【正文】 示器，此電流卻是以一定脈沖方式出現(xiàn)的，其峰值電流不能真實(shí)地反映二極管的發(fā)光亮度，而必須 以與脈沖占空比有關(guān)的平均值電流來(lái)考慮。 動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段選和位選信號(hào)共同配合完成的，因此，必須同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。 如果是靜態(tài)顯示，則 LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡(jiǎn)單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器工作電流相匹配即可。如果驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力差，顯示器亮度就低，而驅(qū)動(dòng)器長(zhǎng)期在超負(fù)荷下運(yùn)行則很容易損壞，因此，對(duì) LED的驅(qū)動(dòng)就顯得非常重要。另外，顯示位增多，也將占用大量的 CPU時(shí)間，因此動(dòng)態(tài)顯示實(shí)質(zhì)是以犧牲 CPU時(shí)間 換取元件和能耗的減少。如對(duì) 8位 LED顯示器，掃描 16 顯示頻率為 50Hz，假若顯示一位保持 1ms時(shí)間，則顯示完成所有 8位之后，只需 8ms，于是另外 12msCPU可以處理其他工作。雖然數(shù)碼管 顯示器 的幾位 是 被 依次被點(diǎn)亮的，但只要每位點(diǎn)亮?xí)r間超過(guò) 1ms， 隔 一段時(shí)間使之再顯示一遍，如此重復(fù)掃描，只要掃描時(shí)間 足 夠快，由于人的視 覺(jué)惰性，人眼看不出閃爍。 動(dòng)態(tài)掃描的 工作過(guò)程為 ：由 P4向各個(gè)位輪流輸出掃描信號(hào)，使每一瞬間只有一個(gè)數(shù)碼管被選通 (共陰極低電平選通，共陽(yáng)極高電平選通 )，然后由 P5送入該位所要顯示的字形碼，點(diǎn)亮該位字形段顯示的字形。 本次設(shè)計(jì)的顯示器需要 8個(gè)數(shù)碼管，由于所有位的字選碼均由同一個(gè)端口送出，因此在每一個(gè)瞬間， 8位 LED只可能顯示相同的字形，要想顯示不同的字形，必須采用動(dòng)態(tài)掃描方式。這種顯示方式是將所有數(shù)碼管的各字段電極對(duì)應(yīng)地并聯(lián)在一起，由一個(gè) 8位端口控制 ， 這個(gè)端口送出的信號(hào)用來(lái)控制顯示的字形，稱為段或字選碼。 使用靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)在于軟件處理比較容易，缺點(diǎn)是占用 I/O口線太多，在實(shí)際應(yīng)用中不是經(jīng)常使用這種顯示方式。只要在該位的字選線上出現(xiàn)字形碼，就顯示出相應(yīng)的字符。 LED顯示器有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式。 N位 LED顯示器有 N根位選線和 8N根字選線。同樣，共陽(yáng)極 LED顯示器的發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接在一起，通常 將 公共陽(yáng)極接正電壓，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陰極接低電平時(shí)，發(fā)光二極管被 點(diǎn) 亮，相應(yīng)的段位被顯示。這種顯示器有共陰極和共陽(yáng)極兩種。如圖 44所示。 LED 數(shù)碼顯示電路 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)與工作原理 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，顯示器可以反映系統(tǒng)的工作狀態(tài)和運(yùn)行結(jié)果。所以 在此次設(shè)計(jì)中， SPX1117的作用是將 5V的電源轉(zhuǎn)化為 電壓輸給單片機(jī)。F的輸出電容可有效地保證穩(wěn)定性，然而在大多數(shù)應(yīng)用中，僅需要一個(gè)更小的 。 SPX1117提供多種 3引腳封裝： SOT223， TO252， TO220及 TO263。