【正文】 謹以此文獻給我的父母，他們的支持和鼓勵永遠是我進步的動力。在一個學期的學習過程中，導師給了我無微不至的關心和指導，令我深深感動。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 30 參考文獻 [1] 沈建華， MSP430 系列 16 位超低功耗單片機原理與應用 ， 清華大學出版社 ， 2021 年 [2] 沈建華， MSP430 系列 16 位超低功耗單片機實踐與系統(tǒng)設計 ， 清華大學出版社 ， 2021 年 [3] 李智奇 MSP430 系列超低功耗單片機原理與系統(tǒng)設計 西電 出版社 2021 年 [4] 魏小龍 MSP430 系列單片機接口技術及系 統(tǒng)設計實例北航出版社 2021 年 [5] 秦龍 MSP430單片機常用模塊與綜合系統(tǒng)實例精講電子工業(yè)出版社 2021年 [6] 胡大可 MSP430系列單片機 C語言程序設計與開發(fā)北航出版社 2021年 [7] 曹磊 MSP 430 單片機 C程序設計與實踐 北航出版社 2021 年 [8] 秦龍 MSP430 單片機 C語言應用程序設計實例精講電子工業(yè)出版社 2021 年 [9] 何宏 單片機原理與接口技術國防工業(yè)出版社 2021 年 [10] 游戰(zhàn)清 無線射頻識別技術 (RFID)理論與應用電子工業(yè)出版社 2021 年 [11] 郎為民 射頻識別（ RFID）技術原理與應用機械工業(yè)出版社 2021 年 [12] 周曉光 射頻識別 (RFID)技術原理與應用實例 人民郵電出版社 2021 [13] 康東 射頻識別（ RFID）核心技術與典型應用開發(fā)案例人民郵電出版社 2021 年 [14] 基于 RFID 的汽車防盜系統(tǒng)設計與實現(xiàn) 西安：電子器件應用 2021（ 4） [15] 童詩白 模擬電子技術基礎高等教育出版社 2021 年 [16] 苗長云 現(xiàn)代通信原理及應用電子工業(yè)出版社 2021 年 [17] 鄭鵬思 Protel 99 SE 入門與 典型案例人民郵電出版社 2021 年 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 31 致 謝 本論文的工作是在指導教師王洛欣老師的悉心指導下完成的。在以后的實際工作中 ，實際系統(tǒng)遠非這樣簡單，因此還需要更大的努力。比如，一個閱讀器對應多個標簽的通信問題，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸安全性的問題，系統(tǒng)穩(wěn)定性問題等等。 經(jīng)過不斷的努力，最后能基本達到設計要求。 。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 29 結 論 在本次畢業(yè)設計中 ，設計要求為： MSP430 單片機和 nRF905 的單個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。當電池電壓處于工作電源電壓以下時，二極管會有相應的現(xiàn)實變化。 與此同時，系統(tǒng)還內(nèi)嵌了一個電池電壓檢測電路， 由兩個綠光發(fā)光二極管來進行顯示判斷。在此基礎上， 系統(tǒng)對變化作出反應， 結合特定的外圍報警裝置電路， 從而達到無線報警的目的。 主要調試操作為： 標簽上的霍爾傳感器電路對外界采集信號。 仿真說明 對系統(tǒng)進行仿真以及調試，就是利用相關平臺驗證系統(tǒng)是否滿足原設計需求，也就是說能否達到系統(tǒng)應該達到的要求。 ? 能夠查 看內(nèi)存的值。 ? 支持多種單步運行方式（如 Step in,Step over 等）。 ? 能夠進行硬件仿真 (Emulator)。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 28 ? 能夠對匯編語言活者 C語言進行調試。使用 Embedded Workbench 集成的 CSPY 工具對程序進行運行和調試。 在編輯完程序代碼后，用戶可以對程序源代碼進行編譯連接。 ? 可以對多個窗口進行編輯。 ? 能夠檢查括號是否匹配，這在程序編寫時非常有用。 ? 具有查找和替換功能，能夠非常方便的對程序進行編輯。該編譯器具有以下特性。 ? Make 工具。 ? 連接器。 ? 編譯器。 