【正文】 對(duì)較少，主要用來提供向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的控制信號(hào)，連接于單片機(jī)的 P2口， 采用中斷觸發(fā)方式實(shí)現(xiàn)。串口通信模塊主要完成與上位機(jī)通信，設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。其電路圖如下： 第一章 引言 15 圖 7 單片機(jī)電路 由以上各部分電路可以看出，整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)采集電路具有一定的通用性，可同時(shí)采集模擬量數(shù)據(jù)和數(shù)字量數(shù)據(jù)。由于 MSP430 系列單片機(jī)具有豐富的 I/O 口資源，這樣的連接方式非常易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也減小了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。 圖 6 顯示電路 該顯示電路由兩組 LED數(shù)碼顯示器，每組 4位，左面 4位用于顯示溫度，右面 4 位用于顯示轉(zhuǎn)速。 顯示電路 系統(tǒng)的顯示電路采用簡(jiǎn)單的 LED顯示方式，該方式能夠滿足系統(tǒng)的要求，也可降低系統(tǒng)的成本。 這些僅僅是極限參數(shù) ， 并不意味著在極限條件下或在任何其它超出推薦工作條件所示參數(shù)的情況下器件能有效工作 。 C 至 150176。 C 導(dǎo)線溫度 1,6 mm (1/16英寸 )(10秒 ) 260176。 C/W PW封裝 108176。 ? 能滿足或超過 TIA/EIA232F和 ITU 標(biāo)準(zhǔn)的要求 ? 工作電源電壓為 3V至 ? 最多可處理 250 kbit/s ? 一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)接收器 ? 低待機(jī)電流 (典型值為 1μ A) ? 外接電容器 (4 ? F) ? 接受 5V邏輯輸入電平和 ? 可與 Maxim MAX3221互換使用 ? 可供選擇的高速引腳可兼容器件 (1 Mbit/s) – SNx5C3221 ? RS232 總線引腳 ESD保護(hù)超過177。 V 之間并持續(xù)少于 30μ s， INVALID 為高數(shù)據(jù)有效如果接收器輸入端電壓在 177。 無效 (NVALID) 輸出告知用戶查看 RS232 信號(hào)是否加在接收器輸入端 。 當(dāng) FORCEON 和 FORCEOFF 為高時(shí) ，自動(dòng)掉電被禁止 。 在這種工作方式中 ， 若器件未感應(yīng)到接收器輸入端上的一個(gè)有效的 RS232 信號(hào) ， 則驅(qū)動(dòng)器輸出端被禁 止若 FORCEOFF 第一章 引言 13 置為低且 EN 為高 ， 則驅(qū)動(dòng)器和接收器均被切斷 ， 電源電流降至 1μ A 。 當(dāng)串行端口失效時(shí) ， 可對(duì)電壓管理進(jìn)行靈活的控制選擇 。 該器件可滿足 TIA/EIA232F要求 ， 并在一個(gè)異步通信控制器和串行端口連接器之間提供接口電荷汞和四個(gè)小型外接電容器可在單路 3V至 電壓下工作 。 一 概述 特點(diǎn) MAX3221包含一個(gè)線驅(qū)動(dòng)器 、 一個(gè)線接 收器和一個(gè)帶有177。 采用 MAX3221 芯片可輕松實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與 pc機(jī)之間的串行通信。 2） 轉(zhuǎn)速采集電路 第一章 引言 12 傳感器采集的轉(zhuǎn)速脈沖信號(hào)經(jīng)過 74HC14施密特觸發(fā)器整形后送入單片機(jī)的 P2口，然后由單片機(jī)進(jìn)行脈沖中斷記數(shù)。本系統(tǒng)根據(jù)自身情況，選擇的是 R— C 復(fù)位電路，如圖 3 所示： 第一章 引言 11 圖 3 復(fù)位電路 傳感器信號(hào)接口 電路 設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)所用傳感器信號(hào)分為兩類，一類是脈沖信號(hào)，一類是模擬信號(hào)。復(fù)位電路可以采用 R— C復(fù)位電路，也可 以采用復(fù)位芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)位電路。 其連接方式如圖 22所示。 為了使輸出的電源穩(wěn)定，輸出紋波小，在電路的輸出部分分別采用兩個(gè)電容進(jìn)行濾波，在電路的輸入端也放置兩個(gè)濾波電容，以減小輸入端的紋波。該電源可為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的 5V電壓，電路采用 ASM1117 三端 穩(wěn)壓器為系統(tǒng)提供 ，用 MC7805T 穩(wěn)壓芯片提供 5V電壓。 電源電路 設(shè)計(jì) 電源電路為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電壓輸出。