【正文】 出脈沖寬度 設(shè)置輸出脈沖周期 通道 通道 2 設(shè)置輸出脈沖數(shù)量 設(shè)置輸出脈沖寬度 設(shè)置輸出脈沖周期 通道 通道 4 判斷 UP 鍵值 LCD 清屏 子程序開始 0 2 1 MSP430 多功能測試儀設(shè)計(jì) － 20－ 圖 33 脈沖輸出程序流程圖 脈沖測量程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對所輸出的四路方波脈沖進(jìn)行測量， TIMERB 有 7 路可以進(jìn)行捕獲測量，自動(dòng)計(jì)數(shù)，這里用 TIMERB5 進(jìn)行外部捕獲模式進(jìn)行測量， TIMERB5上升下降沿都捕獲，測得的兩個(gè)相鄰數(shù)據(jù)之差等于脈沖寬，間隔數(shù)據(jù)之差對等于周期。 按鍵中斷程序流程圖如圖 32 所示： 按鍵處理 返回 DOWN 有效 UP 有效 SUB 有效 ADD 有效 子程序開始 現(xiàn)場保護(hù) 按鍵按下 延時(shí)去抖 現(xiàn)場恢復(fù) RETERN 有效 ENTER 有效 調(diào)用 LCD 顯示程序 yes yes yes yes yes yes no no no no no no 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） － 19－ 圖 32 按鍵中斷程序流程圖 脈沖輸出程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中脈沖輸出模塊 ,TimerA 和 TimerB 各輸出兩路脈沖，通過軟件設(shè)置CCRO、 CCR CCR2 的值 ,可以改變 PWM 波形的周期、占空比，通過鍵盤可以改變PWM 波形的 周期、 占空比 、波 形的數(shù) 量，輸 出脈沖 的周期 范圍為：1/CLK65535/CLK。按鍵沒有按下時(shí)，各引腳都是高電平，當(dāng)按鍵按下時(shí)，引腳上的電平被拉低，松開時(shí)又被拉高，所以產(chǎn)生一個(gè)低電平脈沖，從而可以產(chǎn)生中斷。然后查詢 UP 鍵值，調(diào)用鍵盤中斷程序，去執(zhí)行不同的任務(wù)，其后就是不斷的循環(huán)調(diào)用 LCD 顯示子程序。 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)中文菜單的顯示，主程序主要是對液晶模塊的軟件操作，可以有效的實(shí)現(xiàn)一個(gè)基本菜單的功能。在很多時(shí)候，軟件可以替代硬件的功能，當(dāng)然，需要付出額外占用 CPU 時(shí)間的代價(jià)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） － 17－ 0 第 3 章 MSP430F169 多功能測試儀的軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)有其自身的特點(diǎn)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20J _ L C D 1V C CR35ML C D 點(diǎn)陣顯示接口 圖 2— 6 LCD 點(diǎn)陣接口電路 總的電路原理圖見附錄 A。 注意： LCD 在調(diào)試時(shí)，應(yīng)當(dāng)先把可變電阻 R3調(diào)到最右端，也就是輸入電壓最低，以防止輸入電壓過高，燒壞 LCD。這兩個(gè)引腳是用來控制背光 LED 的亮與滅，由于這里沒有用到背光 LED 也就省去了這兩個(gè)引腳。 LSD12864BSBD 可以直接跟 MSP430 連接，無需經(jīng)外電路電平轉(zhuǎn)換，簡化了外圍電 路，節(jié)省了電路板有限的空間資源。 EL背光源： AC 110V、 400HZ。 加電自動(dòng)復(fù)位。 易與 16 位的 MPU 相連。 