當(dāng)輸出電流減少時(shí)，靜態(tài)電流隨負(fù)載變化，并提高效率。這款器件非常適合便攜式電腦及電池供電的應(yīng)用。 圖 43 系統(tǒng)整體框圖 MSP430F149 芯片 顯示 電路 擴(kuò)展功能 電路 4*4 矩陣鍵盤(pán) 電源電路 晶振 14 電源穩(wěn)壓電路 電源通過(guò)穩(wěn)壓器接入單片機(jī)，穩(wěn)壓器選用 SPX1117低壓差穩(wěn)壓器。它產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào) XT2CLK，它的工作特性與 LFXT1振蕩器工作在高頻模式時(shí)相似。如果 LFXT1CLK信號(hào)沒(méi)有用作SMCLK或 MCLK信號(hào)，可以用軟件將 OscOff位置位以禁止 LFXT1工作。低速晶體振蕩器為 32KHZ，晶振只需經(jīng)過(guò) XIN和 XOUT兩個(gè)引腳相連，不需要其他外部器件，所有保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定的元件和移向電容都集成在芯片中。 4*4的矩陣鍵盤(pán)作為系統(tǒng)的輸入，有調(diào)時(shí)、復(fù)位等功能；顯示電路部分采用 LCD液晶顯示器和 LED數(shù)碼管顯示器同時(shí)進(jìn)行顯示；擴(kuò)展電路是為系統(tǒng)預(yù)留的部分，在這部分可以進(jìn)行一些功能的添加，如鬧鈴、溫度顯示等功能。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 如圖 43所示，整個(gè)時(shí)鐘電路由 MSP430F149單片機(jī)、 4*4矩陣鍵盤(pán)、顯示電路、擴(kuò)展功能電路 、 電源 和晶振 等幾部分組成。 經(jīng)過(guò)比較選擇決定采用方案三， MSP430系列單片機(jī)具有強(qiáng)大的處理功能，而且其超低功耗的特點(diǎn)非常適合電池供電的儀表儀器。采用 MSP430F149作為整個(gè)電路的核心部 件，應(yīng)用4*4的矩陣鍵盤(pán)作為輸入，外接 LCD或 LED進(jìn)行顯示，同時(shí)還連接一些擴(kuò)展電路以便增加時(shí)鐘功能。用數(shù)字電路設(shè)計(jì)的電路的特點(diǎn)是軟件部分比較簡(jiǎn)單，但是其硬件電路比較復(fù)雜。擴(kuò)展電路必須在主體電路正常運(yùn)行的情況下才能進(jìn)行功能擴(kuò)展。計(jì)數(shù)器的輸出經(jīng)譯碼器送顯示器。 該系統(tǒng)的工作原理是：振蕩器產(chǎn)生的穩(wěn)定的高頻脈沖信號(hào)，作為數(shù)字鐘的時(shí)間基準(zhǔn)，再經(jīng)分頻器輸出標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖。 方案二：采用數(shù)字電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。顯示譯碼 / 驅(qū)動(dòng)器采用 74LS47 共陽(yáng)極顯示譯碼器。計(jì)數(shù)電路由秒個(gè)位計(jì)數(shù)器、秒十位計(jì)數(shù) 器、分個(gè)位計(jì)數(shù)器、分十位計(jì)數(shù)器、時(shí)個(gè)位計(jì)數(shù)器、時(shí)十位計(jì)數(shù)器組成。 MSP430系列單片機(jī)內(nèi)所有外圍模塊都可以用軟件訪問(wèn)和控制，外圍模塊相關(guān)的控制寄存器和狀態(tài)寄存器都被安排在 0000H～ 01FFH范圍的 RAM中， MSP430可以像訪問(wèn)普通 RAM單元一樣對(duì)這些寄存器進(jìn)行操作。程序代碼必須 有 地址尋址。堆棧是具有先進(jìn)后出特殊操作的一段數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，可以在子程序調(diào)用、中斷處理或者函數(shù)調(diào)用過(guò)程中保存程序指針、參數(shù)、寄存 器 等。 但是由于器件所屬型號(hào)的不同，存儲(chǔ)空間的分布也存在一些差異：程序存儲(chǔ)器容量不一樣，所以起始地址也不一樣；僅 FLASH型有信息存儲(chǔ)器和引導(dǎo)存儲(chǔ)器，而且不同器件它們的地址不同；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的末 地址不一樣，中斷向量和 8位、 16位外圍模塊的內(nèi)容不同等。 