【正文】 方便、靈活。 2. MSP430 單片機(jī)的端口 型 ： P1， P2， P3， P4， P5， P6， S和 COM ： I/O 中斷 能力 ， 其他片內(nèi)外設(shè)功能 ， 驅(qū)動(dòng)液晶 ： P1 與 P2 各有 7 個(gè)寄存器 ， P P P P6 有四個(gè)寄存器 3. MSP430 單片機(jī)的特點(diǎn) 1． 小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化，它能方便地組裝 各種智能式控制設(shè)備以及各種智能儀器儀表。 3． 抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機(jī)型無法比擬的。使整個(gè)系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。系統(tǒng)機(jī)以速度快、功能強(qiáng)、存儲(chǔ)量大、軟件豐富 、輸入 /輸出設(shè)備齊全為主要特點(diǎn)，采用高級(jí)語言編程，適用于數(shù)據(jù)運(yùn)算、文字信息處理、人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信等場(chǎng)合。為適應(yīng)這方面的需求，產(chǎn)生了一種將中央處理器、存儲(chǔ)器、 I/O 接口電路以及連接它們的總線都集成在一塊芯片上的計(jì)算機(jī)，即所謂的單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)（ Single Chip Microputer）。它既可以作單機(jī)控制器，有可作為多級(jí)控制的前沿處理機(jī)用于控制系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛。在軍事工業(yè)中：導(dǎo)彈控制、魚類制導(dǎo)控制、智能武器裝置、航天導(dǎo)航系統(tǒng)等。 智能化的儀器儀表：單片機(jī)用于包括溫度、濕度、流量、流速、電壓 、頻率、功率、厚度、角度、長度、硬度、元素測(cè)定等和各類儀器儀表中，使儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，功能大大提高。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信方面：單片機(jī)可用 BIT BUS、 CAN、以太網(wǎng)等構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，還可以用于調(diào)制解調(diào)器、各種智能通信設(shè)備（例如小型背負(fù)式通信機(jī)、列車無線通信等）、無線遙控系統(tǒng)等。下位機(jī)是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計(jì)算機(jī)。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。 簡而言之 ， 實(shí)際情況千差萬別，但萬變不離其宗 ： 上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開發(fā)系統(tǒng)。 TCP/IP 一般是支持的。多語言支持功能模塊，一般同時(shí)支持?jǐn)?shù)種高級(jí)語言為上位機(jī)編程。當(dāng)然可以自己編寫驅(qū)動(dòng)類的接口協(xié)議控制上位機(jī)和下位機(jī)的通訊 。 ICL8038 及外圍 電路如圖 2 所示 ,由 8 腳輸入外部控制電壓 ,調(diào)節(jié)電位器 P1 即可使 2 腳輸出的正弦波信號(hào)頻率發(fā)生變化 ,實(shí)現(xiàn)外部壓控振蕩。 2．電路圖 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 系統(tǒng)方案中的 IC 李 8038 及外圍電路 芯片 的選擇 函數(shù)發(fā)生器 是一種可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波和正弦波的專用集成電路。單片集成函數(shù)發(fā)生器 ICL8038 的原理框圖及管腳排列圖分別見圖 212 ICL8038 是一款性能優(yōu)良的集成函數(shù)發(fā)生器，即可用單電源供電，也可雙電源供電。 5～177。 在圖 211 中，緩沖電路Ⅰ是電壓跟隨器，緩沖電路Ⅱ是反相器，用于隔離波形發(fā)生電路和負(fù)載，以提高負(fù)載能力；電壓比較器Ⅰ和電壓比較器Ⅱ的閥值電壓分別為 2/3Vcc 和 1/3Vcc，它們的輸入電壓為電容 C 兩端的電壓 Ucc，它們的輸出電壓分別控制 RS 觸發(fā)器的位置端和復(fù)位端；為得到在比較寬的頻率范圍內(nèi)由三角波到正弦波的轉(zhuǎn)換，內(nèi)設(shè)一個(gè)由電阻與晶體管組成的折線近似轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)（正弦波轉(zhuǎn)換器），以得到低失真的正弦信號(hào)輸出； RS觸發(fā)器的狀態(tài)輸出端用來控制電子模擬開關(guān) S，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電容的充放電功能； 電流源電流 Is1與 Is2 的大 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，但 Is2 必須大于 Is1，若 Is1=Is2,則觸發(fā)器的輸出為方波，經(jīng)緩沖電路 2 輸出到管腳 9；在 Is2=2Is1 的條件下， Uc 上升與下降的時(shí)間相等，其電壓輸出為三角波，經(jīng)緩沖電路Ⅰ輸出到管腳 2，開通過三角波變正弦波的變換電路從管腳 3 輸出正弦波，當(dāng) Is1＜ Is2＜ Is3 時(shí)， Uc 上升與下降的時(shí)間不相等，管腳 2 輸出鋸齒波，管腳 9輸出鋸齒波。