【正文】 磁場使簧片磁化，簧片的接點部分就感應(yīng)出極性相反的磁極。舌簧端面觸點鍍有一層貴金屬，如 銠或釕，是開關(guān)具有穩(wěn)定的特性和極長的使用壽命。 干簧管是由一對磁性材料制造的彈性舌簧組成，舌簧密封于充有惰性氣體的玻璃管中。因此在軟件中加入了抗抖動程序，這樣就克服了其不夠穩(wěn)定的缺點 。 由于干簧管不但不受 天氣的影響，即使被泥沙或灰塵覆蓋 也不會有影響，而且安裝方便 ， 所以本 文 采用 干簧管對 速度進行測量 。干簧管是一種磁敏的有觸點 無源電子開關(guān)元件 ，應(yīng)用在里速度表上的原理與開關(guān)型霍爾傳感器類似 。 霍爾傳感器的優(yōu)點是穩(wěn)定和安裝簡易，缺點是成本較高 [14]。 開關(guān)型霍爾傳感器。 紅外對管。只要轉(zhuǎn)軸每旋轉(zhuǎn)一周，產(chǎn)生一個或固定的多個脈沖，將脈沖送入單片機 將脈沖送入單片機中進行計算，即可獲得轉(zhuǎn)速的信息。 14 智能型自 行車速度表 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 外 部 信 號干 簧 管MSP430FE425單片機速 度顯 示 圖 系統(tǒng)原理圖 硬件選型 傳感器選型 要測量出自行車的速度，首先要解決的是采樣的問題。 實現(xiàn)：利用軟件編程，對數(shù)據(jù)進行處理得到需要的數(shù)值。 實現(xiàn)：利用 單片機自帶的 TA 定時/計數(shù)器進行計時 。 要求達(dá)到的各項指標(biāo)及實現(xiàn)方法如下： 1 利用 干簧管 產(chǎn)生 低電平 脈沖信號。當(dāng)每次產(chǎn)生一個低電平脈沖信號時，端口產(chǎn)生一次中斷。每次磁鐵劃過干簧管時，都會使之吸合一次。 具體來說就是 MSP430F427 中的 定時器 A 測出車輪每轉(zhuǎn)一圈的時間， 經(jīng)過單片機的計算得出自行車的速度，其結(jié)果通過 LCD 顯示器顯示出來。 10 智能型自行車速度表 第 三 章 速度表 總體 設(shè)計 方案 課題的原理分析與實現(xiàn) 這次課題的任務(wù)是在自行車行進過程中測出自行車的速度并顯示出來。 COM 為液晶片的公共端， S為液晶片的段碼端。除掉端口 P1， P2與中斷相關(guān)的 3 個寄存器，端口 P P P P6 的 4 個寄存器（用法同 P1， P2）分別為 PXDIR， PXIN， PXOUT， PXSEL 可供用戶使用。 0：選擇引腳為 I/O 端口 ； 1：選擇引腳為外圍模塊功能。 P1， P2 兩端口還具有其他片內(nèi)外設(shè)功能，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過復(fù)用 P1， P2 引腳的方式來實現(xiàn)。 0：禁止中斷 ； 1：允許中斷。 (6) PXIE：中斷使能寄存器。如果允許 PX 口的某個引腳中斷，還 需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。當(dāng)任一事件引起第二章 單片機的原理及應(yīng)用 11 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 的中斷進行處理時， ~ 不會自動復(fù)位，必須由軟件來判斷是對哪一個事件，并將相應(yīng)的標(biāo)志復(fù)位。其中斷標(biāo)志分別為 ~。 它 的 8 個標(biāo)志位 相應(yīng)引腳是否有中斷請 求有待處理。改變方向寄存器的內(nèi)容，輸出緩存的內(nèi)容不受影響。(3) PXOUT：輸出寄存器。用戶不能對它進行寫入，只能通過讀取其寄存器的內(nèi)容來知道 I/O 口的輸入信號。 0：輸入模式； 1：輸出模式。使用輸入 /輸出功能時，應(yīng)該先定義端口的方向 。 8 位相互獨立，可以分別定義 8 個引腳的輸入 /輸出方向。這里， PX 代表P1 或 P2。