顯示類型： STN 黃綠模式、半反半透、 6:00 視角、正向顯示。 LCD 點(diǎn)陣 LSD12864 BSBO 特性： LSD12864BSBD 是一低功耗的點(diǎn)陣圖形式 LCD 模塊。 在本設(shè)計(jì)中，利用 MSP430F169 單片機(jī)中的 A/D 轉(zhuǎn)換器對 AD 輸入口的被測信號實(shí)現(xiàn)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的結(jié)果存儲在 MSP430F169 內(nèi)部的 RAM 中，顯示時(shí)，經(jīng)MSP430F169 的 RS— 232 通信模塊將 MSP430F169 中儲存的數(shù)字信號傳送給 PC，然后由 PC 機(jī)上的上位機(jī)軟件進(jìn)行 D/A 模擬轉(zhuǎn)換，并顯示出來。串口通信電路圖如圖 2— 5所示。 通訊設(shè)計(jì) 由于考慮到本測試儀與 PC 實(shí)現(xiàn)通信的同時(shí)要與別的 各種設(shè)備 實(shí)現(xiàn)通信，也就是說本測試儀要控制 PC 與其他 各種設(shè)備 的通信，并且可以方便測試儀實(shí)現(xiàn)自我通信，所以本設(shè)計(jì)中采用了兩個(gè) RS－ 232 異步通訊模塊，并且 232 座一個(gè)采用9針，一個(gè) 9孔。目前，飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) (世界網(wǎng)、城市網(wǎng)、局域網(wǎng) )均為串行通信。因此，串行通信已被越來越廣泛地采用。根據(jù)串行通信的不同工作方式，還可將發(fā)送接收線合二 為一。與并行通信不同，串行通信其數(shù)據(jù)傳輸是逐位傳輸?shù)?，因而相同條件下，比并行通信傳輸速度要慢。 并行通信比較簡單，根據(jù) CPU 字長和總線特點(diǎn)以及外設(shè)數(shù)據(jù)的寬度可分為不同位數(shù)的并行通信，如 8 位并行通信、 16 位并行通信等。 3) 主要還考慮到實(shí)現(xiàn)的難易程度，在這么多種方式中 RS－ 232 異步方式是最簡單的，而且其電平轉(zhuǎn)換芯片也比 較便宜。 在這個(gè)系統(tǒng)中使用 RS－ 232 異步通訊，主要從以下幾方面予以考慮： 1) 傳送數(shù)據(jù)的流量不太大， RS－ 232 很合適。本 數(shù)據(jù)傳輸模塊采用RS— 232 通信方式，實(shí)現(xiàn)與 PC 機(jī)以及其他設(shè)備的通信。 本系統(tǒng)使用 MSP430 的 UART0 進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳送，要使用 UART0 需要對它做一些基本的設(shè)置，這個(gè)跟其他的 MCU 也差不多，主要就是波特率，數(shù)據(jù)格式， MSP430的波特率發(fā)生器還有一個(gè)修正器，以減小波特率和實(shí)際傳送數(shù)據(jù)速度的誤差，我們選擇波特率工作在 115200bps（考慮到需要較快的傳輸輸率）， 8 位數(shù)據(jù)位 ,1位停止位，表示不使用奇偶校驗(yàn)，停止位是一位。該設(shè)計(jì)采用使用簡單的 SP3222E 芯片。 電平轉(zhuǎn)換 在不同的數(shù)字系統(tǒng)中，其電平標(biāo)準(zhǔn)是不同的。 MSP430 系列的每一種型號都可以實(shí)現(xiàn)串行通信功能。 串口通訊電路 在微機(jī)測控系統(tǒng)中，用作上位機(jī)的 PC 機(jī)系統(tǒng)與用作下位機(jī)的單片機(jī)之間經(jīng)常要進(jìn)行信息交換。 電路圖如圖 2— 4所示。由于Timer_B 與 Timer_A 具有相同的功能， 又考慮到整體的電路的實(shí)現(xiàn)，所以本設(shè)計(jì)中就選用帶有 Timer_B 捕獲功能的 、 、 引腳作為脈沖測量輸入口。