【正文】 種指令實(shí)現(xiàn)在線寫 Flash 的； 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 23 BYPASS——此指令將一個(gè)一位寄存器軒于 BSC 的移位回路中，即僅有一個(gè)一位寄存器處于 TDI 和 TDO 之間。 在 PCB 電路設(shè)計(jì)好后，即可用程序先將對(duì) JTAG 的控制指令， 通過 TDI送入 JTAG 控制器的指令寄存器中。再通過 TDI 將要寫 Flash 的地址、數(shù)據(jù)及控制線信號(hào)入 BSR 中，并將數(shù)據(jù)鎖存到 BSC 中，用 EXTEST 指令通過 BSC將寫入 Flash。 軟件編程 在線寫 Flash 的程序用 Turbo C 編寫。程序使用 PC 的并行口，將程序通過含有 JTAG 的芯片寫入 Flash 芯片。程序先對(duì) PC 的并口初始化，對(duì) JTAG口復(fù)位和測試，并讀 Flash，判斷是否加鎖。如加鎖，必須先解鎖，方可進(jìn)行操作。寫 Flash 之前，必須對(duì)其先擦除。將 JTAG 芯片設(shè)置在 EXTEST 模式，通過 PC 的并口，將 目標(biāo)文件通過 JTAG 寫入 Flash，并在燒寫完成后進(jìn)行校驗(yàn)。 圖 JTAG 電路圖 電源 電路設(shè)計(jì) 供電電路采用 USB 接口 。 USB 已經(jīng)是一個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)了。電壓是 5～ 電流 300mA～ 500mA 接口靠兩端的是正負(fù)極，中間兩條是數(shù)據(jù)的正負(fù)極，只要你的設(shè)備不接觸 “數(shù)據(jù)線 ”電腦不會(huì)識(shí)別為移動(dòng)設(shè)備。（業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)線是 “紅、白、綠、黑 ”分別是 5V+、 DAT、 DAT+、 5V、高檔型外加屏蔽層）哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 24 如果只用提供電源，只用兩條引線，設(shè)計(jì)產(chǎn)品額定用電不超過 5V,電流不超500mA 即可。該 型產(chǎn)品已經(jīng)很多很成熟。 Msp430 的電壓是 ，所以中間采用了穩(wěn)壓芯片 AS1117。 AS1117 是一款低壓差的線性穩(wěn)壓器，當(dāng)輸出 1A電流時(shí)，輸入輸出的電壓差典型值僅為 。 AS1117 除了能提供多種固定電壓版本外（ Vout＝ ,5V），還提供可調(diào)端輸出版本，該版本能提供的輸出電壓范圍為 ~。能（ AS1117 正常工作環(huán)境溫度范圍極寬，為 50℃ ～ 140℃ ），確保芯片和電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)在產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用先進(jìn)的修正技術(shù)，確保輸出電壓和參考源 精度在 177。1%的精度范圍內(nèi)。 AS1117 的 特點(diǎn)： 包括三端可調(diào)輸出和固定電壓輸出版本 （ 固定電壓包括 ， ， ， 5V等，其他電壓規(guī)格可根據(jù)用戶定制） ； 最大輸出電流為 1A； 輸出電壓精度高達(dá) 177。1 ％ ； 穩(wěn)定工作電壓范圍為高達(dá) 15V； 電壓線性度為 ％ ； 負(fù)載線性度為 ％ ； 環(huán)境溫度： TA 的范圍是 50℃ ~140℃ ； 圖 電源電路圖 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 25 復(fù)位電路 為確保微機(jī)系統(tǒng)中電路穩(wěn)定可靠工作，復(fù)位電路是必不可少的一部分，復(fù)位 電路的第一功能是上電復(fù)位 (復(fù)位電路如 所示 )。 圖 復(fù)位電路圖 晶振電路 晶振電路 MSP430 系列單片機(jī)時(shí)鐘模塊包括數(shù)控振蕩器 (DCO)、高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器等 3 個(gè)時(shí)鐘源。這是為了解決系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)要求和低功耗要求的矛盾，通過設(shè)計(jì)多個(gè)時(shí)鐘源或?yàn)闀r(shí)鐘設(shè)計(jì)各種不同工作模式，才能解決某些外圍部件實(shí)時(shí)應(yīng)用的時(shí)鐘要求，如低頻通信、 LCD 顯示、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。數(shù)字控制振蕩器 DCO 已經(jīng) 集成在 MSP430 內(nèi)部，在系統(tǒng)中只需設(shè)計(jì)高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器兩部分電路。 低速晶體振蕩器 (LFXTl)滿足了低功耗及使用 晶振的要求。 LFXTl振蕩器默認(rèn)工作在低頻模式，即 32． 768kHz，也可以通過外接 450kHz～ 8MHz的高速晶體振蕩器或陶瓷諧振器工作在高頻模式，在本電路中我們使用低頻模式，晶振外接 2 個(gè) 22pF 的電容經(jīng)過 XIN 和 XOUT 連接到 MCU。 高速晶振也稱為第二振蕩器 XT2，它為 MSP430F149 工作在高頻模式時(shí)提供時(shí)鐘， XT2 最高可達(dá) 8MHz。