【正文】 通過 TAP 接口，對數(shù)據(jù)寄存器進行訪問的一般過程是： 通過指令寄存器（ IR），選定一個需要訪問的數(shù)據(jù)寄存器； 把選定的數(shù)據(jù)寄存器連接到 TDI 和 TDO 之間； 由 TCK 驅(qū)動，通過 TDI，把需要的數(shù)據(jù)輸入到選定的數(shù)據(jù)寄存器當中去，同時把選定的數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)通過 TDO 讀出來。 山東科技大學學士學位論文 緒論 27 TAP 是一個通用端口，它通過 TAP Controller 實現(xiàn)對芯片提供的所有數(shù)據(jù)寄存器（ DR）和指令寄存器（ IR）的訪問。在 JTAG 調(diào)試中，邊界掃描是一個很重要的概念，當需要調(diào)試芯片時，這些寄存器將芯片與外圍電路隔離，實現(xiàn)對芯片輸入輸出信號的觀察和控制：對于輸入管腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器單元把數(shù)據(jù)加載到該管腳中；對于輸出管腳，可以通過與之相連的邊界掃描寄存器“捕獲”（ CAPTURE）該管腳上的輸出信號；正常運行狀態(tài)下，這些邊界掃描寄存器單元對芯片是透明的，所以正常的運行不會受到影響。 標準最初就是由 JTAG 這個組織提出，最終由 IEEE 批準并標準化的。在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，這樣，在使用相同的 I/O 口的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了按鍵數(shù)量的增加 ，但是占用的空間大，由此帶來的硬件開銷很大（如圖 所示）。 綜上所述，我們選擇 方案二 ，即 OCMJ4x8B 液晶顯示模塊 。引出腳 RT1/RT2 為外接灰度調(diào)節(jié)電位器接腳，出廠前該電位器被固定電阻所代替（即模塊上的 R6），當用戶需要調(diào)節(jié)屏幕灰度時，可在引出腳 RT1/RT2山東科技大學學士學位論文 緒論 24 間接電位器，若沒有變化或變化不大，可將和 RT RT2 并聯(lián)的電阻斷開，再調(diào)整電位器。 表 OCMJ系列液晶顯示器的功能命令表 字符顯示命令： 顯示國標漢字； 顯示 8X8字符； 顯示 8X16字符； 圖形顯示命令： 顯示位點陣； 顯示字節(jié)點陣； 屏幕控制命令： 清屏； 上移； 下移 ； 左移； 右移； 此外， OCMJ 中文模塊在上電后自動完成設(shè)置初始化工作，當需要進行復位操作時，只需使（ RES=0）并保持 10us，正常的復位功能包括清屏在內(nèi)，占用時間≤ 15ms，為防止數(shù)據(jù)丟失，在此期間用戶不能對模塊進行任何操作，其他操作可在 BUSY=0 之后開始進行。收到外部的 REQ 高電平信號后， OCMJ 模塊立即讀取數(shù)據(jù)線上的命令或數(shù)據(jù)，同時將 BUSY 置 1，表明模塊已收到數(shù)據(jù)并正在對數(shù)據(jù)進行處理。此外， OCMJ 中文模塊系列液晶顯示器可以實現(xiàn)漢字、 ASCII 碼、點陣圖形和變化曲線的同屏顯示，并可通過字節(jié)點陣圖形方式造字，因而被廣泛用于各種儀器儀表、家用電器的顯示上。 方案二：采用串行接口的時鐘芯片 DS1302。 DS1302 與 RAM 相關(guān)的寄存器分為兩類，一類是單個 RAM 單元，共 31 個，每個單元組態(tài)為一個 8 位的字節(jié)，其命令控制字為 COH~FDH，其中奇數(shù)為讀操作，偶數(shù)為寫操作；再一類為突發(fā)方式下 RAM 寄存器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM 的 31 個字節(jié)，命令控制字為 FEH（寫）、 FFH（讀）。 DS1302 的主要的特性有： ? 實時時鐘，具有能計算 2100 年之前的秒 /分 /時 /日 /日期 /星期 /月/年的能力以及閏年自補償功能 ? 串行 I/O 口方式使得管腳數(shù)量最少 ? 工作電流 ，小于 300nA，與 TTL 兼容 Vcc=5V ? 讀 /寫時鐘或 RAM 數(shù)據(jù)時，分為單字節(jié)傳送和多字節(jié)傳送 ? 8 腳 DIP 封裝或 8 腳 SOIC 封裝 ? 可選工業(yè)級溫度范 圍 40+85 由于以上特性，以及它的便捷，耐用，易于編程，使得 DS1302 被廣泛應用于電話、傳真、便攜式儀器以及電池供電的儀器儀表等產(chǎn)品領(lǐng)域。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的 時間記錄，若采用單片機計時，一方面需要采用計數(shù)器，占用硬件資源，另一方面需要設(shè)置中斷、查詢等，耗費單片機的資源，若在系統(tǒng)中采用 DS1302，則能很好地解決這個問題。 