基于MSP430單片機(jī)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度以及二氧化碳濃度

163/163目錄設(shè)計(jì)總講明 ⅡGeneralDescriptionofConstructionDesign Ⅳ第1章緒論 71.1研究的目的及意義 71.2國(guó)內(nèi)外研究的情況 71.3系統(tǒng)的要緊性能指標(biāo)和工作任務(wù) 81.4方案論證 9第2章工具簡(jiǎn)介 112.1C語(yǔ)言 112.2IAR軟件 11第3章硬件設(shè)計(jì) 163.1主控芯片的介紹 163.1.1MSP430F149的工作方式 173.1.2P口介紹 183.1.3MSP430指令的介紹 223.1.4MSP430中斷介紹和存儲(chǔ)器斷介紹 243.1.5MSP430定時(shí)器 263.1.6時(shí)鐘模塊 283.1.7比較器模塊 293.1.8模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 303.2電源電路的設(shè)計(jì) 303.3晶振和復(fù)位電路以及USB下載電路的設(shè)計(jì) 343.4液晶顯示模塊LCD12864 363.5時(shí)鐘芯片DS1302 383.5.1DS1302的差不多組成和工作原理 393.5.2DS1302內(nèi)部寄存器 403.6溫濕度芯片 433.7二氧化碳?xì)怏w傳感器 473.7.1二氧化碳濃度傳感器TGS4160概述 473.7.2TGS4160的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 473.7.3TGS4160的工作原理 483.7.4二氧化碳檢測(cè)電路設(shè)計(jì) 493.8超限操縱處理模塊 50第4章軟件設(shè)計(jì) 524.1程序的流程圖設(shè)計(jì) 524.1.1主程序設(shè)計(jì)流程圖 524.1.2溫濕度和氣體采集及處理框圖 614.1.3LCD12864顯示流程圖 69第5章調(diào)試與體會(huì) 735.1調(diào)試過(guò)程 735.2 總結(jié)體會(huì) 74致謝 75參考文獻(xiàn) 77嬰兒室環(huán)境監(jiān)測(cè)電路的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)總講明隨著科技的飛速進(jìn)展和普及，高性能設(shè)備越來(lái)越多，各行各業(yè)對(duì)溫濕度的要求也越來(lái)越高。關(guān)于剛出生的嬰兒，剛脫離母體進(jìn)入新環(huán)境，對(duì)新環(huán)境溫濕度的要求同樣也專(zhuān)門(mén)高。傳統(tǒng)的溫濕度監(jiān)測(cè)模式是以人為基礎(chǔ)，依靠人工輪流值班，人工巡回查看等方式來(lái)測(cè)量和記錄環(huán)境狀況信息。在這種模式下，不僅效率低下不利于人才資源的充分利用，而且缺乏科學(xué)性，許多重大事故差不多上由人為因素造成的，人工維護(hù)缺乏完整的治理系統(tǒng)。而問(wèn)世監(jiān)控系統(tǒng)就能夠解決如此人才資源白費(fèi)，治理不及時(shí)的問(wèn)題，這是由于它的智能化設(shè)計(jì)所決定的。溫度濕度和氣體的濃度在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門(mén)有著至關(guān)重要的作用，準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度在生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)更是至關(guān)重要。因此研究溫濕度的測(cè)量和操縱方法具有重要的意義。本設(shè)計(jì)核心部件為超低功耗嵌入式單片機(jī)MSP430，信號(hào)采集及處理部分由SHT11以及二氧化碳傳感器GTS4160構(gòu)成，輸出的信號(hào)通過(guò)AD轉(zhuǎn)換和MSP430的處理在顯示器上顯示溫濕度以及氣體的濃度，信號(hào)顯示采納的是液晶屏點(diǎn)陣顯示器LCD12684，其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生與現(xiàn)在相同的時(shí)刻和具體日期，也是通過(guò)LCD12864液晶模塊顯示。超限處理模塊是使用PID算法設(shè)計(jì)，使用單片機(jī)的引腳電平通過(guò)繼電器來(lái)操縱溫濕度，和CO2氣體濃度。本設(shè)計(jì)還接入了故障報(bào)警模塊。MSP430是嵌入式單片機(jī)具有高度的集成化，有看門(mén)狗定時(shí)電路，比較器，模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能，與51系列單片機(jī)比較具有超低功耗，端口多等優(yōu)點(diǎn)；SHT11溫濕度傳感器測(cè)溫范圍為-40～+123．8℃，精度0．1℃，濕度測(cè)量范圍是0～99％RH，分辨率為0．03RH，完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求的溫度20～27℃，濕度30～50％RH，它為I在軟件設(shè)計(jì)部分有對(duì)測(cè)量的溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定，當(dāng)測(cè)量超過(guò)限定值時(shí)，通過(guò)超限自動(dòng)操縱調(diào)節(jié)溫濕度電氣處理電路對(duì)其進(jìn)行處理，分不動(dòng)作為過(guò)冷制熱，過(guò)熱制冷，過(guò)濕除濕，過(guò)干加濕，和對(duì)氣體濃度調(diào)節(jié)，硬件中包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，為復(fù)位開(kāi)關(guān)。開(kāi)機(jī)后，所有器件初始化，LCD12864產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)刻和日期，溫濕度傳感器SHT11和CO2傳感器開(kāi)始進(jìn)行溫濕度測(cè)量和計(jì)算，最后通過(guò)LCD液晶顯示器顯示結(jié)果。在測(cè)量結(jié)果中有超過(guò)設(shè)定的溫濕度上下限的，通過(guò)超限模塊做出反應(yīng)。電路要緊包括了MSP430操縱模塊、SHT11溫濕度測(cè)量模塊、二氧化碳檢測(cè)模塊TGS4160、DS1302時(shí)刻模塊、LCD顯示模塊、超限繼電器處理模塊。其他是一些附件，比如復(fù)位、晶振電路。關(guān)鍵字：MSP430149；SHT11；TGS4160；DS1302；繼電器；LCD12864Thebaby'sroomenvironmentalmonitoringcircuitdesignGeneralDescriptionofConstructionDesignWiththerapiddevelopmentandpopularizationofscienceandtechnology,high-performanceequipmentmoreandmore,allwalksoflifetothetemperatureandhumidityrequirementsmoreandmoreisalsohigh.Foranewbornbaby,justfromthemotherintothenewenvironment,alsototherequirementofthenewenvironmenttemperatureandhumidityishigh.Traditionaltemperatureandhumiditymonitoringmodelisbasedonpeople,relyonartificialturnoneachother,artificialcircuittochecktheinformationtomeasureandrecordenvironmentalconditionssuchasway.Inthismode,notonlylowefficiencyforbetterutilizationoftalentresources,andlackofscientificnature,manymajoraccidentsarecausedbyhumanfactors,artificialmaintenanceofthelackofacompletemanagementsystem.Appearedandmonitoringandcontrolsystemcansolvesuchwasteoftalentresources,managementisnottimelyissue,itisbecauseofitsintelligentdesigndecisions.Temperature,humidityandgasconcentrationinindustrialandagriculturalproduction,weather,environmentalprotection,nationaldefense,scientificresearchdepartmentshaveavitalrole,accuratemeasurementoftemperatureandhumidityinthebio-pharmaceutical,foodprocessing,papermakingandotherindustriesisvital.Sothetemperatureandhumiditymeasurementandcontrolmethodhasthevitalsignificance.Thisdesignforultra-lowpowerembeddedmicrocontrollerMSP430corecomponents,signalacquisitionandprocessingpartconsistsofSHT11GTS4160andcarbondioxidesensor,theoutputsignalthroughtheADconversionandtheprocessingofMSP430displayedonthemonitortemperatureandhumidityandgasconcentration,signaldisplayUSESLCDlatticedisplayLCD12684,othercomponentsfortherealtimeclockgeneratingcircuit,andthesametimeanddaterightnow,isthroughtheLCD12864LCDmoduledisplay.TransfiniteprocessingmoduledesignistheuseofPIDalgorithm,usingMCUpinlevelthroughtherelaytocontrolthetemperatureandhumidity,andCO2gasconcentration.Thisdesignalsoaccessthefaultalarmmodule.EmbeddedmicrocontrollerMSP430ishighlyintegrated,awatchdogtimercircuit,comparator,modulusconversion,andotherfunctions,comparedwith51seriesmicrocontrollerwithultra-lowpowerconsumption,portnumber,etc;SHT11temperatureandhumiditysensormeasuringtemperaturerangeof-123.8℃~+40,theprecisionof0.1℃,humiditymeasurementrangeis0~99%RH,aresolutionof0.03RH,cancompletelymeetthedesignrequirementsofthetemperatureof20~27℃,humidityis30~50%RH,itfortheI2Cbusconnectioncommunication,comparedtootherproductswithexcellentquality,superfast,stronganti-jammingcapability,highperformancetopriceratioisalittlebit.GTS4160ahybridCO2containingthermistorsensor,itUSESgenerallyequippedwiththisproductthecompanyspecializedproductionofformacompletesetofatransformationAM-4moduleandmeasuringmodule,serialoutputmoduleisthedigitalquantity,comparedtootherCO2gassensorissimple,highprecision.Thisdesignimplementationissinglechipmicrocomputertemperatureandhumiditymeasurementandcontrolsystem,throughtheLCDdisplaythemeasuredtemperatureandhumidity.SettemperatureandhumiditysensorandA/DconverterisadoptedinthesystemintheintegrationofSHT11chipandTGS4160carbondioxidegasconcentrationdetectionchip,throughsinglechipmicrocomputerforprocessing,accordingtothedateofothermodulesincludingtherealtimeclockgeneratingcircuitandtransfiniterelayprocessingcircuit,tomeasurethevalueofthereal-timedisplayandautomaticallyadjusttheprocessingofthenecessary.IntroducedinthispaperbasedontheTexasinstrumentsMSP430seriesMCUreal-timetemperatureandhumiditymeasurementandcontrolsystemanddisplaysystemdesign,includinghardwarestructureprincipleisintroduced,andanalysisthecorrespondingsoftwaredesignanditskeypoints,includingthesoftwaredesignprocessanditsimplementationoftheprogram.Systemstructureissimpleandpractical,andimprovesthemeasurementprecisionandefficiency.Keywords：MSP430F149;SHT11;TGS4160;DS1302;Relay;LCD12864第1章緒論1.1研究的目的及意義溫度和濕度以及適應(yīng)環(huán)境所需的各種氣體的濃度與人們的生活息息相關(guān)。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、氣象、環(huán)保、國(guó)防、科研等部門(mén)，經(jīng)常需要對(duì)環(huán)境溫度與濕度和氣體濃度進(jìn)行測(cè)量及操縱。準(zhǔn)確測(cè)量溫濕度和相關(guān)氣體濃度在生物制藥、食品加工、造紙等行業(yè)差不多上至關(guān)重要的。傳統(tǒng)的溫度計(jì)是用水銀柱來(lái)顯示的，它的精確度不高，不易讀數(shù)。而采納單片機(jī)對(duì)溫濕度及氣體進(jìn)行操縱，不僅具有操縱方便、簡(jiǎn)單和靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且能夠大幅度提高氣體及溫濕度操縱的技術(shù)指標(biāo)。用LCD來(lái)顯示溫濕度和氣體濃度的數(shù)字量看起來(lái)更加人性化更加直觀。采納SHT11數(shù)字溫濕度傳感器作為檢測(cè)元件，能夠同時(shí)測(cè)試溫度和濕度。SHT11傳感器能夠直接讀出被測(cè)的溫濕度值。同時(shí)單片機(jī)能夠把測(cè)量出的數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳到計(jì)算機(jī)上，來(lái)完成工業(yè)中的自動(dòng)操縱，給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了極大的便利。用單片機(jī)操縱的溫濕度計(jì)不僅硬件電路簡(jiǎn)單，而且測(cè)量精度比較高。用液晶顯示測(cè)量值看起來(lái)比較美觀。采納MG811二氧化碳?xì)怏w濃度檢測(cè)傳元件，直接把空氣中的二氧化碳通過(guò)化學(xué)量的變化，以及模數(shù)轉(zhuǎn)換也能直接送到單片機(jī)里面進(jìn)行處理，監(jiān)測(cè)空氣中二氧化碳的濃度，調(diào)節(jié)空氣中氧氣的含量，給人或者需要貯存的動(dòng)植物等一個(gè)更舒適的環(huán)境。不管在日常生活中依舊在工業(yè)、農(nóng)業(yè)方面都離不開(kāi)對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行溫濕度及周邊異常氣體含量的的測(cè)量。因此，研究溫濕度的測(cè)量具有特不重要的意義。1.2國(guó)內(nèi)外研究的情況測(cè)量溫濕度和氣體濃度的的關(guān)鍵是溫濕度傳感器。過(guò)去測(cè)量溫度與濕度是分開(kāi)的。隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們生活的需要出現(xiàn)了溫濕度共測(cè)的傳感器。溫度傳感器的進(jìn)展經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)期：傳統(tǒng)的分立式溫度傳感器、模擬集成溫度傳感器、智能集成溫度傳感器。目前，國(guó)際上新型溫度傳感器正從模擬式向數(shù)字式、從集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向進(jìn)展。溫度傳感器也是經(jīng)歷了如此一個(gè)時(shí)期逐漸走向數(shù)字智能化?，F(xiàn)今國(guó)內(nèi)外用的最多的溫濕度傳感器是SHTXX系列。