【正文】 大、在線可編程、足夠多的擦寫次數(shù)、價格低廉和高可靠性等所有優(yōu)點。本系統(tǒng)采用的MSP430F413帶有8KBFLASH。有48個I/O口。16位看門狗定時器(WDT}。 1個16位定時器Timeres A(帶有3個捕獲/比較寄存器)。采用64PM封裝。MSP430F413具有96段LCD驅(qū)動能力，無需額外的液晶驅(qū)動電路就可以驅(qū)動液晶顯示屏，這樣可以縮小系統(tǒng)的體積，使其具有更好的便攜性。 MSP430系列單片機根據(jù)型號的不同最多可以使用3個振蕩器。這3個振蕩器分別為: 1. DCO數(shù)控RC振蕩器，位于芯片內(nèi)部，不用時可以關(guān)閉。LFXT 1也可以接450kHz}8MHz的標(biāo)準(zhǔn)晶體振蕩器，此時振蕩器需要接負載電容。通常低頻振蕩器用來降低能量消耗，高頻振蕩器用來對事件做出快速反應(yīng)或者供CPU進行大量運算。不管應(yīng)用對時鐘系統(tǒng)的要求如何，一旦完成全部初始化，軟件運行就由片內(nèi)的DCO來保證，用戶可以經(jīng)過軟件配置來改用晶振時鐘。本系統(tǒng)的LFXT 。單片機可以只接一個低頻晶振，通過鎖相環(huán)使DCO輸出精確的高頻時鐘信號。 FET調(diào)試方法簡介MSP430系列的FLASH型芯片，由于具有片內(nèi)的FLASH型主存儲器和經(jīng)JTAG接口實現(xiàn)的各種調(diào)試功能，使其開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作都非常簡單。JTAG是一種所謂的邊界掃描技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它利用串行移位輸入及輸出的方式對芯片的輸入端加載特定的代碼序列，并獲得輸入端給出的響應(yīng)序列。通過JTAG接口可以控制MSP430的運行、讀寫內(nèi)部寄存器的值、刷新FLASH的內(nèi)容。整個調(diào)試過程，外只需要一臺能實現(xiàn)JTAG接口控制功能的主機即可。 JTAG編程方式是在線編程，改變了傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中先對芯片進行預(yù)編程再裝到板子上的方法，可以先把器件固定到電路板上，再用JTAG對它編程，因而簡化了開發(fā)流程、大大加快了工程進度。 程序下載 當(dāng)用戶將源程序(C語言或匯編語言)經(jīng)語法檢查無誤并生成代碼時，就可以將程序代碼在Embedded Workbench的環(huán)境中下載到FLASH芯片中，而用戶的系統(tǒng)可以是在線狀態(tài)。視FLASH型的型號不同，可以同時設(shè)置2或者3個斷點。因此可以調(diào)試FLASH存儲器及RAM中的程序，也不會改變用戶程序的運行條件。將仿真器的并口通過25PIN電纜與計算機的并口連接，同時通過14PIN的扁平電纜將仿真器的JTAG插座與目標(biāo)板相連。PC 并口目標(biāo)板JTAG口 仿真器 圖22 PC，目標(biāo)板與JATG仿真器的連接方式 JTAG端口的定義如圖23所示。 圖23 JTAG端口定義示意圖本文給出了應(yīng)用GE公司的ZTP135S—R型紅外溫度傳感器進行的體溫計設(shè)計。由于分子的熱運動 都在不停地向周圍空間輻射包括紅外波段在內(nèi)的電磁波。紅外測溫的原理是一樣的，都是根據(jù)普朗克原理。物體輻射能量的大小直接與該物體的溫度有關(guān)．具體地說，是與該物體熱力學(xué)溫度的4次方成正比．用公式可表達為：E=δε(T4T4o) 式中，E是輻射出射度．單位是W／m3；δ是斯蒂芬一波爾茲曼常數(shù)，5．67x108W／(m2人體主要輻射波長為9 μm—10 μm的紅外線．通過對人體自身輻射紅外能量的測量便能準(zhǔn)確地測定人體表面溫度。紅外溫度傳感器利用熱電偶原理，測量目標(biāo)物與傳感器或者物體與環(huán)境溫度之間的差值。