【正文】 SDA拉低，而 SCL 線(xiàn)是高，表明開(kāi)始（ S）的條件；當(dāng) SDA 的線(xiàn)被拉高而 SCL 處于高位，這是停止 (P)的情況。 所有總線(xiàn)傳送從主機(jī)發(fā)出啟動(dòng)序列開(kāi)始，然后發(fā)出從機(jī)地址字節(jié)。如果指定的運(yùn)作是一個(gè)讀出（ LSb 的 =1）或?qū)懭耄?LSb 的 =0），地址的 LSb 字節(jié)會(huì)標(biāo)志出來(lái)。這些總線(xiàn)事件以后，主機(jī) 將發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)以便寫(xiě)入操作，或從機(jī)在讀出操作時(shí)進(jìn)行時(shí)鐘輸出。 I2C總線(xiàn)控制或可用任何硬件邏輯也可在軟件中實(shí)現(xiàn)。在軟件執(zhí)行時(shí)，必須注意執(zhí)行這些任務(wù)的代碼。C總線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。該裝置必須符合 I2CBus Specification（ I2C總線(xiàn)技術(shù)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)），作為一個(gè) I2C 兼容裝置，該裝置包含一個(gè) 7bit串行地址，并支持 I2C 協(xié)議。還需要外接電阻才能支持這些標(biāo)準(zhǔn)和快速模式。這一優(yōu)先次序的安排是為了不讓主機(jī)等待，同時(shí) I178。 系統(tǒng)的原理框圖 數(shù)字指南針系統(tǒng)的原理圖如下： 電 源A / D轉(zhuǎn) 換器雙 軸 加 速傳 感 器磁 阻 式 傳 感 器信 號(hào)調(diào) 理電 路單 片機(jī)L C D 1 6 0 2置 位 / 復(fù) 位 電 路X 軸Z 軸Y 軸G yG xX 軸Y 軸Z 軸 圖 28 系統(tǒng)框圖 設(shè)計(jì)選擇 HMC5883L 作為磁場(chǎng)傳感器采集地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，該模塊采用 IIC 通信與 430 通信， MSP430F149 沒(méi)有 IIC 通信接口須使用普通 I/O 口模擬 IIC 通信，數(shù)據(jù)有單片機(jī)分析處理，最后由 LCD1602 顯示地理方向 。 HMC5883L 與 MSP430F149 開(kāi)發(fā)板的通信是 IIC模擬通信。 單片機(jī)最小系統(tǒng)的外圍電路 電源電路 開(kāi)發(fā)板有兩種電源選擇，其一直接 5V 直流電源，其次為 USB 接口供電 。 圖 31 電源控制電路圖 晶振電路 系統(tǒng)采用 32K 低頻晶振，該晶振已經(jīng)集成到了開(kāi)發(fā)板上，不再需要另行設(shè)計(jì)。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 32 晶振連接圖 復(fù)位電路 S1SWPB100pFC16Cap Pol3VCC10KR33GNDRESET 圖 33 復(fù)位模塊設(shè)計(jì) MSP430 單片機(jī)復(fù)位模塊有兩個(gè)復(fù)位信號(hào)，一個(gè)是上電復(fù)位信號(hào) POR 和上電清除信號(hào) PUC。 系統(tǒng)復(fù)位后 RST/NMI 管腳功能被設(shè)置為復(fù)位功能，所有 I/O 口功能被設(shè)置西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 為輸入，外圍模塊被初始化為原始狀態(tài)，狀態(tài)寄存器 SR 復(fù)位，看門(mén)狗激活進(jìn)入工作模式，程序計(jì)數(shù)器 PC 載入 0xFFFE 處的地址，微處理器從此地址開(kāi)始執(zhí)行程序。 FLASH 存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì) 很多系統(tǒng)中都需要在本地保存大量的數(shù)據(jù)和一些常數(shù)，然后進(jìn)行本地處理。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 D5CLK6S1W3HOLD7GND4VCC8Q2U7M25P80VCCSOMI0UCLK0SIMO0CS_FLASHV33C18104 圖 34 存儲(chǔ)器模塊設(shè)計(jì) M25P80 與 MSP430F149 單片機(jī)的硬件連接非常簡(jiǎn)單，主要是片選信號(hào)。 下面簡(jiǎn)單 的介紹下 M25P80 的引腳功能 表 31 M25P80 引腳功能表 引腳號(hào) 引腳名稱(chēng) 引腳功能 1 S 片選信號(hào)，低電平有效 2 Q 串行數(shù)據(jù)輸出 3 W 寫(xiě)保護(hù)信號(hào)，低電平有效 4 VSS 電源地 5 D 串行數(shù)據(jù)輸入 6 C 串行時(shí)鐘 7 HOLD 暫停信號(hào)，低電平有效 8 VCC 正電源 串口電路 PC 機(jī)連接端口，為單片機(jī)提供下載程序到單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中。 