通過設(shè)置寄存器我們可以實現(xiàn)： 每個I/O 位獨立編程； 任意組合輸入，輸出和中斷 ； P1， P2 所有 8 個位全部可以用作外部中斷處理； 可以使用所以指令對寄存器操作 ； 可以按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進行操作。 MSP430 各端口具有豐富的控制寄存器供用戶實現(xiàn)相應(yīng)的操作。由于 MSP430 的端口只有數(shù)據(jù)口，沒有狀態(tài)口或控制口，在實際應(yīng)用中，如在查詢式輸入 /輸出傳送時，可以用端口的某一位或者幾位來傳送狀態(tài)信息通過查詢對應(yīng)位的狀態(tài)來確定外設(shè)是否處于 “ 準(zhǔn)備好 ” 狀態(tài)。端口 P1~P6 的每一位都可以獨立用于輸入 /輸出，即具有位尋址功能。 每一個端口，當(dāng)作為輸入口使用時，都具有施密特 特性；當(dāng)作為輸 出口使用時，可驅(qū)動 負(fù)載 。由于 OSCOFF 置 1后整個單片機內(nèi)部沒有任何活動時鐘，LCD 時序及掃描過程也隨之停止，加上 LCD 偏壓被關(guān)閉，相當(dāng)于自動關(guān)閉整個 LCD 模塊 [12]。 當(dāng)單片機進入 LPM4 休眠模式時， OSCOFF 會被置 1。利用該標(biāo)志位周期性取反可以做出屏幕閃爍的效果。當(dāng) LCDSON置 1后，控制段驅(qū)動電路的模擬開關(guān)組才開始工作。 當(dāng) LCDON置 1后， LCD開始工作。 0 LCD 時序發(fā)生器和 R33 關(guān)閉， COM 線與段驅(qū)動端低電平。 1 所有 LCD 段有效，根據(jù)相應(yīng)存儲單元內(nèi)容，段被點亮或熄滅 。 ? LCDSON：段輸出允許位 。該寄存器是 8 位字節(jié)寄存器，需要用字節(jié)指令訪問，其各位定義如下 表 ： 第二章 單片機的原理及應(yīng)用 9 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 表 LCDCTL 寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 LCDPx LCDMXx LCDSON 保留 LCDON ? LCDPx： LCD 端口選擇位，用于選擇引腳的功能是 I/O 端口還是 LCD 段引腳組合功能。 MSP430FE427 單片機中加入了段 碼 式液晶驅(qū)動模塊。具體數(shù)據(jù)如下表 所示 所示。中斷向量寄存器TAIV確定中斷請求的中斷源。CPU 接收中斷請求，進入中斷服務(wù)程序后，不會自動清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志位（如TAIFG 標(biāo)志），這樣程序員可以通過讀取 TAIV寄存器來判定 中斷源（讀取操作同時會清除引起中斷的標(biāo)志） [6]。其余三種事件具有同一個中斷向量地址，所以稱為多源中斷。 這 4 種事件使 用了 兩個中斷向量 ， 一個單獨分配給捕獲 /比較寄存器 TACCR0，另一個作為共用中斷向量用于定時器和剩下的捕獲 /比較寄存器。 3 捕獲通道 1 發(fā)生捕獲事件，或主計數(shù)值 TAR 計至 TACCR1（計數(shù)值從TACCR11 跳至 TACCR1 的時刻） ,TACCTL2 寄存器內(nèi)的 CCIFG 標(biāo)志被置 1。 中斷發(fā)生在計數(shù)值從 TACCR0 跳至 0 的時刻。比較模式下有 8 種改變電平的規(guī)律可以選擇，從而無需 CPU 干預(yù)的情況下輸出 PWM 調(diào)制、可變單穩(wěn)態(tài)脈沖、移向方波、相位調(diào)制等常用波形。比較模塊將不斷地將自身的比較值寄存器與主計數(shù)器的計數(shù)值進行比較。比較模式 常 用于產(chǎn)生 PWM 或設(shè)置給定時間間隔中斷。捕獲模式可用于測頻率、測周期、測脈寬、測占空比、門控計數(shù)等需要獲得波形中精確時間量的應(yīng)用 [2]。