A和B稱為熱電極。 ZTPl35S—R的工作原理和性能 芯片尺寸大?。?．8 mmxl．8 mm； 光孔大?。?．4 mm x 1．4 mm； 電偶數(shù)：60對： 作用面積：O．7 mmx0．7 ram； 內(nèi)阻：60 kn177。30％； 噪聲電壓：32 nVrms(典型值)； 探測靈敏度：1．4E08 emHz(1/2)W(典型值)； 時間系數(shù)：25 ms(典型值)； 電熱堆作溫度補償：R=100 kΩ，溫度為25℃(R公差為177。0．5％)； 封裝型號：TO46； 工作溫度：20℃～100℃； 存貯溫度：40℃～120℃。其外部電路非常簡單，和單片機連接只需3個I/O口，如圖28所示。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)從TLC549的數(shù)據(jù)輸出管腳DO讀出。當(dāng)CS為高電平時，DO為高阻狀態(tài)。當(dāng)CS為低電平時，最先出現(xiàn)在DO管腳的信號為轉(zhuǎn)換值得最高位。最初的四個脈沖的下降沿分別移出上一次轉(zhuǎn)換值的第6位、5位、4位、3位，其中第四個時鐘下降沿啟動采樣功能，采樣TL549模擬輸入信號的當(dāng)前轉(zhuǎn)換值。最終(第八個)時鐘脈沖的下降沿芯片，采樣/保持功能開始保持操作，保持操作持續(xù)到下一個第四時鐘的下降沿。一個轉(zhuǎn)換完成需要17us。下一次轉(zhuǎn)換序列之前，至少延時17us否則TLC549的轉(zhuǎn)換代碼將被破壞。人機對話包括人對系統(tǒng)的狀態(tài)干預(yù)、數(shù)據(jù)輸入以及系統(tǒng)向人報告狀態(tài)和運行結(jié)果等。液晶是介于液體和晶態(tài)固體之間的一種各向異性凝聚流體，它既不是液體也不是晶體。從微觀結(jié)構(gòu)看，液晶材料的分子形狀都是各向異性的，一般總是棒狀、板狀或圓盤狀，并且具有固有電矩，所以有極性。沿長軸方向液晶是近乎透明的。撤除電場后，分子長軸又重新平行排列起來，沿該方向又恢復(fù)透明。 LCD（Liquid Crystal Display）—液晶顯示屏是由不同部分組成的分層結(jié)構(gòu)。液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊背光板和反光膜。它的作用主要是提供均勻的背景光源。通過對不同部分液晶分子的控制，我們就可以在屏幕上顯示出所需的內(nèi)容。段式液晶屏是由若干液晶段組成的，而點陣式液晶屏是由很多的液晶點所組成的。點陣式中的點相當(dāng)于段式中的段，由于點很多，則可以顯示復(fù)雜的內(nèi)容。 2, 2MUX 或1/2占空比,1/2偏壓。 4, 4MUX 或1/4占空比, 1/4偏壓. 液晶本身不發(fā)光,其顯示是通過反射環(huán)境光線實現(xiàn)的,液晶的器樂動需要交流信號,段極由SEGn信號驅(qū)動.對于液晶的驅(qū)動的4種方法.(1) 靜態(tài)驅(qū)動靜態(tài)驅(qū)動將只使用一個引腳作為液晶公共端COM0,而每一段需要另一個引腳驅(qū)動,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù)=1+段數(shù)(2) 2MUX驅(qū)動2MUX驅(qū)動方式將兩個引腳作為液晶公共端COM0,COM1,而每兩段需要另一個引腳驅(qū)動,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù)=2+段數(shù)/2 (3) 3MUX驅(qū)動3MUX驅(qū)動方式將使用3個引腳作為液晶公共端COM0,COM1,COM2,而每3段需要另一個引腳驅(qū)動,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù)=3+段數(shù)/3 (4) 4MUX驅(qū)動4MUX驅(qū)動方式將使用4個引腳作為液晶公共端COM0,COM1,COM2,COM3,而每4段需要另一個引腳驅(qū)動,則總的液晶引腳數(shù)為 引腳數(shù)=4+段數(shù)/4 從表上述可以看出，對于確定的段極管腳數(shù)，選用4MUX的方式可以驅(qū)動最多的液晶段。