SHT11溫濕度傳感器應(yīng)用于專(zhuān)利的工業(yè)COMS過(guò)程微加工技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電容式聚合體測(cè)濕元件和一個(gè)能隙式測(cè)溫元件，并與一個(gè)14位的A/D轉(zhuǎn)換器以及串行接口電路在同一芯片上實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接，從而具有超快響應(yīng)，抗干擾能力強(qiáng)，性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。采納SHT11數(shù)字溫濕度傳感器與單片機(jī)MSP430相連比較容易，而且電路比較簡(jiǎn)單，軟件設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單。因此，本設(shè)計(jì)以SHT11數(shù)字溫濕度傳感器為例，介紹基于SHT11數(shù)字溫濕度傳感器的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)適用于人們的日常生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用于溫濕度的測(cè)量。1.3系統(tǒng)的要緊性能指標(biāo)和工作任務(wù)由于本設(shè)計(jì)要緊的方向是設(shè)計(jì)室內(nèi)的嬰兒室環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，依照具體要求設(shè)計(jì)本產(chǎn)品的要緊技術(shù)指標(biāo)為：（1）、測(cè)溫范圍：+10—＋80℃；濕度測(cè)量范圍為20—90%Rh，測(cè)二氧化碳濃度范圍350—2000PPM（人體正常生存環(huán)境的二氧化碳濃度是400—1000PPM）（2）、溫度測(cè)量精度：±0.5oC（3）、濕度測(cè)量誤差：≤4%Rh，氣體濃度誤差±10PPM （4）、設(shè)置上下限溫濕度和二氧化碳濃度的值，（5）、當(dāng)濕度低于20度時(shí)，單片機(jī)操縱加熱裝置，高于27度時(shí)停止加熱；（6）、當(dāng)溫度高于30度時(shí)，單片機(jī)操縱自動(dòng)操縱制冷設(shè)備，當(dāng)制冷到25度時(shí)停止制冷。（7）、濕度低于30%RH時(shí)，單片機(jī)操縱接通加濕設(shè)備，超過(guò)50%RH是停止加濕；（8）、當(dāng)二氧化碳濃度超過(guò)了800PPM時(shí)接通繼電器接通釋放氧氣設(shè)備。測(cè)試到了正常值得時(shí)候停止接通設(shè)備。（9）電源工作范圍：DC3.3～5.0V系統(tǒng)要緊工作任務(wù)如下：依照本畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)際的任務(wù)要求，選擇合適的溫濕度傳感器，完成溫濕度的測(cè)量，選擇適合的氣體檢測(cè)傳感器完成必要?dú)怏w的含量檢測(cè)，并設(shè)計(jì)顯示電路模塊、時(shí)鐘電路模塊、超限處理模塊、復(fù)位電路模塊的程序。系統(tǒng)開(kāi)始工作后，依照初始條件讀取濕度值和溫度值以及二氧化碳?xì)怏w含量值，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，將其與設(shè)定的溫濕及氣體含量限度值比較，假如發(fā)覺(jué)當(dāng)前的溫濕度超限，則自動(dòng)通過(guò)單片機(jī)來(lái)操縱繼電器進(jìn)而動(dòng)作，未超限時(shí)，系統(tǒng)顯示正常的濕溫度度值。1.4方案論證方案一：采納單片機(jī)89C51作為主芯片操縱單總線的DS18B20的溫度傳感器和HS110X相對(duì)濕度傳感器以及二氧化碳傳感器TGS4160組成測(cè)量和操縱系統(tǒng)。方案二：采納嵌入式超低功耗單片機(jī)MSP430系列單片機(jī)來(lái)操縱，溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器于一體的SHT11芯片構(gòu)成溫濕度以及二氧化碳?xì)怏w濃度傳感器TGS4160的測(cè)量和操縱系統(tǒng)。89C51系列單片機(jī)相關(guān)于MSP430系列單片機(jī)，51系列的只有32個(gè)I/O口驅(qū)動(dòng)電源需要5V，而MSP430系列單片機(jī)I/O一共有48個(gè),端口比較多，當(dāng)51的端口不滿足時(shí)必須外擴(kuò)端口，而MSP430單片機(jī)的端口差不多就能滿足需求，而且MSP430的驅(qū)動(dòng)電壓只需要3.3V相關(guān)于51，省電低功耗。由于傳統(tǒng)的模擬式溫濕度傳感器一般不僅要設(shè)計(jì)信號(hào)調(diào)理電路，還要進(jìn)行復(fù)雜的校準(zhǔn)和標(biāo)定過(guò)程，其測(cè)量精度難以保證，同時(shí)使用分立的溫度傳感器和濕度傳感器測(cè)量電路比較苦惱。而SHT11是具有二線串行接口的單片全校準(zhǔn)數(shù)字式新型相對(duì)濕度和溫度傳感器，集溫濕度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換器于一體，可用來(lái)測(cè)量相對(duì)濕度、溫度和露點(diǎn)等參數(shù)，具有數(shù)字式輸出、免調(diào)試、免標(biāo)定、免外圍電路及全互換的特點(diǎn)，使用起來(lái)比較方便，且電路簡(jiǎn)單。該傳感器將CMOS芯片技術(shù)與傳感器技術(shù)融合，為開(kāi)發(fā)高集成度、高精度、高可靠性的溫濕度測(cè)控系統(tǒng)提供了解決方案。而分離式的溫度濕度檢測(cè)不僅會(huì)加重系統(tǒng)的工作量，也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的精度，準(zhǔn)確度出現(xiàn)問(wèn)題，因此本設(shè)計(jì)采納方案二。本設(shè)計(jì)核心部件為超低功耗嵌入式單片機(jī)MSP430，信號(hào)采集及處理部分由SHT11構(gòu)成以及二氧化碳傳感器MG811，進(jìn)入單片機(jī)經(jīng)處理后通過(guò)LCD12864顯示溫濕度，信號(hào)顯示采納的液晶屏點(diǎn)陣顯示，其他組成部分為實(shí)時(shí)時(shí)鐘發(fā)生電路，產(chǎn)生與現(xiàn)在相同的時(shí)刻和具體日期，通過(guò)LCD12864液晶模塊顯示。在軟件設(shè)計(jì)部分有對(duì)測(cè)量的溫濕度進(jìn)行上下值的設(shè)定，當(dāng)測(cè)量超過(guò)限定值時(shí)，通過(guò)超限自動(dòng)操縱調(diào)節(jié)溫濕度電氣處理電路對(duì)其進(jìn)行處理，分不動(dòng)作為過(guò)冷制熱，過(guò)熱制冷，過(guò)濕除濕，過(guò)干加濕，硬件中包括一個(gè)開(kāi)關(guān)，為復(fù)位開(kāi)關(guān)。開(kāi)機(jī)后，所有器件初始化，DS1302產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)刻和日期，溫濕度傳感器SHT11開(kāi)始進(jìn)行溫濕度測(cè)量和計(jì)算，最后通過(guò)LCD液晶顯示器顯示結(jié)果。在測(cè)量結(jié)果中有超過(guò)設(shè)定的溫濕度上下限的，通過(guò)超限模塊做出反應(yīng)。電路要緊包括了MSP430操縱模塊、SHT11溫濕度測(cè)量模塊、二氧化碳檢測(cè)模塊TGS4160、DS1302時(shí)刻模塊、LCD顯示模塊、超限繼電器處理模塊。其他是一些附件，比如復(fù)位、晶振電路?？傮w框圖如下單片機(jī)單片機(jī)MSP430CO2濃度傳感器AM-4檢測(cè)模塊A/D轉(zhuǎn)化器顯示模塊報(bào)警電路繼電器超限處理鍵盤(pán)溫濕度傳感器圖1-1總體框圖第2章工具簡(jiǎn)介系統(tǒng)單片機(jī)代碼采納C語(yǔ)言編寫(xiě)，并用IAR軟件檢查程序有無(wú)錯(cuò)誤，把生成的需下載的文件，下載到實(shí)體的器件中去使單片機(jī)進(jìn)行工作。2.1C語(yǔ)言C語(yǔ)言的運(yùn)算符豐富，它包括的范圍相當(dāng)廣泛，使得C語(yǔ)言的運(yùn)算類(lèi)型極其豐富，同時(shí)表達(dá)方式的類(lèi)型多樣化，能夠?qū)崿F(xiàn)在高級(jí)語(yǔ)言中不能實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算，它有32個(gè)關(guān)鍵字，9種操縱語(yǔ)句。和匯編語(yǔ)言一樣，它能夠?qū)ξ唬止?jié)和地址進(jìn)行操作；數(shù)據(jù)類(lèi)型專(zhuān)門(mén)豐富，能實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型，同時(shí)還加入了指針的概念，使得效率更高，同時(shí)支持圖形編輯，以及多種顯示器等；它所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)式語(yǔ)言，這種方式會(huì)讓程序有層次，一目了然，同時(shí)語(yǔ)法顯示不嚴(yán)格，C的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)自由度高，它提供給用戶的方式是一函數(shù)的形式，它們能夠方便調(diào)用，使得程序完全結(jié)構(gòu)化；地址的訪問(wèn)上，能夠訪問(wèn)物理地址，對(duì)硬件進(jìn)行直接操作；適用范圍廣，能夠適用于多種操作，例如：DOS、UNIX等，同時(shí)適用于多種機(jī)型。