捕獲輸入信號由 TACCTL 寄存器中的 CCIS 選擇，捕獲邊沿有 CM 位選擇。 0：沒有中斷請求； 1：有中斷請求。 ? COV：捕獲溢出標(biāo)志。 ? CCI：捕獲 /比較模塊的輸入信號。 0： 比較模式； 1： 捕獲模式 ? CCIE：捕獲 /比較模塊中斷允許位。 00： 禁止捕獲模式； 01： 上升沿捕獲； 10： 下降沿捕獲； 11： 上升沿捕獲與下降沿捕獲。定時 器 A 有多個捕獲 /比較模塊，每個模塊都有自己的控制字 CCTLX，這里 X 為捕獲 /比較模塊序號。6 智能型自行車速度表 定時器 A 捕獲 /比較功能 與定時器 A 的捕獲 /比較功能相關(guān)的寄存器是 TACCTLX 和 CCRX。增減計數(shù)模式也要使用 TACCR0 寄存器，定時器啟動后，計數(shù)器的計數(shù)值根據(jù)輸入時鐘遞增。當(dāng)控制寄存器 TACTL 中的 MC0=1， MC1=1 時，定時器處于增減計數(shù)模式。當(dāng)定時器從 0FFFFH 計數(shù)到 0000H 時，中斷標(biāo)志位 TAIFG 置位。連續(xù)計數(shù)模式與增計數(shù)模式的區(qū)別是連續(xù)模式不占用 TACCR0 寄存器。 (3) 連續(xù)計數(shù)模式。此時 TAR計數(shù)器啟動，開始計數(shù)。 (2) 增計數(shù)模式。當(dāng) MC0=0， MC1=0 時，定時器暫停。 上面也談到了定時器 A 的工作模式，實際上，定時器 A 有 4 種工作模式 。 0：禁止定時器中斷； 1：允許定時器中斷 ? TAIFG：定時器中斷標(biāo)志位，不同工作模式下，該位由不同的置位條件。 00：停止模式； 01：增計數(shù)模式； 10：連續(xù)計數(shù) 模式； 11：增 /減計數(shù)模式 ? TACLR：定時器清除位，該位由硬件自動復(fù)位，其讀出值始終為 0。第二章 單片機的原理及應(yīng)用 5 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 表 TACTL寄存器 15~10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 未用 TASSEL1 TASSEL0 ID1 ID0 MC1 MC0 未用 TACLR TAIE TAIFG ? TASSEL1， TASSEL0：定時器輸入分頻器時鐘源選擇位。 TACTL：控制寄存器。 (4) 定時器 B：作基本定時器使用，與定時器 A 基本相同 ,但是功能方面有某些功能會比 A 增強些。 (3) 定時器 A：作基本定時器使用，結(jié)合捕獲 /比較功能模塊可實現(xiàn)時序控制，可編程波形信號發(fā)生輸出。定時器資源功能說明 如下： (1) 定時器 (WDT)：主要用于程序在生錯誤時用作單片機系統(tǒng)復(fù)位重起的。 MSP430 的定時器主要分為 4 部分： ，基本定時器， 看門狗定時器，定時器 A，定時器 B。 MSP430 系列單片機功耗低，能夠用省電節(jié)能，可采用電池供電，非常適合家用產(chǎn)品的開發(fā)，如水表、電 表、暖氣表、家用防盜系統(tǒng) [5]。 MSP430 系列單片機的結(jié)構(gòu)特點決定了它特別適用于各種控制系統(tǒng)如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)、機電一體化產(chǎn)品等。 MSP430 系列單片機中帶有豐富的通信端口，如增強型 UART、 I2C、 SPI、 USI 等，新推出的 5 系列還帶有對射頻通信及ZigBee 無線網(wǎng)絡(luò)的接口，因而使其廣泛的應(yīng)用于智能通信設(shè)備中 [4]。