MSP430系列單片機具有液晶驅(qū)動能力的型號中，專門開辟了一片存儲空間來存放要顯示的信息，稱為液晶顯示緩存，簡稱顯存[26]。如圖25所示。液晶顯存中每個字節(jié)的高4位可以看成是一組，低4位也可以看成是一組。例如地址為0x91的字節(jié)的低4位對應(yīng)段極管腳0（S0），這4位中的最低位到最高位分別對應(yīng)COM0、COMCOMCOM3。MSP430的段極管腳和公共極管腳的組合又與液晶顯存中的某一位對應(yīng)。 MSP430有4種驅(qū)動方式，選用哪種驅(qū)動方式由需要驅(qū)動的液晶段數(shù)以及液晶屏的管腳和液晶屏內(nèi)部電極的排布決定。該顯示屏可以顯示3位數(shù)字，有24個管腳，其中1個公共極管腳，23個段極管腳。靜態(tài)驅(qū)動方式下，COM0和所有的液晶段的一端相連，每個液晶另一端和段極管腳相連。 圖26液晶段定義 圖27 靜態(tài)模式下顯存，液晶段，MSP439管腳對應(yīng)關(guān)系從圖27中可以看出，在靜態(tài)驅(qū)動模式下，只用到顯存中每個字節(jié)的第0位和第4位。向0x91的第0位寫入1，則第一個“8”字的“a”段就會顯示出來；寫入0，則第一個“8字的“a”段就會消失。 圖28 EDS812的外形如圖本系統(tǒng)采用的EDS812的外形如圖28所示。 表21 EDS812的管腳pin123456789101112sym1e1d1c1dp2e2d2c2dp3e3d3cpin131415161718192021222324sym3b3a3f3g2b2a2f2g1b1a1f1g MSP430F413的引腳36（COM0）和EDS812的引腳1相連，引腳12~35（S0~S23）按照圖27和表22的對應(yīng)關(guān)系連接。由于液晶驅(qū)動使用交流電壓，所以必須根據(jù)MSP430的液晶驅(qū)動方式進行偏壓設(shè)置。在R03和地之間接上不同阻值的電阻可以改變液晶的對比度，R03直接接地相當(dāng)于選擇了最高的對比度. 液晶驅(qū)動頻率設(shè)置?；径〞r器的計數(shù)器分為兩個部分，分別由寄存器BTCNT1和BTCNT2控制。液晶驅(qū)動時鐘信號的頻率FLCD可以對ACLK進行3612256分頻得到。 串行通信部分硬件設(shè)計本系統(tǒng)測得的溫度除了可以顯示外，還可以發(fā)送給PC，PC可以實現(xiàn)對接收到的溫度自動記錄，繪制出患者一天24小時（或者某一段時間范圍內(nèi)）的體溫波動曲線；也可以比較不同日期，同一時間的體溫值以供醫(yī)護人員分析病情。PC串行口采用的EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)的電平和邏輯關(guān)系與單片機的TTL電平和邏輯關(guān)系是不同的。由于RS–232C和TTL各自規(guī)定了自己的電氣標(biāo)準(zhǔn)，互不兼容，因此RS–232C與TTL電路接口時需進行電平轉(zhuǎn)換[36]。RS232鏈路可以將通訊雙方在15米以內(nèi)有效連接。完整的RS232C接口采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭，對于一般的雙工通信，常用9芯插頭，僅需幾條信號線就可實現(xiàn)，最簡單的通訊方式只需3條引線，包括一條發(fā)送線、一條接收線和一條地線。本系統(tǒng)采用的MSP430F413沒有硬件通用串行同步/異步模塊（USART）只能采用第二種方式。在單片機系統(tǒng)中，一般沒有現(xiàn)成的通用鍵盤，需要設(shè)計者根據(jù)需要自行設(shè)計。非行列式鍵盤的硬件電路和執(zhí)行軟件都比較簡單，消耗CPU資源少。本系統(tǒng)的按鍵較少，只有兩個。