由于電流源的電流 Is2 大于 Is1，因放電電流時(shí)恒流，所以 Uc 隨時(shí)間線性下降。如此周而復(fù)始，電路發(fā)生了自己振蕩。但是，當(dāng)輸出不是方波時(shí)，輸出也得不到正 弦波了。 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 頻率電壓變換模塊 設(shè)計(jì) 1．工作過程 頻率電壓變換模塊的設(shè)計(jì)采用集成芯片 LM331,LM331 采用新的溫度補(bǔ)償能隙基準(zhǔn)電路 ,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi)和低到 5． O V 電源電壓下都有極高的精度。線性度好 ,最大非線性失真小于 O． 01％ ,工作頻率低到 0． 1 Hz 時(shí)尚有較好的線性度 。外接電路簡單 ,只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V／ F或 F／ V等變換電路 ,并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。 2．電路圖 圖 LM331及外圍電路 3. LM331芯片簡介 一，芯片簡介 LM331 是美國 NS 公司生產(chǎn)的性能價(jià)格比較高的集成芯片。 LM331 為 雙列直插式 8 引腳芯片，其引腳框圖如 所示。線性度好，最大非線性失真小于 %，工作頻率低到 時(shí)尚有較好的線性；變換精度高數(shù)字分辨綠可達(dá) 12 位；外接電路簡單，只需接入幾個(gè)外部元件就可方便構(gòu)成 V/F 或 F/V 等變換的電路，并且容易保證轉(zhuǎn)換精度。模擬信號(hào) Vix 經(jīng)積分器 LF356 積分處理后，在 INPUT端變成與輸入電壓 Vix成正比的穩(wěn)定電流輸入，通過 LM331芯片進(jìn)行 V/F轉(zhuǎn)換后，變成與電壓成正比的頻率信號(hào)， FOUT 端輸出的頻率信號(hào)送到計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù) /定時(shí)端口，計(jì)算機(jī)對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行采集、處理、存儲(chǔ)。由于 LM331 的轉(zhuǎn)換線性度直接影響轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性，而通常引起 V/F轉(zhuǎn)換產(chǎn)生非線性誤差的原因是引腳 1 的輸出阻抗，它使輸出電流隨輸入電壓的變化而變化，因而影響轉(zhuǎn)換精度，為克服此缺點(diǎn)，高精度 V/F轉(zhuǎn)換器在 1腳和 7腳間加入了一個(gè)積分器，這個(gè)積分器是由常規(guī)運(yùn)放 LF356 和積分電容 C4 構(gòu)成的反積分器。 數(shù)字信號(hào)變換 圖 LM331實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換框架圖 圖 中，模擬信號(hào)經(jīng)壓 /頻轉(zhuǎn)換器 LM331，把電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)送到計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù) /定時(shí)端口，有計(jì)算機(jī)對(duì)頻率信號(hào)進(jìn)行接收、處理、存儲(chǔ)。頻率計(jì)數(shù)器、定時(shí)器可以使用計(jì)算機(jī)的計(jì)數(shù) /定時(shí)端口，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)。 信號(hào) 調(diào)理模塊 的設(shè)計(jì) 1．工作過程 信號(hào)調(diào)理模塊包括信號(hào)放大整形電路和信號(hào)放大調(diào)理電路。圖 4(a)中由 ICL8038 產(chǎn)生的正弦波信號(hào)先經(jīng)過 1 μF 電容高通濾波 ,再經(jīng) A／ D824 反向放大 2倍 ,然后經(jīng)比較器 ,輸出對(duì)應(yīng)頻率的方波信號(hào) ,作為 LM331 的輸入。 2．電路圖 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 圖 電路圖 LM317 選擇 LM317 是美國國家半導(dǎo)體公司的三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路。它的使用非常簡單，僅需兩個(gè)外接電阻來設(shè)置輸出電壓。 LM117/LM317 內(nèi)置有過載保護(hù)、安全區(qū)保護(hù)等多種保護(hù)電路。使用輸出電容能改變瞬態(tài)響應(yīng)。 LM117/LM317 能夠有許多特殊的用法。當(dāng)然還要避免輸出端短路。 可調(diào)整輸出電壓低到 。典型線性調(diào)整率%。 80dB 紋波抑制比。過流、過熱保護(hù)。標(biāo)準(zhǔn)三端晶體管封裝。 LM317 是應(yīng)用最為廣泛的電源集成電路之一，它不僅具有固定式三端穩(wěn)壓電路的最簡單形式，又具備輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)。 其主要性能參數(shù) : 輸出電壓： DC； 輸出電流： ； 片內(nèi)部具有過熱、過流、短路保護(hù)電路； 最 大輸入 輸出電壓差： 40V DC， 最小輸入 輸出電壓差： 3V DC； 使用環(huán)境溫度： 10+85℃ 。 