d)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都從 0200H處開(kāi)始。 b)8位、 16位外圍模塊占用相同范圍的存儲(chǔ)器地址。 現(xiàn)以 64KB的存儲(chǔ)空間為例說(shuō)明 MSP430的存儲(chǔ)器使用情況，如圖 31所示。 MSP430F149 芯片存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和地址空間 MSP430系列單片機(jī)存儲(chǔ)器采用的是統(tǒng)一結(jié)構(gòu) 、 物理上完全分離的存儲(chǔ)區(qū)域如ROM/FLASH、 RAM、外圍模塊、特殊功能寄存器 SFR等，被安排在同一地址空間，這樣就可以使用一組地址、數(shù)據(jù)總線、相同的指令對(duì)它們進(jìn)行字節(jié)或字形式訪問(wèn)。 ACLK可由軟件選作各個(gè)外圍模塊的時(shí)鐘信號(hào)，一般用于低速外設(shè)。 SMCLK主要用于高速外圍模塊。 MCLK主要用于 CPU和系統(tǒng)。 基礎(chǔ)時(shí)鐘模塊可提供 3種時(shí)鐘信號(hào)：主系統(tǒng)時(shí)鐘 (MCLK)、子系統(tǒng)時(shí)鐘 (SMCLK)和輔助時(shí)鐘 (ACLK)。 0 ： 選擇引腳為 I/O端口； 1 ： 選擇引腳為外圍模塊功能。 PxSEL用來(lái)選擇引腳的 I/O端口功能與外圍模塊功能。 0 ： 禁止中斷； 1 ： 允許中斷。 0 ： 上升沿使相應(yīng)標(biāo)志置位； 1 ： 下降沿使相應(yīng)標(biāo)志置位。 e. PxIES (中斷觸發(fā)沿選擇寄存器 ) 如果允許 Px口的某個(gè)引腳中斷，還需要定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。 d. PxIFG (中斷標(biāo)志寄存器 ) 該寄存器有 8個(gè) 標(biāo)志位，標(biāo)志相應(yīng)引腳是否有待處理中斷的信息，即相應(yīng)引腳是否有中斷請(qǐng)求。 c. PxOUT (輸出寄存器 ) 該寄存器為 I/O端口的輸出緩沖寄存器，在讀取時(shí)輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無(wú)關(guān)。 0 ： 輸入模式； 1 ： 輸出模式。使用輸入 /輸 出功能時(shí)，應(yīng)該先定義端口的方向，輸入 /輸出才能滿足設(shè)計(jì)者的要求。以 Px代表端口，介紹所有的 7個(gè)寄存器。 下列六種運(yùn)行模式由軟件配置： AM －所有時(shí)鐘活動(dòng) 0(LPM0) － CPU關(guān)閉 ACLK和 SMCLK保持活動(dòng)， MCLK關(guān)閉 1(LPM1) － CPU關(guān)閉 ACLK和 SMCLK保持活動(dòng)， MCLK關(guān)閉 如果 DCO在活動(dòng)模式中沒(méi)有使用， DCO的直流發(fā)生器將關(guān)閉 2(LPM2) 9 － CPU關(guān)閉 ； ACLK保持活動(dòng) MCLK、 FLL+， DCOCLK關(guān)閉 DCO的直流發(fā)生器保持活動(dòng) 3(LPM3) － CPU關(guān)閉 ； ACLK保持活動(dòng) MCLK、 FLL+， DCOCLK關(guān)閉 4(LPM4) － CPU關(guān)閉 ； ACLK關(guān)閉 MCLK、 FLL+、 DCOCLK關(guān)閉 DCO的直流發(fā)生器關(guān)閉 ； 晶體振蕩器停止 MSP430F149 芯片 I/O 端口 MSP430F149有 6個(gè) 8位的 I/O端口 P1～ P6，端口 P1和 P2用 7個(gè)控制寄存器，端口P P P P6僅使用 4個(gè)寄存器，為應(yīng)用提供數(shù)字輸入 /輸出的最大靈活性： I/O口可獨(dú)立編程； ； P1和 P2的所有 8位對(duì)外部事件的中斷處理完全實(shí)現(xiàn) 。 MSP430F149 芯片運(yùn)行模式 MSP430F149具有一種活動(dòng)模式和五種軟件可選的低功耗運(yùn)行模式。其余的寄存器可用作通用寄存器。 MSP430F149芯片 CPU有 16個(gè)寄存器提供精簡(jiǎn)指令執(zhí)行時(shí)間。 