定時(shí)器的工作時(shí)鐘為 1MHZ。首先設(shè)置其上升沿捕獲，然后進(jìn)入中斷，中斷程序中 將下一次捕獲條件變成下降沿捕獲，同時(shí)記錄當(dāng)前計(jì)數(shù)值送全局變量 TA_T，溢出計(jì)數(shù)值全局變量 MEN_1 清零，當(dāng)下降沿捕獲時(shí)重新把捕獲條件該位上升沿捕獲，記錄發(fā)生下降沿捕獲發(fā)生時(shí)的 TAR 值送變量 TA_K，這樣可以計(jì)算出脈沖的寬度 TB_K=（ TA_K+MEN_1TA_T） *CLK，加上 MEN_1 是考慮到可能在下降沿到來之前計(jì)數(shù)器可能溢出。 設(shè)置定時(shí)器 B 相應(yīng)口為第二功能模式，計(jì)數(shù)值清零。 當(dāng)捕獲完成后，中斷標(biāo)志 位 CCIFGx 被置位。當(dāng)發(fā)生捕獲事件或定時(shí)時(shí)間到達(dá)時(shí)將引起中斷。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） － 13－ MSP430F169 的定時(shí)器 B 的七個(gè)輸入口都有捕獲 /比較功能?？蓽y量脈沖的周期范圍從 1us～ 。 脈沖測量電路 本模塊實(shí)現(xiàn)對方波脈沖的測量。因?yàn)槎〞r(shí)器的工作時(shí)鐘可以有多種選擇，可是慢時(shí)鐘，快時(shí)鐘，所以輸出的脈沖的周期范圍亦可達(dá) 1微秒到十幾秒。由于定時(shí)器 A和定時(shí)器 B為 16 位定時(shí)器，所以計(jì)數(shù)的范圍為 0～ 65535。脈沖的周期為CCR0/CLK，而脈沖的寬度為 CCRx/CLK（ CLK 為定時(shí)器的工作時(shí)鐘）。這一點(diǎn)時(shí)設(shè)計(jì)本功能的基礎(chǔ)。計(jì)數(shù)器 TAR 可以增計(jì)數(shù)到 CCR0 的值，當(dāng)計(jì)數(shù)值與 CCR0 的值相等（或定時(shí)器值大于 CCR0 的值）時(shí)，定時(shí)器復(fù)位并從 0開始重新開始計(jì)數(shù)。 本功能我是采用定時(shí)器 A 和 B 的增計(jì)數(shù)模式，輸出模式 7來實(shí)現(xiàn)的。它們有完善的中斷服務(wù)功能。定時(shí)器 A和定時(shí)器 B都能產(chǎn)生定時(shí)脈沖或 PWM（脈沖調(diào)制）信號，沒有軟件帶來的誤差，而MSP430 多功能測試儀設(shè)計(jì) － 12－ 且方便控制，又由于 MSP430 是 16 位單片機(jī)，亦能達(dá)到一定的精度。同時(shí)可以控制 要輸出脈沖的個(gè)數(shù)。 脈沖發(fā)生電路 本模塊實(shí)現(xiàn)四路脈沖的輸出。雖然 MSP430F1XX系列單片機(jī)是 flash型，但該系列單片機(jī)具有代碼保護(hù)功能，通過使用代碼保護(hù)計(jì)數(shù)，就可以防止程序被讀出來進(jìn)行拷貝，從而起到保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的目的。開發(fā)工 具能很好的支持 C語言開發(fā)，這樣能縮短程序開發(fā)的時(shí)間，也保證較高的移植性。這樣單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)寫入和擦寫，加上 MSP430F1XX系列單片機(jī)提供了 JTAG口，這樣單片機(jī)可以在線調(diào)試（ ISP）。 方便的調(diào)試功能。在 CPU運(yùn)行中，如果 MCLK發(fā)生故障， DCO會自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)的工作正常，如果程序出錯(cuò)的話，可以通過設(shè)置看門狗開來解決。 