串口也稱(chēng)串行通信接口， RS232 是目前最常用的一種串行通訊接口，由于其形狀和針腳數(shù)量的原因，其接頭又被稱(chēng)為 DB9 接頭。 MAX23 內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分： 第一部分是電荷泵電路：由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成，功能是產(chǎn)生 +12v 和 12v 兩個(gè)電源，提供給 RS232 串口電平的需要。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從T1OUT、 T2OUT 送到電腦 DP9 插頭； DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、 R2OUT 輸出 第三部分是供電： 15 腳 DNG、 16 腳 VCC（ +5v）。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 36 MCU 與 MAX3232 的連接圖 MSP430F149片內(nèi)集成了兩個(gè) UART端口，這里使用了它的 UART0端口，MCU通過(guò) UTXD0()向 PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，通過(guò) URXD0()接收來(lái)自 PC機(jī)的數(shù)據(jù)。 DAC 電路 DAC5571 是一款低功耗、單通道、 8Bit 分辨率的緩沖型電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器。MCU 與 DAC5571 的連接關(guān)系示意圖如圖 37 所示。從圖可以看到， DAC5571 的輸出端 Vout 連接到了跳線(xiàn)座 P7 的第 1 腳。 USB 接口電路 我們使用了 PHILIPS 公司的 PDIUSBD12 芯片作為 USB 接口的驅(qū)動(dòng)芯 片，D12 是一款性能優(yōu)良、使用簡(jiǎn)單且具有很高性?xún)r(jià)比的 USB 驅(qū)動(dòng)芯片。 圖 38 USB 驅(qū)動(dòng)電路原理圖 從上圖可見(jiàn)， MCU的 P6端口與 D12的數(shù)據(jù)端口一一對(duì)應(yīng)連接，通過(guò)一個(gè)74HC573的隔離緩沖以后 MCU的四個(gè) IO與 D12的四個(gè)控制端口的連接關(guān)系如下：?WR_N， ?RD_N， ?A0， ?CS_N。此外， D12的 INT_N端口通過(guò)跳線(xiàn)與 MCU的，用于 D12向 MCU請(qǐng)求中斷處理；這里使用跳線(xiàn)的連接是為了避免INT_N端口輸出的低電平對(duì)流水燈電路造成影響，所以在不使用 USB接口電路時(shí)一定要將 J7跳線(xiàn)座上的短路帽拔下。 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 JTAG 調(diào)試接口及 JTAG 下載線(xiàn)介紹 本學(xué)習(xí)板的 JTAG調(diào)試接口遵循 TI原廠(chǎng) JTAG仿真器的規(guī)定，采用 的 14腳雙排插針座，引腳連接關(guān)系與 TI原廠(chǎng)仿真器保持一致 . 表 32 JTAG調(diào)試端口的引腳定義引腳號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 TDO VCC TDI TMS TCK GND RST 硬件仿真采用 JTAG 下載線(xiàn)，因?yàn)?IAR 軟件支持 JTAG 下載線(xiàn)在線(xiàn)調(diào)試，本設(shè)計(jì)是仿真器通過(guò) PC 機(jī)的并口仿真。 圖 39 JTAG 下載線(xiàn) OE1A12Y118A24Y216A36Y314A48Y412VDD20GND10U2A HC244OE19A111Y19A213Y27A315Y35A417Y43U2BHC24411421531641751861972082192210231124122513J2DB2533KR16330R133KR3330R9330R15R21Res2330R7330R6330R533KR433KR1033KR833KR1133KR1233KR1433KR18Q1NPN103C1 GNDGND1 23 45 67 89 1011 1213 14JP1Header 7X233KR17200KR13Res2200KR2西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 MSP430F149 單片機(jī)與 HMC5883L 模塊的連接 設(shè)計(jì)選用 HMC5883L 集成模塊，該模塊集成了傳感器所需的電阻電容等外圍器件直接采用 或 5V 供電。 