由于輸出端（ 2 腳）與調(diào)節(jié)輸入端（ 3 腳）之間的電壓保持在 ，調(diào)整接在輸出端與地之間的分壓電阻 R1和 R2 來改變 ADJ 端的電位，可以達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的 .圖 2所示為輸出可調(diào)電路圖，原理如下： R1兩端的 恒定電壓產(chǎn)生的恒定電流流過 R1 和 R2，在 R2上產(chǎn)生的電壓加到 ADJ端。 串口通信 模塊 設(shè)計(jì) 1．工作過程 本系統(tǒng)主要運(yùn)用了 MSP430 單片機(jī)的以下性能特點(diǎn)：低工作電壓、超低功耗、8通道 12 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動(dòng)液晶能力可達(dá) 160段等 ,使硬件電路得以簡單化。由 5 V電源經(jīng) LM317產(chǎn)生 3． 3 V直流電壓給 MSP430 供電 ,單片機(jī)負(fù)責(zé)采集 7個(gè)通道的電壓數(shù)據(jù)并在LCD上顯示對(duì)應(yīng)電壓值 ,同時(shí)單片機(jī)和上位機(jī)進(jìn)行串行通訊 ,通訊方式采用標(biāo)準(zhǔn)的RS 232 方式 ,也可采用 RS 485 差分方式接口以改善通訊速率和距離 ,但需在上位機(jī)前另加 485232 轉(zhuǎn)換芯片 ,稍顯復(fù)雜 ,因此采用 RS232 即可滿足系統(tǒng)要求 ,簡單又實(shí)用。 2．電路圖 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 串口通信模塊電路圖 的選擇 的基礎(chǔ)知識(shí) RS232接口又稱之為 RS232口、串口、異步口或一個(gè) COM(通信 )口。 在計(jì)算機(jī)世界中，大量的接口是串口或異步口，但并不一定符合 RS232 標(biāo)準(zhǔn)，但我們也通常認(rèn)為它是 RS232 口。 DCE 通常只有調(diào)制解調(diào)器 (MODEM)和某些交換機(jī) COM口是 DCE。這經(jīng)常被制造商忽視 (如 :WYSE 終端就是孔輸出 DTE 串口 )但影響不大，只要搞清楚 DCE、 DTE就行了，然后按照標(biāo)準(zhǔn)接線圖接線 就不會(huì)錯(cuò)了。 它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（ DTE） 和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（ DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè) 25個(gè)腳的 DB25 連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。因此現(xiàn)在都把 RS232接口叫做 DB9。 （ 2）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為 20Kbps；因此在“南方的老樹 51CPLD 開發(fā)板”中，綜合程序波特率只能采 用 19200，也是這個(gè)原因。 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 IAR MSP430 集成開發(fā)環(huán)境 Workbench 中文使用說明 IAR 系統(tǒng)嵌入式Workbench 是一種用于開發(fā)應(yīng)用各種不同的目標(biāo)處理器的靈活的集成環(huán)境它提供一個(gè)方便的窗口界面用于迅速的開發(fā)和調(diào)試嵌入式 Workbench 支持多種不同的目標(biāo)處理器用戶用不同的目標(biāo)處理器開發(fā)的工程 Projects 可以在工程的基礎(chǔ)上逐個(gè)規(guī)定目標(biāo)工程關(guān)于支持目標(biāo)處理器的更多的信息請(qǐng)與當(dāng)?shù)氐?IAR 銷售商聯(lián)系工具包括快速編譯器高效的連接器庫語法高亮度文本編輯器自動(dòng)的 Make 工具以及一個(gè)可選的的 CSPY 調(diào)試器 1. 嵌入式 Workbench IAR 系統(tǒng)嵌入式Workbench 提供以下特點(diǎn) 通用性 可在 Windows95 Windows NT 或 下運(yùn)行分層的項(xiàng)目 Project 表示直觀的用戶界面利用了 Windows95 的優(yōu)點(diǎn)只在必須時(shí)使用 Make 實(shí)用重新編譯程序重新匯編程序和連接文件嵌入式 Workbench 工具和編輯器的全集成支持阻滯和跌蕩全面的超文本幫助 嵌入式 Workbench 編輯器 C 程序的句法用文本格式和顏色顯示有力的搜套和置換命令包括多個(gè)文件搜索從出錯(cuò)列表直接跳轉(zhuǎn)到相關(guān)文件圓括號(hào)匹配自動(dòng)縮進(jìn)indentation 每個(gè)窗口的多級(jí)取消和恢復(fù) undo and 編譯器和匯編器項(xiàng)目在 Windows95 或 Windows NT 的背景下建立允許同時(shí)編輯可以全局地設(shè)置選項(xiàng)對(duì)多源文件或?qū)为?dú)的源文件 運(yùn)用于 MSP430 處理器的 IAR 系統(tǒng) C 編譯器提供 C 語言的標(biāo)準(zhǔn)特性再加上許多為利用 MSP430 專用工具而設(shè)計(jì)的擴(kuò)展功能編譯器與 MSP430 IAR 系統(tǒng)匯編器一起提供與它集成在一起共享連接器和庫管理工具 方案 基于 MSP430 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 圖 軟件主流程圖