【正文】 磁傳感器 X， Y 坐標以及磁力線投影軌跡如圖 316 所示。然而由于地球磁場在一般情況下只有微弱的 高斯，而一個普通的手機喇叭當相距 2 厘米時仍會有大約 4 高斯的磁場，一個手 機馬達在相距 2 厘米時會有 6 高斯的磁場，這一特點使得針對電子設備表面地球磁場的測量很容易受到電子設備本身的干擾。如果我們要想顯示這 8 個用戶自定義的字符，操作方法和顯示 CGROM的一樣，先設置 DDRAM 位置，再向 DDRAM寫入字符碼，顯示是直接取 CGRAM 的數(shù)據(jù)。 其基本操作時序： 讀狀態(tài)輸入： RS=L， RW=H， E=H，輸出： DB0～ DB7=狀態(tài)字 寫指令輸入： RS=L， RW=L， E=下降沿脈沖， DB0～ DB7=指令碼，輸出：無 讀數(shù)據(jù)輸入： RS=H， RW=H， E=H 輸出： DB0～ DB7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù)輸入： RS=H， RW=L， E=下降沿脈沖， DB0～ DB7=數(shù)據(jù)，輸出：無 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 31 圖 314讀操作時序 圖 315 寫操作時序 數(shù)據(jù)指針設置： 表 33 數(shù)據(jù)指針設置表 指令碼 功能 80H+地址碼（ 027H， 40H67H） 設置數(shù)據(jù)地址指針 在 1602 中我們就用前 16 個就行了 ,第二行也一樣用前 16 個地址。 15 腳背光正極， 16 腳背光負極。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平 (1)時進行讀操作，低電平 (0)時進行寫操作。其引腳圖和引腳說明如下： 1 2 3 4567 8 910111213141516VSSVCCV0RSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLKL C D 1 6 0 2 圖 312 LCD1602 引腳圖 第 1 腳： VSS 為電源地。 選用 MSP430F149 單片機的 與 模擬 IIC 通信接口， MSP430F149與 HMC5883L 的連接圖如下： HMC5883L 模塊 MSP430 單片機 圖 310 連接圖 由于考慮到數(shù)字信號在 IIC 通信過程中有可 能受到外界干擾，本文根據(jù)數(shù)字信號可耦合傳送，利用 74LS237 數(shù)據(jù)緩沖器，采取光電耦合的辦法，傳輸?shù)臄?shù)字信號，如圖 314 所示 74LS237 連接在輸入端。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 27 JTAG 調試接口及 JTAG 下載線介紹 本學習板的 JTAG調試接口遵循 TI原廠 JTAG仿真器的規(guī)定，采用 的 14腳雙排插針座，引腳連接關系與 TI原廠仿真器保持一致 . 表 32 JTAG調試端口的引腳定義引腳號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 TDO VCC TDI TMS TCK GND RST 硬件仿真采用 JTAG 下載線，因為 IAR 軟件支持 JTAG 下載線在線調試，本設計是仿真器通過 PC 機的并口仿真。 圖 38 USB 驅動電路原理圖 從上圖可見， MCU的 P6端口與 D12的數(shù)據(jù)端口一一對應連接，通過一個74HC573的隔離緩沖以后 MCU的四個 IO與 D12的四個控制端口的連接關系如下：?WR_N， ?RD_N， ?A0， ?CS_N。從圖可以看到， DAC5571 的輸出端 Vout 連接到了跳線座 P7 的第 1 腳。 DAC 電路 DAC5571 是一款低功耗、單通道、 8Bit 分辨率的緩沖型電壓輸出數(shù)模轉換器。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉換成 RS232 數(shù)據(jù)從T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出 第三部分是供電： 15 腳 DNG、 16 腳 VCC（ +5v）。 串口也稱串行通信接口， RS232 是目前最常用的一種串行通訊接口，由于其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱為 DB9 接頭。