由于 MSP430 系列單片機不僅提供了強大的運算能力而且能夠以極低的功耗運行，并具有豐富的內(nèi)部資源和各種模擬電路接口，這使得 MSP430 系列單片機越來越多地應(yīng)用于各種儀器儀表中，使儀器儀表的智能化程度得到提高，硬件結(jié)構(gòu)得到了簡化，從而提高了儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，減小了 體積，提高了性價比 [2]?？梢员粡V泛用在各種協(xié)議轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器、中繼、智能傳感器等設(shè)備中。適合用于各類工業(yè)控制、工業(yè)測量、電機驅(qū)動、變頻器、逆變器等。而且，CPU與模擬設(shè)備的結(jié)合，是的校準(zhǔn)、調(diào)試都變得非常簡單。這種利用天然能源、無需額外供電的系統(tǒng)也是超低功耗系統(tǒng)的應(yīng) 用發(fā)展方向之一。 第三，利用 MSP430 單片機的超低功耗特性，讓一些新的微弱能源為單片機系統(tǒng)供電成為可能。這些產(chǎn)品可以將電池固化在內(nèi)部，不需更換。 其次，超低功耗特性使得產(chǎn)品電池壽命終身化成為可能。這使得 MSP430 單片機不僅能夠處理數(shù)字信號，還能夠?qū)δM信號進行采集或處理。 首當(dāng)其沖的是便攜式設(shè)備，隨 著便攜式設(shè)備不斷向小型化、輕量化、高精度、功能復(fù)雜化的發(fā)展方向，要求縮小電池體積、提高運算和處理能力、提高精度， 第二章 單片機的原理及應(yīng)用 3 更多專業(yè)文檔盡在我主頁 與此同時還要求集成度不斷提高，成本不斷下降。每年都會有新型號單片機發(fā)布，不斷會有新的系列推出，而且陸續(xù)推出的各種新型號單片機性能越來越強、功耗越來越低、性價比也不斷提高 。這對縮小產(chǎn)品體積、降低成本有著重要的意義。在 MSP430 單片機家族中，豐富的、性能 卓越的模擬設(shè)備是一大特色。這種存儲機制可以很方便地實現(xiàn)在線升級甚至遠(yuǎn)程升級功級代碼，將升級所需的代碼復(fù)制到 RAM 區(qū)，再擦除整個代碼區(qū)，然后運行 RAM 去的升級代碼，最后將新版本的固件燒寫到 Flash 區(qū)，就實現(xiàn)了固件更新。寄存器以及數(shù)據(jù)段 (RAM 區(qū) )與代碼段（ Flash）統(tǒng)一編址。模塊化結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點是可以單獨開啟或關(guān)閉某些模塊，只激活需要使用的模塊，以節(jié)省電力 。同一家族中不同型號的單片機，實際上就是不同功能模塊的組合。 第三， MSP430 單片機采用模塊化結(jié)構(gòu)，每一種模塊（內(nèi)部資源）都具有獨立而完整的結(jié)構(gòu)，在不同型號的單片機中，同一種模塊的使用方法和寄存器都是相同的。某些內(nèi)部帶有硬件乘法器的型號，在處理能力上更勝一籌，結(jié)合 DMA 控制器甚至能完成某些 DSP 的運算功能。這種獨特的時鐘系統(tǒng)還可以實現(xiàn)系統(tǒng)不同深度的休眠，讓整個系統(tǒng)以間歇工作方式最大限度地節(jié)約電力。除了超低功耗特性以外 ，MSP430 單片機還有許多其他特點 首先， MSP430 單片機引入了“時鐘系統(tǒng)”的概念。隨后靈活的時鐘系統(tǒng)允許軟件設(shè)置系統(tǒng)時鐘，但是在晶體振蕩器座位系統(tǒng)時鐘發(fā)生故障時， DCOCLOCK 會自動作為系統(tǒng)時鐘以保證系統(tǒng)的正常工作 [3]。 (5) 系統(tǒng)工作穩(wěn)定。 MSP430 單片機具有豐富的片內(nèi)外設(shè)，如看門狗，定時器 A、 B，比較器，硬件乘法器，液晶驅(qū)動， ADC，通用 I/O 及基本定時等。 12 位 ADC 有很高的轉(zhuǎn)換速率，最高可達(dá) 200kb/s，適用于大多數(shù)數(shù)據(jù)采集的場合；另外模擬比較器可以進行模擬電壓的比較等。另外該系列某些型號采用了硬件乘法器，大大增強了數(shù)據(jù)處理能