方案二：利用 單總線 數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 進行測溫。當改為雙絞線帶屏蔽電纜時，正常通訊距離可達 150m，測溫電纜最好采用屏蔽四芯雙絞線，一對接地線與信號線，另一對接 VCC 和地線，屏蔽層在源端單點接地。 C 表 DS18B20的溫度存儲方式 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 LSB BYTE 23 22 21 20 21 22 23 24 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 MSB BYTE S S S S S 26 25 24 DS18B20 雖然具有測溫系統(tǒng)簡單、測溫精度高、連接方便、占用口線少等優(yōu)點，但在實際應用中還需注意以下幾個方面的問題。如果控制器接收到 “ 0”，則必須在溫度轉(zhuǎn)換期間給 I/O 線提供強上拉?？垢蓴_能力強，而且電路比較簡單，適用范圍廣。這種供 電方式具有遠距離測溫時無需本地電源、可以在沒有常規(guī)電源的條件下讀取ROM、電路簡潔等優(yōu)點，但當多個溫度傳感器掛在同一根 I/O 線上進行多點測溫時，容易出現(xiàn)供電不足而無法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差過大的現(xiàn)象， 因此適宜于單點測溫。 圖 DS18B20的管腳排列圖 DS18B20 的管腳排列如圖 所示。數(shù)據(jù)先被寫入暫存器，經(jīng)過校驗后，用一個拷貝暫存器命令把數(shù)據(jù)傳到非易 失 性 E2RAM 中，這一過程確保更改存儲器時數(shù)據(jù)的完整性。 5) [B8h]：把報警觸發(fā)器里的值拷回暫存器，上電時自動執(zhí)行。 RAM 操作指令： 1) Write Scratchpad [4E]：向 DS18B20 的暫存器中寫入數(shù)據(jù)。 2) Match ROM [55h]：匹配 ROM 命令，后跟 64 位 ROM 序列，此后所有操作都對該器件進行。單總線的所有 ROM 操作，都從一個初始化序列開始。其中，低 8 位為 DS18B20單總線溫度傳感器的家族號；高 8 位為 CRC 循環(huán)冗余校驗碼，用以校正前56 位是否正確；中間的 48 位是一個唯一的序列號。 ℃； 5)具有溫度報 警功能，用戶可根據(jù)需要設(shè)置報警上下限，設(shè)置的限值掉電后不丟失，測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，同時可傳送 CRC 校驗碼； 6)支持多點組網(wǎng)功能，可應用與多點分布系統(tǒng)，多個 DS18B20 可掛在一條總線上，實現(xiàn)組網(wǎng)內(nèi)的多點測溫。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它 具有 可根據(jù)實際要求設(shè)置轉(zhuǎn)換精度并直接將溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 獨處的特點 。 由于 在以后的設(shè)計和工作中在提高設(shè)備性能的前提下對低功耗的要求更加迫切 ， MSP430則能夠滿足低功耗的要求，所以 選擇方案二。但是正常情況下消耗的電流為 24mA，在掉電狀態(tài)下其耗電電流為 3mA。//將 P1 口的 I/O 性質(zhì)設(shè)置為輸出 不僅如此，還可以對寄存器的某位進行操作，如： P1DIR|=BIT0； //將 置高電平 P1DIR|=~BIT0； //將 置低電平 P1DIR|=^BIT0； //將 取反 注意：大部分寄存器在上電復位后會自動清零， 初始化后 各 寄存器標志位的值 可以用“ |=”來賦值，一般不會影響到其他標志位的設(shè)置，但一定要保證被賦值的若干標志位在賦值之前為 “ 0” ，特別是使用快捷宏定義時 ， 所以，為保證程序執(zhí)行的正確性，一般在賦值前，先給寄存器送“ 0”。 此 外， MSP430 的 中斷 管理機制 是 把同類的中斷合并成一個總中斷源，根據(jù)需要由軟件判斷標志位來確定。 不僅如此，單片機的 SR 寄存器保存著低功耗休眠標志位， 如果 中斷發(fā)生前是休眠狀態(tài)， 那么 從中斷返回時 CPU仍將是休眠狀態(tài)。如果時鐘未被激活，用任何禁用時鐘操作的外圍 JTAG 口可以進行嵌入式仿真，不需要附加任何外圍電路。在狀態(tài)寄存器中，用 CPU Off、 OSC Off、 SCG0 和 SCG1位配置低功耗方式 0～ 4，可以在中斷服務程序中將當前工作狀態(tài)保存在堆棧中。