它將所有板級(jí)設(shè)計(jì)工 具集于一身，使設(shè)計(jì)者能夠按照自己的設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)從最初的項(xiàng)目規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的全部過程。 Protel 不僅能完成基于 PCB 和 FPGA 的設(shè)計(jì)輸入、仿真和驗(yàn)證 ,還包括了 PCB設(shè)計(jì)特性，如規(guī)則驅(qū)動(dòng)的 PCB 設(shè)計(jì)、拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線技術(shù)和 CAM文件編輯功能。 Protel 設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一套建立在 IBM 兼容 PC 環(huán)境下的 EDA 電路集成設(shè)計(jì)環(huán)境，其功能強(qiáng)大，兼容性 好，且性價(jià)比高。結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化同時(shí)降低了主機(jī)部分的成本。 由于選用了集成度很高的 MSP430 系列微控制器，本系統(tǒng)的整個(gè)電路結(jié)構(gòu)變得非常簡(jiǎn)單。同 時(shí)其內(nèi)核指令只有二十七個(gè)。也就是七種源第一章 引言 9 地址可指向整個(gè)尋址空間內(nèi)的所有存在地址，四種目的地址可指向整個(gè)尋址空間內(nèi)的所有存在地址。 MSP430 系列的指令系統(tǒng)同樣別具特色。 另外， 2022年 TI公司有公布了 BOOTSTRAP 技術(shù)，利用它可以在保密熔絲燒斷以后，只要幾根硬件連接線，通過軟件口令字（密碼），就可更改并運(yùn)行內(nèi)部的程序，這為系統(tǒng)固件的升級(jí)提供了又一方便的手段。 這種以 FLASH技術(shù)、 JTAG調(diào)試、集成開發(fā)環(huán)境結(jié)合的開發(fā)方式，具有方便、廉價(jià)、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)開發(fā)中還較少見。開發(fā)語言有匯編語言和 C語言。 對(duì)于 FLASH型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因?yàn)槠骷?nèi)有 JTAG 調(diào)試接口，還有可電擦寫的 FLASH 存儲(chǔ)器，因此采用先通過 JTAG接口下載程序到 FLASH內(nèi)，再由 JTAG接口控制程序運(yùn)行、讀取片內(nèi) CPU 狀態(tài)，以及存儲(chǔ)器內(nèi)容等信息供設(shè)計(jì)者調(diào)試，整個(gè)開發(fā)（編譯、調(diào)試）都可以在統(tǒng)一軟件集成環(huán)境中進(jìn)行。 方便高效的開發(fā)環(huán)境 目前 MSP430 系列有 OTP 型、 FLASH 型和 ROM 型 3 種類型的器件，國內(nèi)大量使用的是 FLASH 型。另外， MSP430 系列單片機(jī)均為工業(yè)級(jí)器件，運(yùn)行溫度范圍為 40~+85176。如果晶體振蕩器在用作 CPU時(shí)鐘 MCLK時(shí)發(fā)生故障， DCO會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作。 系統(tǒng)工作穩(wěn)定 上電復(fù)位后，首先由 DOC_CLK啟動(dòng) CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起陣及穩(wěn)定時(shí)間。 其中，看門狗可以在程序失控時(shí)迅速復(fù)位；模擬比較器進(jìn)行模擬電壓的比較，第一章 引言 8 配合定時(shí)器可以設(shè)計(jì)出高精度（ 10~11位）的 A/D轉(zhuǎn)換器； 16位定時(shí)器（ Timer_A和 Timer_B）具有捕獲 /比較功能；大量的捕獲 /比較寄存器，可用于時(shí)間計(jì)數(shù)、時(shí)序發(fā)生、 PWM 等；多功能串口（ USART）可 實(shí)現(xiàn)異步同步、同步和 I2C 穿串行通信，可方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O，口最多達(dá) 6*8 條 I/O口線， I/O輸出時(shí)，不管是灌電流還是拉電流，每個(gè)端口的輸出晶體管都能限制輸出電流（最大約為 6mA），保證系統(tǒng)安全； P P2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器具有較高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用； LCD驅(qū)動(dòng)模塊能直接驅(qū)動(dòng)液晶多達(dá) 160 段； F15X和 F16X系列有兩路 12位高速 DAC，可實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字波形合成等功能；硬件 I2C串行總線可以擴(kuò)展 I2C接口器件； DMA功能可以提高數(shù)據(jù)傳輸速度，減輕 CPU的負(fù)荷。 