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 23 D5CLK6S1W3HOLD7GND4VCC8Q2U7M25P80VCCSOMI0UCLK0SIMO0CS_FLASHV33C18104 圖 34 存儲器模塊設計 M25P80 與 MSP430F149 單片機的硬件連接非常簡單，主要是片選信號。 系統(tǒng)復位后 RST/NMI 管腳功能被設置為復位功能，所有 I/O 口功能被設置西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 22 為輸入，外圍模塊被初始化為原始狀態(tài)，狀態(tài)寄存器 SR 復位，看門狗激活進入工作模式，程序計數(shù)器 PC 載入 0xFFFE 處的地址，微處理器從此地址開始執(zhí)行程序。 圖 31 電源控制電路圖 晶振電路 系統(tǒng)采用 32K 低頻晶振，該晶振已經(jīng)集成到了開發(fā)板上，不再需要另行設計。 HMC5883L 與 MSP430F149 開發(fā)板的通信是 IIC模擬通信。這一優(yōu)先次序的安排是為了不讓主機等待，同時 I178。該裝置必須符合 I2CBus Specification（ I2C總線技術規(guī)格標準），作為一個 I2C 兼容裝置，該裝置包含一個 7bit串行地址，并支持 I2C 協(xié)議。在軟件執(zhí)行時，必須注意執(zhí)行這些任務的代碼。這些總線事件以后，主機 將發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)以便寫入操作，或從機在讀出操作時進行時鐘輸出。 所有總線傳送從主機發(fā)出啟動序列開始，然后發(fā)出從機地址字節(jié)。 按 I2C 規(guī)格，所有 SDA 線中的傳輸必須發(fā)生在 SCL 低時。所有數(shù)據(jù)傳輸均由產生時鐘信號的主機發(fā)起，數(shù)據(jù)傳輸是 8 位進行。 HMC5883L 串行時鐘（ SCL）和串行數(shù)據(jù)（ SDA）線需要主機（通常是主機微處理器）和 HMC5883L 之間裝有上拉電阻（ Rp） .在標稱 VDDIO 電壓下建議負載電阻值約為 10 千歐姆。總線位西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 18 格式是一個 8 位數(shù)據(jù) /地址傳送和 1 位應答位。在總線上加接器件不影響系統(tǒng)正常工作，系統(tǒng)修改和可擴展性好。第二個和接著的數(shù)據(jù)字節(jié)為每個從器件所響應并接收處理。由于在組成系統(tǒng)時希望使用多個相 同的器件，從地址的可編程位數(shù)取決于該器件可用來編程的引腳數(shù)目。該字節(jié)的高 7 位組成從器件地址，為 1 表示主器件將從從器件讀信息。 主接收方式中，在第一個響 應位時，主發(fā)送器變成主接收器，從接收器變成從發(fā)送器，但該認可仍舊由從器件產生。在開始信號后送出一個從器件地址，地址為 7 位，第八位為方向位（ R/ W） ,0 表示發(fā)送 (寫 ),1 表示請求數(shù)據(jù) (讀 )。此時，低電平周期短的器件將進入高電平等待的狀態(tài)。 在 I2C 總線上傳送控信息時的示眾同步是由連在 SCL 線上器件的邏輯 ―與 ‖完成的?？偩€競爭可以在許多位上進行。這是由于從接收器未認可數(shù)據(jù)字節(jié)，將 SDA 線拉高，主器件產生結束信號而使傳送異常結束。認可位對應于主器件的 1 個時鐘，在此時鐘內發(fā)送器件釋放 SDA 線；而接收器件必 須將 SDA 線拉成低電平，使 SDA 在該時鐘的高電平期間為穩(wěn)定的低電平。傳送 SDA 線上的每個字節(jié)必須為 8 位，每次傳送的字節(jié)數(shù)不限，每個字節(jié)后面必須跟 1 個響應位。當 SCL 為高電平時， SDA 發(fā)生高到低跳變定義為開始（啟動）信號；當SCL 為高電平時， SDA 發(fā)生低到高跳變定義為結束（停止）信號。當總線空閑時， 2根線都是高電平?？偩€上主和從、發(fā)送和接收的 關系不是永久的，而僅取決于此時數(shù)據(jù)傳送的方向。