所以本系統(tǒng)采用非行列式鍵盤。它的結(jié)構(gòu)如圖210所示。當(dāng)金屬彈簧片上的按鍵KEY按下時，電極A和B導(dǎo)通。即在金屬片和A、B剛剛接觸和將要分開的時候，由于機械抖動，系統(tǒng)會認為產(chǎn)生了多次按鍵過程。本系統(tǒng)是采用軟件延時來實現(xiàn)抖動消除的。如果檢測到該按鍵被按下，則表明該按鍵確實被按下，執(zhí)行該按鍵對應(yīng)的功能；如果檢測到該按鍵沒有被按下，則表明該按鍵沒有被按下。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件編寫可以使用匯編語言也可以使用C語言。C語言功能豐富，表達能力強，使用靈活方便，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，并且對硬件的控制能力高。本系統(tǒng)的軟件部分就是采用C語言來編寫的。為了發(fā)揮MSP430的優(yōu)點，EW430在ISO/ANSI標(biāo)準(zhǔn)語言規(guī)范上進行了擴展，用戶可以利用擴展部分編寫出效率更高、功能更強的程序，并且可以大大減小開發(fā)的工作量。 （1）支持ANSI C并包含對Embedded C++的支持； （2）內(nèi)建MSP430特性擴展優(yōu)化； （3）代碼長度和速度有多級優(yōu)化； （4）支持32位和64位浮點數(shù)； （5）支持硬件乘法器； （6）內(nèi)部函數(shù)支持低功耗模式； （7）支持C和匯編語言混合編程。要開發(fā)一個完整的軟件，其源文件通常會有多個，而且文件類型也有多種。開發(fā)軟件的時候，首先要創(chuàng)建一個project，設(shè)置工程參數(shù)（主要是選擇和實際系統(tǒng)對應(yīng)的單片機型號），然后才可以編譯和鏈接。一個workspace包含若干個project，每個project又包含若干源文件。源文件通過編譯后，單擊Debug按鈕可以進入CSPY調(diào)試環(huán)境。通過JTAG接口在線調(diào)試程序是MSP430系列單片機的一大優(yōu)點，所以本課題采用仿真方式調(diào)試程序。在CSPY調(diào)試環(huán)境中，可以打開調(diào)試程序所需的若干窗口，如源程序窗口、寄存器窗口、觀察窗口、存儲器窗口、特殊功能寄存器窗口等；也可以設(shè)置程序執(zhí)行的不同模式，如單步模式、連續(xù)模式、斷點模式、執(zhí)行到光標(biāo)處等運行模式。按照硬件設(shè)計的各個模塊，將軟件按照不同的功能分成多個程序模塊。 開始 初始化 按下按鍵判斷按鍵是否被按下？ 否是判斷按下的是哪個按鍵?跳轉(zhuǎn)到各個子程序 圖31主程序流程圖A/D轉(zhuǎn)換的模塊,整個例程需要60個字節(jié)，功能包括:關(guān)閉看門狗，設(shè)置堆棧指針，系統(tǒng)復(fù)位以后vo的初始化，子程序LV}AS 549被調(diào)用驅(qū)動8位轉(zhuǎn)換代碼順序進入ADCDATA寄存器，一個寄存器(R12)臨時用來計算字節(jié)的位數(shù)。程序的結(jié)構(gòu)圖如圖32所示。進行異步串行通信的雙方必須使用相同的通信格式。起始為1位，數(shù)據(jù)位可以選擇7位或8位，一般選擇8位。停止位可以為1位或者2位。起始位為低電平，停止位為高電平在通信過程中，通信雙方必須確定一定的通信速率。波特率是指單位時間內(nèi)傳送的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以位/秒（bit/s）表示。根據(jù)定時器時鐘源的頻率和系統(tǒng)要求的波特率可以計算出每個數(shù)據(jù)位發(fā)送/接收所需要的時間間隔。本系統(tǒng)定時器的計數(shù)時鐘頻率為32，768Hz，波特率為1200bit/s。實際的波特率為1214bit/s如果想提高傳輸速率，為了減小傳輸誤差，應(yīng)采用更高的定時器計數(shù)時鐘頻率。