高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外設(shè)模塊 MSP430 系列單片機(jī)結(jié)合 TI 的高性能模擬技術(shù)，各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。 同樣， MSP430系列單片機(jī)中的某些型號(hào)，采用了一般只有 DSP中才有的 16位多功能硬件乘法器、硬件乘 加（積之和）功能、 DMA等一系列先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，大大增加了它的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力，可以有效地實(shí)現(xiàn)一些數(shù)字信號(hào)處理的算法（如 FFT、 DTMF等）。總體而言，MSP430 系列單片機(jī)堪稱目前世界上功耗最低的單片機(jī)，其應(yīng)用系統(tǒng)可以做到用一枚電池使用十年。 另外，處理器的功耗還要看它內(nèi)部功能模塊是否可以關(guān)閉，以及模塊活動(dòng)情況下的耗電，比如低電壓監(jiān)測(cè)電路的耗電等。比如，在一個(gè)有多個(gè)輸入信號(hào)的應(yīng)用系統(tǒng)中，處理器輸入端口的漏電流對(duì)系統(tǒng)的耗電影響就較大了。MSP430 系列單片機(jī)在活動(dòng)模式時(shí)耗電 250μ A/MIPS，這個(gè)指標(biāo)是很高的（傳統(tǒng)MC51單片機(jī)約為 10~20mA/MIPS）。 首先，對(duì)一個(gè)處理器而言，活動(dòng)模式時(shí)的功耗必須與其性能一起來考察、衡量，忽略性能看功耗是片面的。用中斷請(qǐng)求將 CPU喚醒只需要 6μ s通過合理編程，既可以降低系統(tǒng)功耗，又可以對(duì)外部事件請(qǐng)求做出快速響應(yīng)。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（ AM）和 五種低功耗模式（ LPM0~LPM4）。由時(shí)鐘第一章 引言 7 系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能模塊所需的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下打開或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。主要特點(diǎn)有： 超低功耗 MSP430系列單片機(jī)的電源采用 ~， RAM數(shù)據(jù)保持方式下耗電僅 μ A，活動(dòng)耗電 250μ A/MIPS（每秒百萬條指數(shù)）， I/O輸入端口的漏電流最大僅50nA。 雖然 MSP430系列單片機(jī)推出時(shí)間不是很長(zhǎng)，但由于其卓越的性能，在短短幾年之內(nèi)發(fā)展極為迅速，應(yīng)用也日趨廣泛。 MSP430 微控制器特點(diǎn) MSP系列單片機(jī)是美國德州儀器 1996年開始推向市場(chǎng)的一種 16位超低功耗的混合信號(hào)處理器。下位機(jī)主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集和通信，上位機(jī)負(fù)責(zé)接收下位機(jī)的數(shù)據(jù)并對(duì)其做進(jìn)一步處理。 第二章 系統(tǒng)的硬件構(gòu)成與分析 系統(tǒng)描述 本系統(tǒng)采用 MSP430 單片機(jī) 及其串行通信模塊 組成 雙級(jí)測(cè)控管理系統(tǒng) ，能夠?qū)崟r(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行采集。程序主要分兩部分：一是數(shù)據(jù)發(fā)送程序，主要是把需要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成發(fā)送碼 并將其發(fā)送出去。第二部分，下位機(jī)系統(tǒng)軟件部分的開發(fā)。 Protel 設(shè)計(jì)系統(tǒng)是一套建立在 IBM 兼容 PC環(huán)境下的 EDA電路集成設(shè)計(jì)環(huán)境。 本設(shè)計(jì)主要完成一個(gè)具有溫度和轉(zhuǎn)速測(cè)試功能、 LED數(shù)碼顯示功能、串行通信等功能的下位機(jī)最小系統(tǒng)。上位機(jī)采用功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)，由于它具有操作系統(tǒng)和其他軟件的支持，可以向用戶提供美觀的界面和高效的數(shù)據(jù)管理。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 雙級(jí)監(jiān)控管理系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成 ,它能夠完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理。單片機(jī)的出現(xiàn)也改變了傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)的方法，過去經(jīng)常采用模擬電路、脈