 化 LCD初 始 化 鍵 盤開 中 斷 并 等 待 圖 42 初始化程序流程圖 按鍵中斷程序流程圖 按鍵中斷程序流程圖如圖 43 所示。當(dāng)有按鍵按下是就會(huì)產(chǎn)生按鍵中斷，然后按鍵掃描獲得鍵值并根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到不同的子程序，產(chǎn)生不同的波形。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 開 始P 1 口 中 斷鍵 盤 掃 描 子 程 序正 弦 波 子 程 序方 波 子 程 序鋸 齒 波 子 程 序k e y _ v a l = 1 ？k e y _ v a l = 2 ？k e y _ v a l = 3 ？k e y _ v a l = 4 ？k e y _ v a l = 5 ？k e y _ v a l = 6 ？k e y _ v a l = 7 ？k e y _ v a l = 8 ？按 鍵 被 按 下NNNNNNN三 角 波 子 程 序幅 值 增 加 子 程 序幅 值 減 小 子 程 序頻 率 增 加 子 程 序頻 率 堿 小 子 程 序YYYYYYYY 圖 43 按鍵中斷程序流程圖 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 波形產(chǎn)生程序流程圖 正弦波產(chǎn)生程序流程圖 本程序的波形產(chǎn)生原理是將一個(gè)波形周期分割成 n 等份，每加上一個(gè)偏移量然后對(duì)輸出量求正弦值，并寫到 DAC5571 中，原理圖如圖 44所示。 開 始i = 0i + +i = 0s h u c h u = i * b i a n l i a n gi = 1 2YNS i n ( s h u c h u ) 圖 44 正弦波程序流程圖 方波產(chǎn)生程序流程圖 方波的產(chǎn)生程序是根據(jù)波形的頻率要求計(jì)算出每次幅值躍變的時(shí)間，等到定時(shí)器 A 的計(jì)時(shí)時(shí)間到時(shí)進(jìn)入中斷進(jìn)行一次躍變，