選用 MSP430F149 單片機(jī)的 與 模擬 IIC 通信接口， MSP430F149與 HMC5883L 的連接圖如下： HMC5883L 模塊 MSP430 單片機(jī) 圖 310 連接圖 由于考慮到數(shù)字信號(hào)在 IIC 通信過(guò)程中有可 能受到外界干擾，本文根據(jù)數(shù)字信號(hào)可耦合傳送，利用 74LS237 數(shù)據(jù)緩沖器，采取光電耦合的辦法，傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，如圖 314 所示 74LS237 連接在輸入端。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。其引腳圖和引腳說(shuō)明如下： 1 2 3 4567 8 910111213141516VSSVCCV0RSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLKL C D 1 6 0 2 圖 312 LCD1602 引腳圖 第 1 腳： VSS 為電源地。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生 ―鬼影 ‖，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度）。 第 5 腳： RW 為讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電平 (1)時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平 (0)時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。 15 腳背光正極， 16 腳背光負(fù)極。 DDRAM 就是顯示數(shù)據(jù) RAM，用來(lái)寄存待顯西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 示的字符代碼。 其基本操作時(shí)序： 讀狀態(tài)輸入： RS=L， RW=H， E=H，輸出： DB0～ DB7=狀態(tài)字 寫(xiě)指令輸入： RS=L， RW=L， E=下降沿脈沖， DB0～ DB7=指令碼，輸出：無(wú) 讀數(shù)據(jù)輸入： RS=H， RW=H， E=H 輸出： DB0～ DB7=數(shù)據(jù) 寫(xiě)數(shù)據(jù)輸入： RS=H， RW=L， E=下降沿脈沖， DB0～ DB7=數(shù)據(jù)，輸出：無(wú) 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 圖 314讀操作時(shí)序 圖 315 寫(xiě)操作時(shí)序 數(shù)據(jù)指針設(shè)置： 表 33 數(shù)據(jù)指針設(shè)置表 指令碼 功能 80H+地址碼（ 027H， 40H67H） 設(shè)置數(shù)據(jù)地址指針 在 1602 中我們就用前 16 個(gè)就行了 ,第二行也一樣用前 16 個(gè)地址。這是令初學(xué)者很容易出錯(cuò)的地方，原因就是如果你要想在 DDRAM 的 00H西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 地址處顯示數(shù)據(jù)，則必須將 00H 加上 80H，即 0x80+0x00，若要在 DDRAM 的01H 處顯示數(shù)據(jù)，則必須將 01H 加上 80H 即 0x80+0x01,依次類(lèi)推。如果我們要想顯示這 8 個(gè)用戶(hù)自定義的字符，操作方法和顯示 CGROM的一樣，先設(shè)置 DDRAM 位置，再向 DDRAM寫(xiě)入字符碼，顯示是直接取 CGRAM 的數(shù)據(jù)。下面是 1602 與單片機(jī)的連線(xiàn)圖（附錄 2）。然而由于地球磁場(chǎng)在一般情況下只有微弱的 高斯，而一個(gè)普通的手機(jī)喇叭當(dāng)相距 2 厘米時(shí)仍會(huì)有大約 4 高斯的磁場(chǎng)，一個(gè)手 機(jī)馬達(dá)在相距 2 厘米時(shí)會(huì)有 6 高斯的磁場(chǎng)，這一特點(diǎn)使得針對(duì)電子設(shè)備表面地球磁場(chǎng)的測(cè)量很容易受到電子設(shè)備本身的干擾。如圖所示，在磁場(chǎng)傳感器的X， Y， Z 坐標(biāo)系中，綠色的圓表示地球磁場(chǎng)矢量繞 Z 軸圓周轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中在 XY平面內(nèi)的投影軌跡，在沒(méi)有外界任何磁場(chǎng)干擾的情況下，此軌跡將會(huì)是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的以 O（ 0， 0）為中心的圓。磁傳感器 X， Y 坐標(biāo)以及磁力線(xiàn)投影軌跡如圖 316