C的缺點(diǎn)：要緊是數(shù)據(jù)封裝的安全性不高，因此這一點(diǎn)也成為了C語(yǔ)言和C++的最大的區(qū)不，另一方面由于語(yǔ)法以及變量的類(lèi)型沒(méi)有嚴(yán)格限制，也造成了較低的安全性，再者從應(yīng)用角度來(lái)講，它比較其他的高級(jí)語(yǔ)言來(lái)講較為難以掌握。2.2IAR軟件IAREmbeddedWorkbenchforARM是IARSystems公司為ARM微處理器開(kāi)發(fā)的一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（下面簡(jiǎn)稱(chēng)IAREWARM）。比較其他的ARM開(kāi)發(fā)環(huán)境，IAREWARM具有入門(mén)容易、使用方便和代碼緊湊等特點(diǎn)。故在那個(gè)地點(diǎn)介紹給打算學(xué)習(xí)使用或正在使用ARM芯片的朋友們共同探討。IARSystems公司目前推出的最新版本是IAREmbeddedWorkbenchforARMversion4.30，并提供一個(gè)32k代碼限制、但沒(méi)有時(shí)刻限制的免費(fèi)評(píng)估版。IAREWARM中包含一個(gè)全軟件的模擬程序（simulator）。用戶不需要任何硬件支持就能夠模擬各種ARM內(nèi)核、外部設(shè)備甚至中斷的軟件運(yùn)行環(huán)境。從中能夠了解和評(píng)估IAREWARM的功能和使用方法。我們編譯整理的這本快速用戶指南采納評(píng)估版軟件安裝目錄C:\Programfiles\IARSystem\Embeddedworkbench4.0\ARM\tutor下的教程為例，一步一步介紹IAREWARM的使用方法。該教程采納了兩個(gè)C語(yǔ)言程序，tutor.c和utilities.c。它們不和任何特定的硬件關(guān)聯(lián)，因此介紹中的全部操作差不多上用模擬程序完成的。IAREWARM的要緊特點(diǎn)如下：（1)、高度優(yōu)化的IARARMC/C++Compiler（2）、IARARMAssembler（3）、一個(gè)通用的IARXLINKLinker（4）、IARXAR和XLIB建庫(kù)程序和IARDLIBC/C++運(yùn)行庫(kù)（5）、功能強(qiáng)大的編輯器（6）、項(xiàng)目治理器（7）、命令行有用程序（8）、IARC-SPY調(diào)試器（先進(jìn)的高級(jí)語(yǔ)言調(diào)試器）MSP430使用的開(kāi)發(fā)工具要緊是嵌入式單片機(jī)常用的IAR軟件，其使用方法如下：（1）、生成一個(gè)新項(xiàng)目EWARM是按項(xiàng)目進(jìn)行治理的，它提供了應(yīng)用程序和庫(kù)程序的項(xiàng)目模板。項(xiàng)目下面能夠分級(jí)或分類(lèi)治理源文件。同意為每個(gè)項(xiàng)目定義一個(gè)或多個(gè)編譯連接（build）配置。在生成新項(xiàng)目之前，必須建立一個(gè)新的工作區(qū)（Workspace）。一個(gè)工作區(qū)中同意存放一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。另外用戶最好建立一個(gè)專(zhuān)用的目錄存放自己的項(xiàng)目文件。例如在本指南中我們生成一個(gè)C:\Programfiles\IARSystem\Myproject目錄?，F(xiàn)在雙擊桌面上的IAREmbeddedWorkbench圖標(biāo)，出現(xiàn)IAREWARM開(kāi)發(fā)環(huán)境窗口。生成新的工作區(qū)選擇主菜單File>New>Workspace生成新工作區(qū)。選擇主菜單Project>CreateNewProject，彈出生成新項(xiàng)目窗口，在Toolchain欄中選擇ARM，然后點(diǎn)擊OK按鈕在彈出的另存為窗口中掃瞄和選擇新建的Myprojects目錄，輸入文件名project1，然后保存。這時(shí)在屏幕左邊的Workspace窗口中將顯示新建的項(xiàng)目名，最后保存工作區(qū)。、給項(xiàng)目添加文件在Workspace中選擇希望添加文件的目的地，能夠是項(xiàng)目或源文件組。在那個(gè)地點(diǎn)選擇project1，在選擇主菜單Project>AddFiles打開(kāi)標(biāo)準(zhǔn)掃瞄窗口，選擇安裝目錄ARM\tutor下的上述2個(gè)文件，點(diǎn)擊打開(kāi)按鈕，把它們添加到Project1目錄下。設(shè)置項(xiàng)目文件選擇通用選件，選中Workspace中的project1–Debug，然后選擇主菜單Project>Options。也能夠先選擇project1–Debug，然后選擇鼠標(biāo)右鍵命令中的Options。選擇編譯器選件，在Options窗口的Category中選擇C/C++Compiler。（2）、編譯和連接應(yīng)用程序這一步編譯和連接（build）項(xiàng)目程序。同時(shí)生成一個(gè)編譯器列表文件（compilerlistfile）和一個(gè)連接器存儲(chǔ)器分配文件（linkermapfile）。①、編譯源文件選中workspace中utilities.c文件，選擇主菜單Project>Compile，或工具條中的Compile按鈕，或按右鍵后選擇Compile命令，編譯結(jié)束會(huì)出現(xiàn)個(gè)窗口，用同樣的方法編譯tutor.c。②、查看編譯器文件列表list文件的結(jié)構(gòu)，雙擊Workspace窗口中的Utilities.lst，打開(kāi)list文件，它包含以下信息：文件頭——顯示編譯器的版本信息，列表文件生成時(shí)刻，source文件、list文件和object文件的名字和路徑，編譯命令行及選件等信息。文件體——顯示為每條源語(yǔ)句生成的匯編代碼和二進(jìn)制代碼，以及變量如何被分配到不同的段。文件尾——顯示所需的堆棧、程序代碼以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的總量，同時(shí)報(bào)告錯(cuò)誤和警告信息。選擇主菜單Tools>Options彈出IDEOptions對(duì)話窗口，選擇Editor頁(yè)面。選擇ScanforChangeFiles選件。此選件將自動(dòng)打開(kāi)編輯窗口中的文件，目前是Utilities.lst文件。按OK按鈕。選中Workspace窗口中的Utilities.c，按鼠標(biāo)右鍵選擇彈出框中的Options…。從彈出的對(duì)話框左邊的Category中選擇C/C++Compiler并確定Overrideinheritedsettings。打開(kāi)Optimization頁(yè)面，把優(yōu)化級(jí)不從None改定為High。然后按OK按鈕。重新編譯Utilities.c，請(qǐng)注意這時(shí)編輯窗口中的Utilities.lst文件差不多自動(dòng)被刷新。文件尾顯示的代碼大小差不多因優(yōu)化級(jí)不的升高而減小。對(duì)本例而言，Optimization應(yīng)選擇None。因此在連接處理前應(yīng)該將優(yōu)化級(jí)不恢復(fù)到原來(lái)的設(shè)置。這時(shí)應(yīng)選中Utilities.c，按鼠標(biāo)右鍵選擇彈出框中的Options…。選擇C/C++Compiler并取消Overrideinheritedsettings。然后重新編譯Utilities.c。③、連接應(yīng)用程序先選中Workspace窗口中的Project1–Debug，然后選擇主菜單Project>Options，彈Options對(duì)話窗口在左邊的Category中選擇Linker，顯示IARXLINK的各選件頁(yè)面點(diǎn)擊OK按鈕保存IARXLINK選件選擇主菜單Project>Make或鼠標(biāo)右鍵Make命令，連接目標(biāo)文件，生成可執(zhí)行代碼。Build消息窗口中將顯示連接處理的消息。連接的結(jié)果將生成一個(gè)帶調(diào)試信息的代碼文件project1.d79和一個(gè)存儲(chǔ)器分配（MAP）文件project1.map④、查看MAP文件雙擊Workspace中的project1.map文件名，編輯器窗口中將顯示該MAP文件。MAP從文件中我們能夠了解以下內(nèi)容：文件頭中顯示連接器版本，輸出文件名以及連接命令使用的選件。CROSSREFERENCE段顯示程序入口地址。RUNTIMEMODEL段顯示使用的運(yùn)行時(shí)模塊的屬性。MODULEMAP段顯示所有被連接的文件。每個(gè)文件中，作為應(yīng)用程序一部分加載的有關(guān)模塊的信息，包括各段和每個(gè)段中聲明的全局符號(hào)都列出來(lái)。SEGMENTSINADDRESSORDER段列出了組成應(yīng)用程序的所有段的起始地址和結(jié)束地址，字節(jié)數(shù)，類(lèi)型和對(duì)齊標(biāo)準(zhǔn)等。ENDOFCROSSREFERENCE段落顯示總的代碼和數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)。