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 13 圖 24 引腳圖 主要硬件構成 表 24 MSP430F149 的硬件構成 名稱 型號 描述 MCU MSP430F149 超低功耗、采用精簡指令集的 16位微處理器 USB接口芯片 PDIUSBD12 兼容 ，支持數(shù)據(jù)全速傳輸（ 12Mbit/s） 實時時鐘 DS1302 時間精確到秒，閏年自動補償， 32Byte非易失性 RAM 溫度傳感器 DS18B20 單總線接口， 9Bit至 12Bit可編程溫度分辨率 EEPROM AT24C16 I2C接口， 20488Bit存儲容量 數(shù)模轉換器 DAC5571 IIC接口， 188KSPS快速更新速率， 8Bit分辨率 電平轉換芯片 SN74LVC4245 5V雙向電平轉換 RS232接口芯片 MAX3232 ，支持兩路 RS232電平轉換 RS485接口芯片 SN65HVD12 ，抗 16KV ESD，半雙工模式 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 14 單片機的 IIC 總線通信技術 IIC(Inter Intergrated Circuit)總線是一種二線制總線，它通過 2 根線（ SDA，串行數(shù)據(jù)線； SCL，串行時鐘線）在連接到總線上的器件之間傳總信息，根據(jù)地址識別每個器件（不管是微控制器、 LCD 驅動器、存儲器還是鍵盤接口），根據(jù)器件的功能可以工作于發(fā)送或接收方式。特別是它的超低功耗特性，是目前其他單片機不可比擬的。 MSP430F149 開發(fā)板 本次設計選擇 TI 的 MSP430 的開發(fā)板，具有超低功耗、處理能力強大、片內外設豐富、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、開發(fā)環(huán)境便捷等顯著優(yōu)勢，和其他類型單片機相比具有更好的使用效果、更廣泛的應用前景。而且一些設計對精度和功能等有一定的要求 ，開發(fā)板上自己配置的芯片可能滿足不了需求，因此，有一個單一的、簡單的，自己設計的最小系統(tǒng)很有必要。 430 系列單片機由于引入了 FLASH 型程序存儲器和 JTAG 技術，不僅使開西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 12 發(fā)工具變得簡便，在線編程以及價格優(yōu)勢都是 51 系列單片機所不具備的，這也是實際設計應用非常重視的一個環(huán)節(jié) [7]。 MSP430 系列其基本架構是 16 位的，而且兼容 8 位的功能模塊，在擴展更多功能的同時， 51 系列單片機的基礎功能 430也是具備的，而且運行的更快。而且功耗低并不影響 430 系列單片機的運行速度，這也是工業(yè)設計當中絕大多數(shù)都使用 430 系列而不用 51 單片機的主要原因。 51 系列單片機有 111 條指令，這樣多的指令在編寫程序時難以熟練地掌握和應用，而且編程產生錯誤的概率非常高。任何試圖去讀取不存在的地址返回為 0s，任何去寫不存在的地址或者是未定義的 bit寫入定義的地址都將會被該裝置予以忽略。這些指針位置從主機發(fā)出到從機并成功 獲得的 7位地址加 1 位讀 /寫標識符。 西安工程大學本科畢業(yè)設計（論文） 10 寄存器訪問 下面表格列出了寄存器及其訪問。 表 22 數(shù)據(jù)輸出 X 寄存器 A 和 B DXRA7 DXRA6 DXRA5 DXRA4 DXRA3 DXRA2 DXRA1 DXRA0 0 0 0 0 0 0 0 0 DXRB7 DXRB6 DXRB5 DXRB4 DXRB3 DXRB2 DXRB1 DXRB0 0 0 0 0 0 0 0 0 上圖中的 ―0‖為默認值，當下一次測量完成之后這 寫值會被自動覆蓋。數(shù)據(jù)輸出 X 寄存器 A 儲存一個來測量結果中的 MSB（高位數(shù)據(jù)），數(shù)據(jù)輸出 X 寄存器 B 儲存一個來自測量結果中的 LSB（低位數(shù)據(jù)）。 16 SDA 串行數(shù)據(jù) IIC總線主 /從數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)處理 HMC5883L 是三軸磁場傳感器，分別是 X， Y， Z 三軸，三軸正交便于測量磁場數(shù)據(jù)，對 X， Y， Z 坐標數(shù)據(jù)進行運算不難得出磁場方向。度羅盤航向精度 ? 可獲得羅盤航向、硬磁、軟磁以及制自動校準庫 ? 能應用于個人導航系統(tǒng)和 LBS 下面給出 HMC5883L的引腳的配置： 表 21 ：引腳配置表