表 31 MSP430F149 芯片引腳說(shuō)明表 引 腳 I/O 說(shuō) 明 名 稱 序 號(hào) ， TACLK 時(shí)鐘信號(hào)輸入 ，捕獲： CCI0A輸入 ， 比較： OUT0 輸出 ，捕獲： CCI1A輸入， 比較： OUT1 輸出 ，捕獲： CCI2A輸入， 比較： OUT2 輸出 ，比較： OUT0 輸出 ，比較： OUT1 輸出 ，比較： OUT2 輸出 ， INCLK 時(shí)鐘信號(hào) ，捕獲： CCI0B 輸入， 比較： OUT0 輸出 ，捕獲： CCI0B 輸入， 比較： OUT0 輸出 ，比較： OUT2 輸出 頻率 6 續(xù)表 31： 引 腳 I/O 說(shuō) 明 名 稱 序 號(hào) ，比較： OUT0輸出 ： USART0/SPI模式 出 入 — USART0/UART或SPI模式，時(shí)鐘輸出 —— USART0/SPI模式 — — USART0/UART模式 —— USART0/UART模式 —— USART1/UART模式 —— USART1/UART模式 —— 定時(shí)器 B_7CCR0 —— 定時(shí)器 B_7CCR1 —— 定時(shí)器 B_7CCR2 —— 定時(shí)器 B_7CCR3 —— 定時(shí)器 B_7CCR4 —— 定時(shí)器 B_7CCR5 —— 定時(shí)器 B_7CCR6 —— USART1/SPI 模式 7 續(xù)表 31： 引 腳 I/O 說(shuō) 明 名 稱 序 號(hào) 、主輸出或 SPI模式 、主輸入或 SPI模式 —— USART1/UART或 SPI模式，時(shí)鐘輸出—— USART1/SPI模式 阻抗定時(shí)器 B_3 TB0～ TB2 RST/NMI 58 I 復(fù)位輸入 /不可屏蔽中斷輸入口，或自動(dòng)加載程序啟動(dòng) (FLASH版本器件有此功能） TCK 57 I 測(cè)試時(shí)鐘， TCK是用于器件測(cè)試與自動(dòng)加載程序啟動(dòng)的時(shí)鐘輸入接口 (FLASH版本器件有此功能 ) TMS 56 I 測(cè)試方式選擇，器件編程與測(cè)試的輸入口 TDI 55 I 測(cè)試數(shù)據(jù)輸入口，器件的保護(hù)熔絲被連接到 TDI TDO/TDI 54 I/O 測(cè)試數(shù)據(jù)輸出口 /編程數(shù)據(jù)輸入口 VeREF+ 10 I/O 送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的外部基準(zhǔn)電壓 VREF+ 7 O 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓的正輸入端 VREF/ VeREF 11 O 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的內(nèi)部基準(zhǔn)電壓或外部加的基準(zhǔn)電壓負(fù)端 XIN 8 I 晶體震蕩器 XT1的輸入口 XOUT/TCLK 9 I/O 晶體震蕩器 XT1的輸出口或測(cè)試時(shí)鐘的輸入口 8 續(xù)表 31： 引 腳 I/O 說(shuō) 明 名 稱 序 號(hào) XT2IN 53 I 晶體震蕩器 XT2的輸入口， 只能接標(biāo)準(zhǔn)晶體 XT2OUT 52 O 晶體震蕩器 XT2的輸出口 AVcc 64 模擬電源的正輸入端，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的模擬部分 AVss 62 模擬電源的負(fù)輸入端，送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC12的模擬部分 DVcc 1 數(shù)字電源的正輸入端 DVss 63 數(shù)字電源的負(fù)輸入端 MSP430F149 芯片處理單元 處理單元基于一種一致的正交設(shè)計(jì)的 CPU和指令集 ， 這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形成了一種對(duì)應(yīng)用開(kāi)發(fā)高度透明，并以編程簡(jiǎn)單著稱的類 RISC體系。 。 60KB FLASH ROM和 2KB RAM。 8位并行端口，且 2個(gè) 8位端口有中斷能力。 3個(gè)捕獲 /比較寄存器的 16位定時(shí)器 Timer_A,Timer_B