到此為止，差不多生成project1.d79應(yīng)用程序并能夠用于在IARC-SPY中調(diào)試。（3）、用C-SPY調(diào)試應(yīng)用程序使用C-SPY的模擬器（Simulator）來(lái)展現(xiàn)IARC-SPY調(diào)試器的差不多特點(diǎn)。前面各節(jié)生成的project1.d79應(yīng)用程序差不多能夠用C-SPY調(diào)試器進(jìn)行調(diào)試。用戶利用調(diào)試器能夠查看變量、設(shè)置斷點(diǎn)、觀看反匯編代碼、監(jiān)視寄存器和存儲(chǔ)器、在TerminalI/O窗口打印輸出。開(kāi)始調(diào)試②、組織窗口③、檢查源語(yǔ)句④、檢查變量⑤、設(shè)置和監(jiān)視斷點(diǎn)⑥、在反匯編窗口上調(diào)試⑦、監(jiān)視寄存器⑧、查看存儲(chǔ)器⑨、觀看TerminalI/O⑩、執(zhí)行程序到結(jié)束第3章硬件設(shè)計(jì)3.1主控芯片的介紹在現(xiàn)在滿世界差不多上在講低碳低消耗的年代，關(guān)于電子行業(yè)也有著不小的阻礙的作用，本課題在考慮到消耗方面，撇開(kāi)了比較常用的，比較簡(jiǎn)單的51系列的單片機(jī)，因?yàn)楣牡木壒蔬x擇了德州公司新開(kāi)發(fā)的一類(lèi)具有16位總線的帶FLASH的超低功耗MSP430單片機(jī)由于其性?xún)r(jià)比和集成度高，受到寬敞技術(shù)開(kāi)發(fā)人員的青睞，它采納16位的總線，外設(shè)和內(nèi)存統(tǒng)一編址，尋址范圍可達(dá)64K,還能夠外擴(kuò)展存儲(chǔ)器。具有統(tǒng)一的中斷治理，具有豐富的片上外圍模塊，片內(nèi)有周密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門(mén)狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、一個(gè)DCO內(nèi)部振蕩器和兩個(gè)外部時(shí)鐘，支持8M的時(shí)鐘.由于為FLASH型,則能夠在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試和下載，且JTAG口直接和FET(FLASHEMULATIONTOOL)的相連,不須另外的仿真工具,方便有用，而圖3-1MSP430F149的引腳圖且,能夠在超低功耗模式下工作,對(duì)環(huán)境和人體的輻射小，測(cè)量結(jié)果為100mw左右的功耗(電流為14mA左右)，可靠性能好，加強(qiáng)電干擾運(yùn)行不受阻礙，適應(yīng)工業(yè)級(jí)的運(yùn)行環(huán)境，適合與做手柄之類(lèi)的自動(dòng)操縱的設(shè)備。我們相信MSP430單片機(jī)將會(huì)在工程技術(shù)應(yīng)用中得以廣泛應(yīng)用,而且,它是通向DSP系列的橋梁,隨著自動(dòng)操縱的高速化和低功耗化，MSP430系列將會(huì)得到越來(lái)越多人的喜愛(ài)。MSP430F149的引腳圖如上圖3.1-13.1.1MSP430F149的工作方式通過(guò)對(duì)不同模塊操作模式和CPU狀態(tài)的智能化治理，MSP430芯片的工作方式能夠適應(yīng)多種超低電壓和超低功耗的需求，即便在中斷處理期間也一樣，一個(gè)中斷事件能夠把系統(tǒng)從各種低功耗方式喚醒同時(shí)通過(guò)RETI指令返回到中斷往常的工作狀態(tài)。系統(tǒng)適用的時(shí)鐘信號(hào)有ACLK和MCLK。ACLK確實(shí)是晶振的頻率信號(hào)，MCLK和SMCLK是ACLK的倍頻信號(hào)，作為系統(tǒng)和子系統(tǒng)時(shí)鐘。下面是芯片支持的六種工作方式：1、活動(dòng)方式（AM）；CPU和不同組合的外圍模塊被激活，處于活動(dòng)狀態(tài)。2、低功耗方式0（LPM0）；CPU停止工作，外圍模塊接著工作，ACLK和SMCLK有效，MCLK的環(huán)路操縱有效。3、低功耗方式1（LPM1）；CPU停止工作，外圍模塊接著工作，ACLK和SMCLK有效，MCLK的環(huán)路操縱無(wú)效。4、低功耗方式2（LPM2）；CPU停止工作，外圍模塊接著工作，ACLK有效，SMCLK和MCLK的環(huán)路操縱有效。5、低功耗方式3（LPM3）；CPU停止工作，外圍模塊接著工作，ACLK有效，SMCLK和MCLK的環(huán)路操縱無(wú)效，同時(shí)數(shù)字操縱振蕩器（DCO）的DC發(fā)生器被關(guān)閉6、低功耗方式4（LPM4）；CPU停止工作，外圍模塊接著工作（假如提供外部時(shí)鐘），ACLK信號(hào)被禁止（晶體振蕩器停止工作），SMCLK和MCLK的環(huán)路操縱無(wú)效，同時(shí)數(shù)字操縱振蕩器（DCO）的DC發(fā)生器被關(guān)閉通過(guò)軟件對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘系統(tǒng)的不同設(shè)置，能夠操縱芯片處于不同工作方式。整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)提供豐富的軟硬件組合形式，以達(dá)到最低的功耗并發(fā)揮最優(yōu)的系統(tǒng)性能，具體有：1、使用內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器（DCO）無(wú)需外接人和元件；2、選擇外接晶體或陶瓷諧振器，能夠獲得最低頻率和功耗3、采納外部時(shí)鐘信號(hào)。狀態(tài)寄存器SR中共有四個(gè)用于操縱CPU和系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器的操縱位，能夠阻礙時(shí)鐘系統(tǒng)的操作方式，操縱各種低功耗方式快速轉(zhuǎn)換。他們是：SCG1、SCG0、OscOff和CPUOff當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器差不多功能確定后，SCG1、SCG0、OscOff和CPUOff是最重要的低功耗操縱位，在中斷響應(yīng)前。他們總是被壓入堆棧保存起來(lái)，以便返回時(shí)恢復(fù)原態(tài)，在中斷處理期間，他們能夠通過(guò)間接存取堆棧中的數(shù)據(jù)來(lái)改變，以便程序在中斷返回后能夠進(jìn)入另一種工作方式。CPUOff:CPUOff位假如置1，CPU停止工作。SCG0：SCG0位假如置1，將禁止FLL+工作SCG1：SCG1位假如置1，將禁止MCLK和SMCLK信號(hào)OscOff：OscOff位假如置1，LFXT1晶體振蕩器停止工作DC發(fā)生器：當(dāng)SCG0和SCG1都為1時(shí)，DCO的DC發(fā)生器工作停止。3.1.2P口介紹MSP430f149常用的端口有P1、P2、P3、P4、P5、P6，它們都能夠直接用于輸入/輸出。MSP430系統(tǒng)中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的輸入/輸出指令，輸入/輸出操作通過(guò)傳送指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。端口P1~P6的每一位都能夠獨(dú)立用于輸入/輸出，即具有位尋址功能。常見(jiàn)的鍵盤(pán)接口能夠直接用端口進(jìn)行模擬，用查詢(xún)或者中斷方式操縱。由于MSP430的端口只有數(shù)據(jù)口，沒(méi)有狀態(tài)口或操縱口，在實(shí)際應(yīng)用中，如在查詢(xún)式輸入/輸出傳送時(shí)，能夠用端口的某一位或者幾位來(lái)傳送狀態(tài)信息，通過(guò)查詢(xún)對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)來(lái)確定外設(shè)是否處于“預(yù)備好”狀態(tài)。