該單片機共有 100 個引腳，大部分引腳是復用的，最多有三種功能模 塊復用在一個引腳上 ， 主要包括： 6個 8 位的 I/O 口： P1P6 且 P P2 口具有中斷功能； JTAG 仿真接口；一個 8+4 通道的 12位 A/D 轉(zhuǎn)換器（外部 8個，內(nèi)部 4 個）；兩個串行通訊模塊 USART0/1，每個都可用軟件選擇 UAST/SPI 模式；一個高精度的比山東科技大學學士學位論文 緒論 8 較器 A，配合其它器件可構(gòu)成單斜邊 A/D 轉(zhuǎn)換器；具有 4個 COM 端的液晶驅(qū)動；液晶接口 S0S31[3][4]。目前有四大系 列：帶有液晶驅(qū)動的MSP430F4xx 系列單片機、不帶液晶驅(qū)動器的 MSP430F1xx 系列單片機、16MIPS 高速 MSP430F2xx 系列單片機、一次性寫入（ OTP）型低價 MSP430C系列單片機，每個系列中又含有許多子系列。 山東科技大學學士學位論文 緒論 6 2 系統(tǒng)方案設(shè)計 根據(jù)本次設(shè)計的目的， 我們 對該溫度檢測系統(tǒng)所需的元器件進行 比較和 選型， 重點 介紹 了 超低功耗 單片機 MSP430F449， 單總線 數(shù)字 溫度傳感器DS18B20， 日歷 /時鐘芯片 DS1302， 液晶顯示模塊 OCMJ4x8B， JTAGA 仿真 等的基礎(chǔ)知識，了解所選元器件 及相關(guān)軟件 的優(yōu)點及使用方法。 除此以外，顯示技術(shù)的提高，鍵盤控制方式的多樣化 也 使我們選擇的山東科技大學學士學位論文 緒論 5 余地增多。溫度傳感器是其中重要的一類傳感器，發(fā)展速度快，應用 范圍 廣，并且 具有很大潛力。此外， TI 計量設(shè)備還包括針對水氣表計量應用的器件，以及針對自動儀表讀取 (AMR)的電力線通信 (PLC)與射頻 (RF)接口 ，在醫(yī)療方面研制開發(fā)了許多便攜醫(yī)療設(shè)備與無線射頻系統(tǒng) [1]。 以 單片機為核心的的控制系統(tǒng)被廣泛使用 ，現(xiàn)代自動控制越來越朝著 自動化、智能 化發(fā)展，在很多自動控制系統(tǒng)中都用到了工控機 、 小型機、甚至是巨型處理機 。 國內(nèi)外動向 溫度控制，在工業(yè)自動化控制中占有非常重要 的地位，單片機系統(tǒng)的山東科技大學學士學位論文 緒論 3 開發(fā)應用給現(xiàn)代工業(yè)測控領(lǐng)域帶來了一次新的技術(shù)革命。與目前廣泛使用的 89C51 單片機相比，具有指令少，超低功耗， 運算速度快等優(yōu)點， 因而在許多領(lǐng)域特別是要求超低功耗的領(lǐng)域得到了廣泛應用 [1]。隨著單片機技術(shù)的日益成熟，應用范圍的逐漸擴大，以單片機為核心的控制系統(tǒng)，逐漸應用到生活中的很多方面 ，這不僅 克服 了 溫度控制系統(tǒng)中存在的 嚴重時延 ， 節(jié)省了人力， 提高 了 采樣頻率 ， 而且 在 很大程度 上 提高 了 控制效果和控制精度 。 使用傳統(tǒng)意義上的溫度計采集溫度信息，不但采集精度低，實時性差，而且操作人員的勞動強度高，不利于廣泛的推廣 。 論文介紹了溫度控制系統(tǒng)的研究背景和研究意義，國內(nèi)外 發(fā)展狀況 ， 超低功耗 系列單片機 MSP430，單總線數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 等器件以及設(shè)計所需的相關(guān)軟件的使用。山東科技大學學士學位論文 摘要 摘要 當前，溫度控制系統(tǒng)被廣泛應用于生活的 很多方面 ， 它 與人們的日常 生活、 工作和學習息息相關(guān)。 在此基礎(chǔ)上， 對系統(tǒng)進行設(shè)計、 編程和調(diào)試 ，并繪制了系統(tǒng)的 電路原理圖和印制板圖。 此外由于環(huán)境因素導致的數(shù)據(jù)難以采集的問題，特別是在工廠，火災等的現(xiàn)場，工作人員不能長時間停留在現(xiàn)場觀察和采集溫度，就需要實現(xiàn)能夠?qū)?shù)據(jù)采集并將其傳送到一個地方集中進行處理， 以 節(jié)省人力，提高效率，但這樣就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}，由于廠房大、需要傳輸數(shù)據(jù)多， 使用 傳 統(tǒng)方法容易造成資源浪費 而且可操作性差，精度不高，這都在不同程度上限制了工作的進行和展開。 以往的溫度檢測系統(tǒng)所使用的單片機，管腳少，功能 少，功耗大，雖經(jīng)數(shù)十年發(fā)展，仍不能滿足現(xiàn)在的市場需要。 進入 21 世 紀后， 溫度檢測系統(tǒng)已逐步走向復合型和智能化，溫度作為其中的重要參數(shù) ， 其測量的準確性對提高正確性是很重要的，研究和設(shè)計高性能的溫度控制系統(tǒng)具有非常重要的意義 ，而其中最重要的器件就是溫度傳感器，它的性能也直接影響到了采集的溫度數(shù)據(jù)的精度 和 時效性 。隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)控制精度、響應速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與