在系統(tǒng)中 XT2 采用 4MHz 的晶體， XT2 外接2 個(gè) 22pF 的電容經(jīng)過 XT2IN 和 XT2OUT 連接到 MCU[13]（晶振電路如圖 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 26 所示） 。 圖 晶振電路 引腳分配 發(fā)射部分 發(fā)射部分選擇的是 430 的 P3 口。溫度傳感器選擇的是 P4 口 （發(fā)射部分管腳分配如表 所示） 。 表 發(fā)射部分管腳分配 管腳名稱 分配引腳 CE CSN CLK MOSI MISO IRQ VDD VCC GND GND DQ 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 27 圖 DS18B20 電路圖 圖 nRF24L01 電路圖 接收部分 數(shù)碼管選擇的是 P2 與 P6 口。 P2 口為段選， P6 口為位選。 無線 接收 選擇 P5 口 （接收部分管腳分配圖如表 所示， DS18B20 電路圖如圖 所示， nRF24L01 電路圖如圖 所示） 。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 28 表 接收部分管教分配圖 管 腳 名稱 分配引腳 A B C D E F G AQ COM1 COM2 COM3 COM4 CE CSN CLK MOSI MISO IRQ VDD VCC GND GND 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 29 本章小結(jié) 本章主要是講述了對(duì)于各個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)，其中主要是溫度檢測模塊、無線收發(fā)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、 430 最小系統(tǒng)模塊。詳細(xì)的介紹了各主要部分所用芯片的工作原理和性能特點(diǎn) 。最后本章還說明了各個(gè)模塊的引腳分配。通過這一章的介紹，可以了解本系統(tǒng)詳細(xì)的硬件設(shè)計(jì)方案。 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 30 第 4 章 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 分部分 軟件設(shè)計(jì) 溫度檢測 溫度檢測模塊軟件設(shè)計(jì) DS18B20 的測溫原理遵循嚴(yán)格的單總線協(xié)議，以確保通信數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，單片機(jī)通過時(shí)序來寫入和讀出 DS18B20 中的數(shù)據(jù)，包括初始化、讀 l、讀 0，寫 寫 0 等操作。傳感器復(fù)位后，接收應(yīng)答信號(hào)，跳過讀 ROM 中序列號(hào)后，啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換，等待溫度轉(zhuǎn)換完畢后，保存數(shù)據(jù)。如此反復(fù)，完成所有操作，其流程圖如圖 所示。 圖 溫度檢測軟件流程圖 初始化開始返回值為 1跳過讀取 ID發(fā)送溫度轉(zhuǎn)換延時(shí) 800 ms復(fù)位跳過讀取 IDScratchpad 命令讀取溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)碼管顯示哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 31 無線發(fā)射模塊軟件設(shè)計(jì) 首先進(jìn)行初始化操作，初始化包括設(shè)置單片機(jī) I／ O 和 SPI 相關(guān)寄存器兩部分其可以和 nRF24L01 通信。通過 SPI 總線配置射頻芯片使其進(jìn)入正確的工作模式。發(fā)射數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 nRF24L01 配置為發(fā)射模式。接著把發(fā)送端待發(fā)射數(shù)據(jù)的目標(biāo)地址 TX—ADDR和數(shù)據(jù) TX—PLD寫入 nRF24L01緩沖區(qū)，延時(shí)后發(fā) 射數(shù)據(jù) ， 其流程圖如圖 所示 [14]。 圖 無線發(fā)射軟件流程圖 開始初始化置低 CE配置 CONFIG 為發(fā)射模式寫入發(fā)送地址寫入接收地址寫入發(fā)送數(shù)局?jǐn)?shù)據(jù)通道 0 允許設(shè)置工作頻率設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸率與功率CE 置高延時(shí)CE 置低清狀態(tài)寄存器哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 32 無線接收模塊軟件設(shè)計(jì) 接收 數(shù)據(jù)時(shí)，首先將 nRF24L01 配置為接收模式。接著延遲進(jìn)入接收狀態(tài)等待數(shù)據(jù)的到來。當(dāng)接收方檢測到有效地址和 CRC 時(shí)，就將數(shù)據(jù)包儲(chǔ)存在接收堆棧中，同時(shí)狀態(tài)寄存器中的中斷標(biāo)志位 RX—DR 置高，產(chǎn)生中斷使 IRQ引腳變?yōu)榈碗娖?，以便通?MCU去取數(shù)據(jù) ， 其流程圖如圖 所示 。 