端口的功能：(1)P1,P2端口：I/O,中斷功能,其他片內(nèi)外設(shè)功能如定時(shí)器、比較器;(2)P3,P4P5P6端口：I/O,其他片內(nèi)外設(shè)功能如SPI、UART模式，A/D轉(zhuǎn)換等;具體每個(gè)口的作用如下AVCC模擬正電源端，向SVS,brownout,oscillator,FLL+,等電路供電AVSS內(nèi)部連接于DVSSDVCC數(shù)字正電源端，提供所有部件電源（由AVCC供電的除外）DVSS數(shù)字地，所有部件的接地（通過(guò)AVCC/AVSS供電的除外）NC空腳P1.0通用數(shù)字I/O定時(shí)器-A，捕獲方式，CCIOA輸入，比較方式OUT0輸出P1.1通用數(shù)字I/O定時(shí)器-A，捕獲方式，CCIOB輸入，MCLK輸出P1.2捕獲方式：CCI1A輸入，比較方式：OUT1輸出P1.3通用數(shù)字I/O/SVS,SVS比較器的輸出端P1.4通用數(shù)字I/OP1.5通用數(shù)字I/O/定時(shí)器A輸入時(shí)鐘/ACLK輸出P1.6通用數(shù)字I/O比較器A輸入腳P1.7通用數(shù)字I/O比較器A輸入腳P2.0通用數(shù)字I/O/定時(shí)器-A，捕獲方式：CCI2A輸入，比較OUT2輸出P2.1通用數(shù)字I/OP2.2通用數(shù)字I/O/LCD段23輸出腳P2.3通用數(shù)字I/O/LCD段22輸出腳P2.4通用數(shù)字I/O/LCD段21輸出腳P2.5通用數(shù)字I/O/LCD段20輸出腳P2.6通用數(shù)字I/O/比較器A輸出/LCD段19輸出腳P2.7通用數(shù)字I/O/LCD段18輸出腳P3.0通用數(shù)字I/O/LCD段17輸出腳P3.1通用數(shù)字I/O/LCD段16輸出腳P3.2通用數(shù)字I/O/LCD段15輸出腳P3.3通用數(shù)字I/O/LCD段14輸出腳P3.4通用數(shù)字I/O/LCD段13輸出腳P3.5通用數(shù)字I/O/LCD段12輸出腳P3.6通用數(shù)字I/O/LCD段11輸出腳P3.7通用數(shù)字I/O/LCD段10輸出腳P4.0通用數(shù)字I/O/LCD段9輸出腳P4.1通用數(shù)字I/O/LCD段8輸出腳P4.2通用數(shù)字I/O/LCD段7輸出腳P4.3通用數(shù)字I/O/LCD段6輸出腳P4.4通用數(shù)字I/O/LCD段5輸出腳P4.5通用數(shù)字I/O/LCD段4輸出腳P4.6通用數(shù)字I/O/LCD段3輸出腳P4.7通用數(shù)字I/O/LCD段2輸出腳P5.0通用數(shù)字I/O/LCD段1輸出腳P5.1通用數(shù)字I/O/LCD段0輸出腳COM0LCD公共輸出端COM0P5.2通用數(shù)字I/O/LCD公共輸出端COM1P5.3通用數(shù)字I/O/LCD公共輸出端COM2P5.4通用數(shù)字I/O/LCD公共輸出端COM3R03LCD模擬電平第四極輸入腳（最低電平V5）P5.5通用數(shù)字I/O/LCD模擬電平第三極輸入腳（最低電平V3或V4）P5.6通用數(shù)字I/O/LCD模擬電平第二極輸入腳（最低電平V2）P5.7通用數(shù)字I/O/LCD模擬電平第一極輸入腳（最低電平V1）P6.0~~~~~P6.7通用數(shù)字I/O腳RST/NMI復(fù)位輸入腳或非屏蔽終端輸入端TCK測(cè)試時(shí)鐘.它是芯片編程和測(cè)試的時(shí)鐘輸入腳TDI測(cè)試數(shù)據(jù)輸入.它是用作數(shù)據(jù)輸入.芯片的愛(ài)護(hù)熔絲與它相連TDO/TDI測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，它作為數(shù)據(jù)輸出或者編程數(shù)據(jù)輸入終端TMS測(cè)試模式選擇，TMS在芯片編程和測(cè)試時(shí)是輸入引腳XIN晶體振蕩器XT1輸入腳，能夠連接標(biāo)準(zhǔn)晶體或晶體振蕩器XOUT/TCLK晶體振蕩器XT1輸入腳，或測(cè)試時(shí)鐘輸入腳MSP430各端口具有豐富的操縱寄存器供用戶實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作。其中P1,P2具有7個(gè)寄存器，P3~P6具有4個(gè)寄存器。通過(guò)設(shè)置寄存器我們能夠?qū)崿F(xiàn)：每個(gè)I/O位獨(dú)立編程;任意組合輸入，輸出和中斷;P1,P2所有8個(gè)位全部能夠用作外部中斷處理;能夠使用因此指令對(duì)寄存器操作;能夠按字節(jié)輸入、輸出，也可按位進(jìn)行操作。端口P1,P2的功能能夠通過(guò)它們的7個(gè)操縱寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。那個(gè)地點(diǎn)，Px代表P1或P2。（1）PxDIR：輸入/輸出方向寄存器。8位相互獨(dú)立，能夠分不定義8個(gè)引腳的輸入/輸出方向。8位再PUC后都被復(fù)位。使用輸入/輸出功能時(shí)，應(yīng)該先定義端口的方向。作為輸入時(shí)只能讀，作為輸出時(shí)，可讀可寫(xiě)。0：輸入模式;1：輸出模式。（2）PXIN：輸入寄存器，為只讀寄存器。用戶不能對(duì)它進(jìn)行寫(xiě)入，只能通過(guò)讀取其寄存器的內(nèi)容來(lái)明白I/O口的輸入信號(hào)。因此其引腳的方向要選為輸入。如再鍵盤(pán)鍵盤(pán)掃描程序中經(jīng)常要讀取行線或者列線的端口寄存器值來(lái)推斷案件情況。（3）PXOUT：輸出寄存器。該寄存器為I/O端口的輸出緩沖寄存器，再讀取時(shí)輸出緩存的內(nèi)容與引腳方向定義無(wú)關(guān)。改變方向寄存器的內(nèi)容，輸出緩存的內(nèi)容不受阻礙。（4）PXIFG：中斷標(biāo)志寄存器。他的8個(gè)標(biāo)志位標(biāo)志相應(yīng)引腳是否有中斷請(qǐng)求有待處理。0：無(wú)中斷請(qǐng)求，1：有中斷請(qǐng)求。其中斷標(biāo)志分不為PXIFG.0~PXIFG.7。應(yīng)該注意的是：PXIFG.0~PXIFG.7共用一個(gè)中斷向量，為多源中斷。當(dāng)任一事件引起的中斷進(jìn)行處理時(shí)，PXIFG.0~PXIFG.7可不能自動(dòng)復(fù)位，必須由軟件來(lái)推斷是對(duì)哪一個(gè)事件，并將相應(yīng)的標(biāo)志復(fù)位。另外，外部中斷事件的時(shí)刻必須保持不低于1.5倍的MCLK時(shí)刻，以保證中斷請(qǐng)求被同意，且使相應(yīng)中斷標(biāo)志位置位。（5）PXIES：中斷觸發(fā)沿選擇寄存器。假如同意PX口的某個(gè)引腳中斷，還需定義該引腳的中斷觸發(fā)方式。0：上升沿觸發(fā)使相應(yīng)標(biāo)志置位，1：下降沿觸發(fā)相應(yīng)標(biāo)志置位。如：MOV.B#07H,&P1IES;p1低3位下降沿觸發(fā)中斷。（6）PXIE：中斷使能寄存器。PX口的每一個(gè)引腳都有一位用以操縱該引腳是否同意中斷。0：禁止中斷，1：同意中斷。MOV.B#0E0H,&P2IE;P2高3位同意中斷。（7）PXSEL：功能選擇寄存器。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(guò)復(fù)用P1,P2引腳的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。PXSEL用來(lái)選擇引腳的I/O端口功能與外圍模塊功能。0：選擇引腳為I/O端口，1：選擇引腳為外圍模塊功能。如：P1SEL|=0X10;//P1.4為外圍模塊功能。端口P3、P4、P5、P6沒(méi)有中斷能力，其余功能同PI,P2。除掉端口P1,P2與中斷相關(guān)的3個(gè)寄存器，端口P3,P4,P5,P6的4個(gè)寄存器(用法同P1，P2)分不為PXDIR，PXIN，PXOUT，PXSEL可供用戶使用P口實(shí)驗(yàn)利用P口的中斷功能實(shí)驗(yàn)：MAINMOV#SFE(CSTACK),SP/*初始化堆棧指針*/MOV#(WDTHOLD+WDTPW),&WDTCTL/*停看門(mén)狗定時(shí)器*/LOOP2BIS#GIE,SR/*一般中斷同意*/EINT/*開(kāi)中斷*/MOV.B#000H,&P1DIR/*定義P1口為輸入方向*/MOV.B#000H,&P1SEL/*定義P1口為P端口功能*/MOV.B#002H,&P1IE/*P1.1口為中斷同意*/MOV.B#000H,&P1IES/*定義P1.1口為上升沿產(chǎn)生中斷*/JMPLOOP2/*循環(huán)等待中斷*/下面為中斷程序的測(cè)試LOOP1MOV.B#001H,&P1DIR/*定義P1.0口為輸出口*/MOV.B#001H,&P1OUT/*定義P1.0口輸出的為高電平,發(fā)光二極管燈亮*/MOV.B#000H,&P1IE/*返回中斷前的PC及其他狀態(tài)*/MOV.B#000H,&P1OUT/*將P1.0口置低,發(fā)光二極管燈滅*/RETI/*中斷返回*/COMMONINTVEC/*列中斷向量表*/ORGPORT1_VECTORDWLOOP1/*中斷向量的入口地址為L(zhǎng)OOP1*/END實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：在運(yùn)行中，當(dāng)給P1.1口一個(gè)高電平常,PC裝入中斷程序的地址LOOP1,進(jìn)入中斷程序段,P.0口被置高,現(xiàn)在發(fā)光二極管燈亮,兩個(gè)指令周期之后燈滅,此后又返回中斷前的地址開(kāi)始執(zhí)行,等待下一次中斷的到來(lái).3.1.3MSP430指令的介紹MSP430有自身語(yǔ)言,匯編語(yǔ)言也不同于其他類(lèi)型的單片機(jī),偽指令也是變幻莫測(cè),但又專(zhuān)門(mén)重要,一般的寫(xiě)法需要注意的地點(diǎn)如下。（1）、“#include”不能大寫(xiě)。