Embedded Workbench 采用創(chuàng)建項目（ Project）的方式來進行軟件的開發(fā)和管理。 ? 具有超文本風格的幫助。 ? 集成所有的工具（編譯，連接等），方便使用。 Embedded Workbench 支持多種單片機，它具有以下特性： ? 支持 Windows 98/Windows NT/Windows 2021 操作系統(tǒng)。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 27 第五章 系統(tǒng) 仿真調試 仿真軟件介紹 目前，支持 MSP430 單片機的開發(fā)調試環(huán)境比較多。但同時，不足之處還有很多，有一些知識了解不夠透徹，還需要大量的實際操作和練習。 閱讀器程序流程圖 圖 閱讀器程序流程圖 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 25 標簽程序流程圖 圖 4. 6 標簽程序流程圖 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 26 系統(tǒng)源代碼 略。 在 本次 畢業(yè)設計中，主要包含兩個程序流程圖：閱讀器程序流程圖和標簽程序流程圖 。因此，在我們編寫程序的時候，要充分重視程序流程圖的繪制。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 24 程序流程圖 程序流程圖 是人們對解決問題的方法、思路或算法的一種描述。 以上幾種低功耗模式正是基于時鐘活性而設計出來的。在不同的模式下，電壓低的系統(tǒng)功耗小。 單片機的工作模式 單片機 MSP430F2232 共有 6 種工作模式：活 動模式 AM， 5種低功耗模式：LPM0,LPM1,LPM2,LPM3,LPM4, 6us 內(nèi)從低功耗模式迅速進入到活動模式。 3. 常數(shù)發(fā)生器 常熟發(fā)生器主要用來產(chǎn)生常數(shù)，在采用 C語言編寫程序時，不需要關心該寄存器。由于大多數(shù)指令都是按順序來執(zhí)行的，所以修改的過程通常只是簡單的對 PC 加 1。在程序開始執(zhí)行前，必須將它的起始地址，即程序的一條指令所在的內(nèi)存單元地址送入 PC，因此程序計數(shù)器（ PC）的內(nèi)容即是從內(nèi)存提取的第一條指令的地址。 圖 4. 2 寄存器結構圖 1. 程序計數(shù)器 PC 為了保證程序 (在操作系統(tǒng)中理解為進程 )能夠連續(xù)地執(zhí)行下去， CPU 必須具有某些手段來確定下一條指令的地址。它們的 組織結構圖如下： 圖 存儲器組織圖 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 22 MSP430F2232 寄存器介紹 在 MSP430 系列單片機中， CPU 內(nèi)部 共有 16 個寄存器 。而數(shù)據(jù)存儲器主要是用來存放運算的中間結果，標志以及數(shù)據(jù)的暫存和緩沖等。 在 MSP430F2232 單片機中，程序存儲器 ROM 是 FLASH 類型的。 MSP430F2232 編程 基礎簡介 由于在進行編程的時候，需要牽涉到許多關于單片機的資源，下面對單片機的一些資源作簡單的介紹。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 21 C 語言程序設計流程 用 C 語言進行程序設計與使用其他高級語言進行程序設計的過程是類似的。它不但直觀、易學，而且通用性強，便于移植到不同類型的機器上使用。它是參照數(shù)學語言而設計的近似于日常會話的語言。這樣的程序設 計語言在實時控制中是非常實用的。其缺點是使用匯編語言編程時，必須熟悉機器的指令系統(tǒng)、尋址方式、寄存器的設置和使用方式，且不同類型的機器不能移植。匯編語言輸入到計算機后．在執(zhí)行時首先被一種稱之為匯編程序的系統(tǒng)程序翻譯成機器語言程序，然后才能由計算機執(zhí)行。用匯編語言編寫的程序，稱為匯編語言 程序。給程序的編寫、閱讀和修改帶來很大困難。機器語言中的每一條語句實際上是條二進制形式的指令代碼，由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。它是直接用二進制形式指令表示命令的一種語言，所以它不需要翻譯就能直接被執(zhí)行。它是人與計算機之間交流信息的工具，分為機器語言、匯編語言和高級語言三類。 