MSP430F1XX系列單片機(jī)在上電后復(fù)位，首先有 DCO啟動(dòng) CPU，保證程序從正確的位置上開始執(zhí)行，同時(shí)也保證晶振有足夠的時(shí)間到達(dá)穩(wěn)定。這些特點(diǎn)使該系列單片機(jī)采用 C語言編程，具有很高的執(zhí)行效率，從而可以提高開發(fā)周期，也可以實(shí)現(xiàn)程序的移植。 強(qiáng)大的處理能力。 MSP430F1XX系列單片機(jī)特點(diǎn)： MSP430F1XX系列單片機(jī)有 16個(gè)中斷源，并且可以中斷嵌套使用。其內(nèi)部有專門 的 LCD控制寄存器，可以方便對 LCD進(jìn)行控制。 P1, P2具有中斷能力，每一個(gè)引腳都可以單獨(dú)選擇中斷觸發(fā)沿、單獨(dú)允許中斷。 P1和 P2是一類， P3, P4, P5， P6是一類。 . 數(shù)據(jù)發(fā)送和接收都是從最低位開始的。 UART，串行異步通信具有以 下特性 : . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） － 11－ 圖 2— 2 MSP430F169 單片機(jī)引腳 異步模式，包括線路空閑多機(jī) 通信協(xié)議及地址位多機(jī)通信協(xié)議。 數(shù)據(jù)輸入通道接口功能 : MSP430F169 內(nèi)部 12 位精度 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，具有高速、通用的特點(diǎn)，具有四大功能模塊組成 : 帶有采樣 /保持的功能的 ADC 內(nèi)核 1)可控制的轉(zhuǎn)換存儲 2)可控制的參考電平發(fā)生器 3)可控制和選擇的時(shí)鐘源 4)可控制的采樣和轉(zhuǎn)換時(shí)序電路 USART 通信模塊的 UART， SPI 功能： 通用串行同步 /異步 (USART)是一個(gè)串行通信接口，它允許 7 或 8 位串行數(shù)據(jù)以預(yù)設(shè)的速率或外部時(shí)鐘確定的速率移入、移出 MSP430 USART 接口支持兩種不同的串行協(xié)議，通用異步協(xié)議 (UART 協(xié)議 )和同步協(xié)議 (SPI 協(xié)議 )。 3) DCOCLK 時(shí)鐘源。 2) XT2CLK高頻時(shí)鐘源。利用它們可以在系統(tǒng)低功耗和高性能之間獲得平衡。 MSP430 的主要性能與特點(diǎn) 本設(shè)計(jì)采用 的 MSP430F16X 系列單片機(jī)，具有 16 位 RISC 結(jié)構(gòu)， 16 位寄存器和常數(shù)寄存器， 6 通道 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，同步的雙 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置乘法器，兩個(gè) USART，分段可擦除 FLASH。加之 TI 優(yōu)良的服務(wù)（全球免費(fèi)快速網(wǎng)上樣片申請、豐富的技術(shù)資料），充分體現(xiàn)了世界級著名 IC 廠商的實(shí)力和綜合優(yōu)勢。同時(shí)考慮到單片機(jī)本身的性能以及課題的要求，并且由于本設(shè)計(jì)中有個(gè)選做的 0— 3V電壓的輸出的要求，所以我們所選的 MSP430 需要帶有 DA 模塊，另外由于設(shè)計(jì)的要求所選的 MSP430 需要帶有兩個(gè)通用串行通信模塊，基于以上考慮，本設(shè)計(jì)選擇 MSP430F169 單片機(jī)。而作為一種過程，為使其有條不紊的進(jìn)行下去，除了必要的可行性分析外，首先需要的就是了解所確定的單片機(jī)主要功能特點(diǎn)，以便在此基礎(chǔ)上對單片機(jī)接口電路及其作用對象做出合理的設(shè)計(jì)。 擬解決的具體內(nèi)容和要實(shí)現(xiàn)的功能： 1. 脈沖發(fā)生器功能： a) 可改變脈