（2）、程序段前的偽指令能夠套用下列模板,在以后的幾章中的程序都采納此模板,只是中間的主程序變化而已:#include"MSP430x14x.h"/*把庫(kù)文件包括進(jìn)來(lái),那個(gè)庫(kù)文件是必須的,其他的庫(kù)文件視需要而定*/RSEGUDATA0/*定義數(shù)據(jù)段一般默認(rèn)數(shù)據(jù)段段地址是從0200H開(kāi)始的也能夠自己定義數(shù)據(jù)段開(kāi)始地址,但必須在0200H到09FFH*/DS0/*表示數(shù)據(jù)段從默認(rèn)的段開(kāi)始,偏移地址為0,若為DSN,表示數(shù)據(jù)段的偏移地址從N開(kāi)始,現(xiàn)在的物理地址為(0200+N)H*/ADINPUTEQU00200H/*將0200H地址命名為ADINPUT,此后程序中的地址0200H能夠用ADINPUT表示,便于程序的可讀性,注意:標(biāo)號(hào)必須頂格寫(xiě)*/ADW5H/*定義A字變量的值為5H,現(xiàn)在將會(huì)將5H寫(xiě)到數(shù)據(jù)段的當(dāng)前偏移地址上,便于后面使用,變量也得頂格寫(xiě)*/RSEGCSTACK/*定義堆棧段*/DS0/*段偏移值為0H,物理地址為默認(rèn)開(kāi)始地址值*/RSEGCODE/*定義代碼段1*/DS0/*代碼段1*/RESET/*標(biāo)號(hào),表示程序段的開(kāi)始地址,將被寫(xiě)入復(fù)位向量中*/MOV#SFE(CSTACK),SP/*初始化堆棧指針*/MOV#(WDTHOLD+WDTPW),&WDTCTL/*停止看門(mén)狗定時(shí)器*/COMMONINTVEC/*表示中斷向量定義*//*下面的偽指令都不頂格*/ORGXXX1/*XXX1表示中斷向量表中的具體的中斷向量1*/DWYYY1/*YYY是中斷程序入口標(biāo)號(hào),表示中斷程序首地址*/ORGXXX2/*XXX2表示中斷向量表中的具體的中斷向量2/DWYYY2/*YYY2是中斷程序入口標(biāo)號(hào),表示中斷程序首地址*/ORGRESET_VECTOR/*復(fù)位向量,每個(gè)程序必須的,放在段開(kāi)始前的偽指令中*/DWRESET/*程序開(kāi)始的地址標(biāo)號(hào)*/END/*程序結(jié)束*/（3）、幾個(gè)規(guī)定:所有的標(biāo)號(hào)都要頂格寫(xiě),所有的變量都要頂格寫(xiě),所有的偽指令和指令都不能頂格寫(xiě),CALL調(diào)用子程序是在標(biāo)號(hào)前用“#”，而其他的轉(zhuǎn)移指令中的標(biāo)號(hào)前不用“#”，對(duì)外設(shè)的寄存器，當(dāng)程序開(kāi)始時(shí)，許多是復(fù)位為零的，假如要置位為1，能夠直接將每一位的名稱(chēng)作立即數(shù)寫(xiě)例如指令：MOV#(WDTHOLD+WDTPW),&WDTCTL確實(shí)是將WDTCTL寄存器中的WDTHOLD和WDTPW位置位為高，專(zhuān)門(mén)容易讀程序內(nèi)容。（4）、關(guān)于幾類(lèi)定義的區(qū)不：EQU、=、SET、VAR、ASSIGN差不多上給標(biāo)號(hào)變量定義地址值的偽指令，都能夠出現(xiàn)在程序中的任何位置，但用法不一樣，=、EQU是定義一個(gè)永久地址標(biāo)號(hào)變量，一旦定義，在程序中的那個(gè)標(biāo)號(hào)將固定在定義的地址上，不能改動(dòng)。而SET、VAR、ASSIGN是臨時(shí)的地址標(biāo)號(hào)變量，能夠在程序中改動(dòng)，一旦定義了一個(gè)標(biāo)號(hào)地址，就能夠?qū)δ莻€(gè)標(biāo)號(hào)作地址訪問(wèn)，但必須是在數(shù)據(jù)段。另外，DB、DW是定義變量在數(shù)據(jù)段當(dāng)前的偏移位置，是作為數(shù)據(jù)定義的，不是作為地址定義的，例如：AADB2H/*現(xiàn)在在數(shù)據(jù)段的當(dāng)前位置寫(xiě)入了2H到存儲(chǔ)器，以后用AA時(shí)確實(shí)是用數(shù)據(jù)2H，注：AA頂格寫(xiě)*/能夠在以后的程序中看到這些區(qū)不。其他的指令和偽指令都能夠在相關(guān)資料上查找到，以上是經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，一般核心程序。3.1.4MSP430中斷介紹和存儲(chǔ)器斷介紹中斷在MSP430中得以廣泛的應(yīng)用，它能夠快速進(jìn)入中斷程序，之后返回中斷前的狀態(tài)，其時(shí)序?yàn)椋篜C執(zhí)行程序→中斷同意置位→SR中的GIE置位→EINT（中斷開(kāi)）→中斷到，中斷標(biāo)志位（IFG）置位→執(zhí)行中斷程序→從中斷向量表中讀取中斷程序的入口地址，進(jìn)入中斷程序→RETI中斷返回→回到原來(lái)地址。中斷向量和上電起始位地址位于ROM中的0FFFFh-0FFE0h范圍內(nèi)，向量中包含各種中斷處理程序的16位入口地址，中斷使能寄存器1和2如下圖3-2使能中斷10H76ACCVIENMIIE32OFIEWDTIE使能中斷21HBTIE6543210圖3-2中斷使能寄存器1和2WDTIE：看門(mén)狗定時(shí)器中斷同意信號(hào)；OFIE：振蕩器錯(cuò)誤中斷同意信號(hào)：NMIE：非可屏蔽中斷同意信號(hào)ACCVIE：（非）可屏蔽中斷同意信號(hào)，假如在FLASH存儲(chǔ)器或模塊忙時(shí)進(jìn)行錯(cuò)誤讀寫(xiě)；BTIE：差不多定時(shí)器1中斷同意信號(hào)。中斷標(biāo)志寄存器1和2標(biāo)志中斷102H765NMIIFG32OFIFGWDTIFG標(biāo)志中斷23HBTIFG6543210圖3-3中斷標(biāo)志位寄存器1和2WDTIFG：當(dāng)溢出、保密密碼非法、VCC上電復(fù)位或RST/NMI引腳引起復(fù)位時(shí)置1；OFIFG：振蕩器錯(cuò)誤時(shí)置1；NMIIFG：通過(guò)RST/NMI引腳置1；BTIFG：差不多定時(shí)器1中斷標(biāo)志。下圖3-4是NMI中斷源框圖圖3-4NMI中斷源框圖MSP430單片機(jī)的片上存儲(chǔ)器共為64K其分布如下表3-a表3-aMSP430中存儲(chǔ)器的分布0H—0HSFR（專(zhuān)門(mén)功能寄存器IE/IFGMEM）010—0FFH（8位外轉(zhuǎn)模塊I/O端口）0100H—01FF（16位外轉(zhuǎn)模塊TIMER、ADC）0200H—9FHRAM區(qū)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可修改訪問(wèn)0A00H--0FBFH專(zhuān)業(yè)FLASH引導(dǎo)FC0H—10FFH為信息段1100H—FFDH為程序代碼段FLASH型ROMFFE0H--FFFFH中斷向量地址表3-aMSP430中存儲(chǔ)器的分布專(zhuān)門(mén)功能寄存器（SFR）包括模塊同意位，能夠用于啟動(dòng)或停止某個(gè)外圍模塊。不管操作時(shí)同意依舊停止，所有外圍模塊的寄存器都能夠進(jìn)行存取，然而一些模塊的節(jié)點(diǎn)功能是通過(guò)本地寄存器的為狀態(tài)來(lái)操縱的！對(duì)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)能夠用間接尋址，這關(guān)于查表處理專(zhuān)門(mén)方便，在此舉一例子：是對(duì)存儲(chǔ)段200H的100個(gè)數(shù)的讀取和操作.MAINMOV#0200H,R6/*從200H地址開(kāi)始讀出數(shù)據(jù)到R5中,能夠加許多對(duì)R5(即數(shù)據(jù)段的內(nèi)容)進(jìn)行操作的程序*/MOV#100,R4/*設(shè)取100個(gè)地址單元*/LOOP1MOV.W0(R6),R5/*間接尋址模式*/ADD#2,R6/*是字操作*//*能夠加對(duì)取出的數(shù)的操作*/MOV.WR5,0(R6)/*操作完后再放回原地址*/SUB.B#1,R4/*循環(huán)100次*/CMP#0,R4JNZLOOP1實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：能夠從R5中看到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器從200H開(kāi)始的100個(gè)數(shù)值，在操作完后，能夠在200H開(kāi)始存儲(chǔ)器中看到操作后的結(jié)果滿足要求。3.1.5MSP430定時(shí)器MSP430中有兩個(gè)16位定時(shí)器，還能夠利用看門(mén)狗定時(shí)器。由于定時(shí)器的是16位的，則能夠在秒數(shù)量級(jí)上定時(shí)，且具有2個(gè)中斷向量，便于處理各種定時(shí)中斷。定時(shí)器的應(yīng)用在F149中具有舉足輕重的作用，能夠利用MSP430F149中的定時(shí)器的比較模式產(chǎn)生PWM（數(shù)字脈沖調(diào)制）波形，再通過(guò)低通濾波器產(chǎn)生任意函數(shù)的波形，也確實(shí)是講，能夠通過(guò)定時(shí)器的比較模式實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。另外，定時(shí)器還具有捕獲模式，我們能夠通過(guò)定時(shí)器的捕獲功能實(shí)現(xiàn)各種測(cè)量，比如脈沖寬度測(cè)量，假如和比較器結(jié)合，還能夠測(cè)量電阻、電容、電壓、電流、溫度等，能夠如此講，只要能通過(guò)傳感轉(zhuǎn)換為時(shí)刻長(zhǎng)度的，都能夠通過(guò)定時(shí)器的捕獲定時(shí)功能實(shí)現(xiàn)值的測(cè)量。在開(kāi)發(fā)板中，利用定時(shí)器，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)PWM濾波輸出的函數(shù)發(fā)生器。