圖 2 系統(tǒng)原理圖 見附錄。 在本次畢業(yè)設計中，我就是應用 Protel 99SE 軟件設計印刷電路板圖。 ? 優(yōu)越的混合信號電路仿真。 ? 增強的元件布線工具。 ? 多樣的模板。其中 Advanced Schematic 由兩部分組成：電路圖編輯器（ Schematic）和元件庫編輯器（ Schematic Library）。 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 19 Protel 設計系統(tǒng)是一套建立在 PC環(huán)境下的 EDA 電路集成設計系統(tǒng)，它以卓越的功能旺盛的生命力緊跟計算機操作系統(tǒng)和 EDA 技術的發(fā)展步伐。連接電纜為 PC25針并口線纜 。 在本次畢業(yè)設計中，主要應用 JTAG 接口連接上位機如 PC 到閱讀器及電子標簽。標準的 JTAG 接口是 4線： TMS、 TCK、TDI、 TDO,分別為模式選擇、時鐘、數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出線。具體天線電路見下 : 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 18 圖 天線電路 JTAG 接口電路 JTAG 也是一種國際標準測試協(xié)議（ IEEE ），主要用于芯片內(nèi)部測試。 兩臂長度相等的振子叫做對稱振子。 在我這次畢業(yè)設計 中，我使用的 是對稱振子天線。同一天線作為發(fā)射或接收的基本特性參數(shù)是相同的。無線電通信、廣播、電視、雷達、 等工程系統(tǒng)，凡是利用電磁波來傳遞信息的，都依靠天線來進行工作。 SPI總線可以配置成單主單從，單主多從，互為主從。 /SS 是從機的標志管腳，在互相通信的兩個 SPI 總線的器件， /SS 管腳的電平低的是從機，相反 /SS管腳的電平高的是主機。該接口一般使用 4 條線：串行時鐘線（ SCK）、主機輸入 /從機輸出數(shù)據(jù)線MISO、主機輸出 /從機輸入數(shù)據(jù)線 MOSI和低電平有效的從機選擇線 SS(有的 SPI接口芯片帶有中斷信號線 INT 或 INT、有的 SPI 接口芯片沒有主機輸出 /從機輸入數(shù)據(jù)線 MOSI)。在實際應用中，應該考慮數(shù)量有限的 I/O 端口數(shù)。 該電池電壓檢測電路，需要占用單片機 MSP430F2232 的兩個 I/O 端口。 設置一定得時間間隔，可以得到電池當前的電壓值。當單片機端口 輸出為低電位 0時，場效應管截止，檢測電路不工作。當單片機的端口 輸出為高電位 1時，場效應管導通，電阻 R6 和 R4構成電池分壓電路。 電池電壓檢測電壓電路工作原理如下 ： 主要運用一個 MOS 管來控制電池電壓的檢測。我在電池電壓檢測電路的設計中，采用了軟件查詢的方式，間隔一定的時間 CPU 自動取檢測電池電壓的大小。當系統(tǒng)因長時間工作而導致電池供電能力不足時，讓閱讀器及時地發(fā)現(xiàn)，并作出相應的解決措施。為了保證系統(tǒng)的正常工作，有時候必需得外加電源檢測電路。 MSP430F2232 單片機的基本晶振電路如下 : 天津理工大學 2021 屆本科畢業(yè)設計說明書 15 圖 基本晶振電路圖 在本次畢業(yè)設計中，運用到了頻率為 32KHZ 外部晶體振蕩 即我們常見的手表晶體振蕩器，作為軟 RTC 的時鐘；應用 MSP430 內(nèi)部的 RC振蕩器產(chǎn)生的 8MHz 作為系統(tǒng)主時鐘。如果對系統(tǒng)的實時性要求比較高，則可以采用 ACLK 時鐘。 一般說來，系統(tǒng)的功耗和系統(tǒng)的工作頻率成正比關系，這樣可以在低功耗應用的情況下選用低速晶體。所產(chǎn)生的時鐘為：主系統(tǒng)時鐘（ MCLK），子系統(tǒng)時鐘（ SMCLK）和輔助時鐘（ ACLK）。 ? 在看門狗模式下，看門狗定時長度溢出時。 ? 當 PORON=1 時 ， 電源電壓監(jiān)控模塊 SVS 保持在低電平。 對于 MSP430F2232 單片機來說，以下三種情況將產(chǎn)生 POR 復位信號： ? 系統(tǒng)開始上電時。 單片機復位電路 復位指的是單片機的初始化操作，當程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死循環(huán)時，也需要復位以重新啟動機器