圖 無線接收軟件流程圖 開始初始化CE 置低配置 CONFIG 為接收模式寫入接收地址打開接收通道 0設(shè)置工作頻率設(shè)置接收數(shù)據(jù)寬度寫入發(fā)射功率與數(shù)據(jù)傳輸率CE 置高判斷接收中斷讀接收數(shù)據(jù)是 否哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 33 顯示模塊軟件設(shè)計(jì) LED 溫度顯示電路包含有 4 只 LED，共陰 極，顯示采用逐位掃描的方式。 為 LED 的顯示代碼輸入，依次對(duì)應(yīng) LED 的 a、 b、 c、 d、 e、 f、 g、dp， ～ 為 LED 的位選 輸入，依 次對(duì)應(yīng) D D Dl、 D0， 其中 D3為最高位。當(dāng) 為低 電平 ～ 為高 電平時(shí)， LED 顯示的最高位被點(diǎn)亮，其余熄滅，依此類推 ， 其流程圖如圖 所示 。 圖 顯示部分軟件流程圖 軟件的總體設(shè) 計(jì) 發(fā)送部分 發(fā)送部分的 一個(gè)循環(huán)的 總體思路是這樣的 先 初始化 DS18B20，從DS18B20 讀出溫度（ DS18B20 采用默認(rèn)的 12 位 精度），將得到的溫度值的開始設(shè)定 430引腳狀態(tài)初始化數(shù)碼管從高到低位顯示結(jié)束哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 34 反碼轉(zhuǎn)化成十進(jìn)制，取溫度數(shù)組的高兩位（即 整數(shù)部分）寫入發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組，然后初始化 nRF24L01，將溫度發(fā)送 ， 其流程圖如圖 所示 [15]。 圖 發(fā)射部分總體流程圖 接收部分 接收部分的總體思路是這樣的，首先還是初始化 nRF24L01，然后進(jìn)入大循環(huán)判斷狀態(tài)寄存器是否有接收中斷。如果有就從 FIFO_buffer 讀入二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制在數(shù)碼管上顯示出來 ， 其流程圖如圖 所示 。 開始初始化從 DS 18 B 20 讀溫度轉(zhuǎn)換溫度為十進(jìn)制將溫度寫入發(fā)射數(shù)組發(fā)射數(shù)據(jù)延時(shí)哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 35 圖 接收部分總體流程圖 本章小結(jié) 本章主要是講解了系統(tǒng) 子程序及 總程序的設(shè)計(jì)思想 ，并分別介紹了各子模 塊的程序流程及最后總程序的流程，系統(tǒng)軟件采用模塊化編程思路，這樣，在軟件調(diào)試時(shí)，可以隨時(shí)調(diào)用子模塊程序，更有利于子模塊調(diào)試。 開始初始化判斷接收中斷從 RX _ FIFO buffer讀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)碼管顯示哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 36 第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 調(diào)試步驟 步驟一 完成硬件電路的焊接。 步驟 二 首先先將 其中一片 430 系統(tǒng)與四位共陰數(shù)碼管相連顯示，檢驗(yàn)四位數(shù)碼管顯示沒有問題。 步驟三 將其中一片 430 與四位數(shù)碼管及溫度傳感器 DS18B20 相連，寫入測量溫度的程序。測試 DS18B20 部分硬件及軟件部分好使。 步驟四 將 nRF24L01 的收發(fā)部分分別與兩片 430 相連，寫入發(fā)射一個(gè)常數(shù)的程序，檢 測收發(fā)模塊及程序好使。 步驟五 將顯示、收發(fā)、溫度檢測程序整合，檢測系統(tǒng)是否能將發(fā)送端的溫度值測量出來發(fā)送到接收端在數(shù)碼管上顯示出來。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 經(jīng)實(shí)驗(yàn) 要求及實(shí)驗(yàn)的目的，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了一些動(dòng)態(tài)值的測量，具體結(jié)果如 表 所示 ： 表 數(shù)據(jù)測試表 測試數(shù)據(jù) 值 發(fā)送端電流 接收端電流 9mA 收發(fā)端電壓 發(fā)送端功率 接收端功率 收發(fā)距離 30m 溫度測試精度 攝氏度 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 37 從表中看出接收端與發(fā)射端都維持在低功耗，基本達(dá)到了設(shè) 計(jì)的初衷。另外收發(fā)距離與溫度測試精度 也達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求 。 如圖 就是無線溫度檢測系統(tǒng)發(fā)射端的發(fā)射端成品 ，發(fā)射端在接通電源的情況下會(huì)立即完成初始化，實(shí)時(shí)地發(fā)送溫度數(shù)值。 圖 發(fā)射部分成品 如圖 就是無 線溫度測量檢測系統(tǒng)的接受端成品 。在開通電源的情況下對(duì)發(fā)射端的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的接受，經(jīng) MSP430 處理后在數(shù)碼管上顯示。 圖 接收部分成品 哈爾濱工程大學(xué)本科生畢業(yè)論文 38 本章小