另外，我們還利用定時(shí)器的捕獲功能和比較器的比較功能測(cè)電阻和電容，原理能夠參見(jiàn)參考資料1中比較器的應(yīng)用章節(jié)。下面是比較器測(cè)電阻的實(shí)驗(yàn)程序和時(shí)序：程序和設(shè)計(jì)流圖為：初始化定義各P口的功能用P口給電容充電比較器開(kāi)始工作定時(shí)器開(kāi)始定時(shí)開(kāi)始放電至捕獲電壓進(jìn)入中斷程序讀捕獲的時(shí)刻計(jì)算時(shí)刻再取待測(cè)電阻重復(fù)測(cè)試計(jì)算（1）差不多定時(shí)器Timer1差不多定時(shí)器Timer1（BT1）能夠通過(guò)SSEL位選擇，關(guān)于SMCLK或是ACLK進(jìn)行分頻，提供低頻操縱信號(hào)。這是通過(guò)一個(gè)中央分頻器來(lái)完成的，在低功耗應(yīng)用中嘗嘗用到Timer1.BTCTL操縱寄存器含有操縱和選擇不同操作功能的標(biāo)志位。當(dāng)芯片上電、復(fù)位、看門(mén)狗溢出或看門(mén)狗密鑰非法出現(xiàn)時(shí)，該寄存器所有位保持原狀態(tài)。在程序中，通常在BT初始化期間來(lái)設(shè)定操作條件。TIMER1含有兩個(gè)8位的定時(shí)器，他們能夠組成一個(gè)16位的定時(shí)器、兩個(gè)定時(shí)器都能夠通過(guò)軟件進(jìn)行讀寫(xiě)。依照差不多定時(shí)器1中要實(shí)現(xiàn)的功能在SFR地址范圍內(nèi)有兩個(gè)位起操縱作用，這兩個(gè)位分不是差不多定時(shí)器的中斷標(biāo)志位和中斷同意位（2）看門(mén)狗定時(shí)器看門(mén)狗定時(shí)器模塊的差不多功能是當(dāng)軟件執(zhí)行出現(xiàn)混亂時(shí)能夠操縱系統(tǒng)自動(dòng)復(fù)位。假如設(shè)定的溢出時(shí)刻到了，系統(tǒng)將產(chǎn)生復(fù)位，假如應(yīng)用程序不需要看門(mén)狗功能，那個(gè)模塊能夠作為一個(gè)內(nèi)部定時(shí)器來(lái)使用，當(dāng)選擇的定時(shí)器時(shí)刻到了以后，他能夠產(chǎn)生一個(gè)定時(shí)中段看門(mén)狗定時(shí)器的計(jì)數(shù)器是一個(gè)16位加法器同時(shí)不能直接通過(guò)軟件存取。WDTCNT通過(guò)看門(mén)狗定時(shí)器的操縱寄存器來(lái)操縱，WDTCTL是一個(gè)8位可讀寫(xiě)的寄存器，在兩種操作模式下，只有當(dāng)高字節(jié)使用正確的密碼時(shí)，才能對(duì)WDTCTL進(jìn)行寫(xiě)操作，假如WDTCTL高字節(jié)寫(xiě)入任何其他非05Ah值將引起系統(tǒng)復(fù)位，（3）Timer-A(三個(gè)捕獲/比較寄存器)那個(gè)定時(shí)器模塊包括一個(gè)16位計(jì)數(shù)器和三個(gè)捕獲/比較器。它的時(shí)圖3-5Timer_A的結(jié)構(gòu)圖鐘能夠選擇為外部時(shí)鐘TACLK或者來(lái)自?xún)蓚€(gè)內(nèi)部源——ACLK或SMCLK，這些時(shí)鐘源能夠被1、2、4和8分頻。對(duì)該定時(shí)器能夠進(jìn)行所有操縱例如：讀、寫(xiě)、停止。Timer_A的結(jié)構(gòu)圖如上圖3-53.1.6時(shí)鐘模塊MSP430F149的時(shí)鐘能夠自由選擇,它包括一個(gè)內(nèi)部DCO時(shí)鐘和另外兩個(gè)外部時(shí)鐘,其中最高可達(dá)到1042KHZ;外部能夠接兩個(gè)時(shí)鐘,一個(gè)可接鐘表晶振或標(biāo)準(zhǔn)晶振,另一個(gè)接最高時(shí)鐘頻率為8MHZ的晶振,8M是單片機(jī)的最高工作頻率,關(guān)于晶振的選擇,在參考資料一上介紹的專(zhuān)門(mén)清晰,在此不在重復(fù),對(duì)基礎(chǔ)時(shí)鐘的操縱,只需要對(duì)相應(yīng)的操縱寄存器寫(xiě)入相應(yīng)的操縱位就能夠產(chǎn)生需要的時(shí)鐘,還能夠從相應(yīng)的端口測(cè)的時(shí)鐘頻率,我們做了一個(gè)實(shí)驗(yàn),是操縱內(nèi)部時(shí)鐘的,能夠從149的端口上測(cè)的相應(yīng)的頻率,只要開(kāi)啟時(shí)鐘頻率之后,時(shí)鐘就接著存在到寫(xiě)入停止為止。下面是149的時(shí)鐘測(cè)試主程序,MAINMOV#SFE(CSTACK),SP/*初始化堆棧指針*/MOV#(WDTHOLD+WDTPW),&WDTCTL/*停看門(mén)狗寄存器*/BIS.B#010H,&P5DIR/*定義方向?yàn)檩敵龇较?/BIS.B#010H,&P5SEL/*選擇為外部模塊功能*/BIS.B#000H,&BCSCTL2/*選擇為1分頻,DCO為MCLK的輸入時(shí)鐘*/……./*能夠在48管腳看到時(shí)鐘頻率*/實(shí)驗(yàn)結(jié)果為時(shí)鐘頻率1000KHZ,占空比為1:1,假如調(diào)整BCSCTL2的操縱位,能夠看到頻率的變化。3.1.7比較器模塊比較器模塊的差不多功能是：支持進(jìn)群的斜邊式A/D轉(zhuǎn)換、電池電壓監(jiān)測(cè)和生產(chǎn)外部模擬信號(hào)。比較器連接的引腳有P1.6、P1.7它通過(guò)CACTL寄存器的8個(gè)操縱位操縱，比較器_A的原理圖如下圖3-6比較器A的原理圖如下圖3-6圖3-6比較器_A的原理圖比較器的應(yīng)用在MSP430中專(zhuān)門(mén)廣,能夠做為可轉(zhuǎn)換為電壓的量的測(cè)量,這在參,假如加上定時(shí)器的捕獲功能,比較器的用途會(huì)更廣,由于比較器的應(yīng)用在定時(shí)器一章已有實(shí)驗(yàn)證明,在此不在多述,但有幾點(diǎn)必須講明.1.比較器屬于硬件型的,盡管專(zhuān)門(mén)準(zhǔn)確,但由于有軟件的操縱,造成的時(shí)刻誤差可能專(zhuān)門(mén)大.因此存在一段時(shí)刻的振蕩,這造成測(cè)量的誤差大，不能專(zhuān)門(mén)精確.2.比較器的參考電平專(zhuān)門(mén)方便,能夠都自由加,但不能超過(guò)片子的最高電壓3.3V,否則不能正常工作.3.1.8模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊MSP430F149單片機(jī)中集成了14路12位A/D轉(zhuǎn)換,其中8路屬于外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換，3路是對(duì)內(nèi)部參考電壓的檢測(cè)轉(zhuǎn)換，1路是接溫控的傳感電壓轉(zhuǎn)換,每一路轉(zhuǎn)換都有一個(gè)可操縱的轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)器，而且參考電平和時(shí)鐘源差不多上可選擇的，能夠外部提供的。這給使用上帶來(lái)了專(zhuān)門(mén)大的靈活性.原理上不同于一般積分和逐次比較等A/D轉(zhuǎn)換原理,它的輸入信號(hào)是加在A/D的電容網(wǎng)絡(luò)上的，通過(guò)電容的充電來(lái)采樣信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)序和具體的一些注意事項(xiàng)和參數(shù)可參見(jiàn)參考資料1,但有幾點(diǎn)必須注意的地點(diǎn)：1.由于MSP430F149是采納加載信號(hào)到電容上充電的采樣,因此必須要給一定的采樣時(shí)刻以能到達(dá)一定的精度和時(shí)刻的不溢出,否則會(huì)出現(xiàn)時(shí)刻溢出的中斷.據(jù)測(cè)定其采樣開(kāi)始之后需要13個(gè)ADC12CLK周期延時(shí).在實(shí)驗(yàn)時(shí)是采納的單步才能比較精確的測(cè)量，在全速時(shí)需要延時(shí)才能測(cè)量，否則采樣結(jié)果為0。2.在采樣結(jié)束和轉(zhuǎn)換的開(kāi)始需要一個(gè)操縱過(guò)程,這確實(shí)是將ADC12CTL0的ENC和ADC12SC同時(shí)置“1”，則表明采樣結(jié)束和轉(zhuǎn)換開(kāi)始，在我們的測(cè)試中，是將ADC12CTL0的操縱位重復(fù)了一次以達(dá)到開(kāi)始轉(zhuǎn)換。3．用外部參考電壓時(shí)，轉(zhuǎn)換公式為NADC=4095*（Vin—Vr-）/（Vr+—Vr-）。這于參考資料1上有不同。4．由于低三位是電阻性的，因此精度上需要多次測(cè)量取平均值。5．假如采納外參考電壓，則不能認(rèn)為懸空為0v，而必須要加一個(gè)電壓，即使是0v也必須要加地，否則不能轉(zhuǎn)換。具體的A/D采樣程序和結(jié)果在PCB測(cè)試中有比較詳細(xì)的結(jié)果。3.2電源電路的設(shè)計(jì)電源是MSP430的專(zhuān)門(mén)重要的部分,因?yàn)樗獙?shí)現(xiàn)低工耗,就需要低的工作電壓,為1.8v到3.3v,我們一般選定為3.3v,而其它的一些需要5V電壓才能工作的芯片在3.3V工作的情況下并不能滿足要求，因此要求在整流出了5V以后還需要對(duì)5V電源進(jìn)行穩(wěn)壓才能滿足設(shè)計(jì)的要求，首先要設(shè)計(jì)如何把220V交流