電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)講義

1、電子系統(tǒng)設(shè)計基礎(chǔ)講義吉林化工學院信控學院電工電子教學與實驗中心劉剛2009-3-29目錄第一部分msp430單片機基礎(chǔ)31msp430系列單片機簡介31.1 msp430系列單片機的特點31.2 msp430單片機結(jié)構(gòu)概述31.3 msp430f41x41.4 msp430f413存儲器和地址空間分配72c語言程序調(diào)試環(huán)境103低功耗結(jié)構(gòu)及各功能模塊173.1 低功耗結(jié)構(gòu)173.2 pio端口183.3 看門狗定時器193.4 定時器a203.4.1 定時器a特性203.4.2 定時器a結(jié)構(gòu)203.4.3 定時器工作模式213.4.4 輸出單元213.4.5 timer_a實現(xiàn)pwm223.5

2、 液晶驅(qū)動模塊24第二部分msp430單片機應(yīng)用實例25第一講 msp430系列單片機結(jié)構(gòu)25第二講 時鐘小系統(tǒng)程序設(shè)計31第三講 直流電機變速驅(qū)動小系統(tǒng)40第四講 單相正弦逆變電源設(shè)計46第五講 msp430f169小系統(tǒng)和波形發(fā)生器50第六講 msp430f169控制的尋跡電動小車55第八講 電子系統(tǒng)設(shè)計編程基礎(chǔ)65第九講 a/d轉(zhuǎn)換器adc0804與msp430f413接口電路及程序設(shè)計72第十講 a/d轉(zhuǎn)換器7135與msp430f413接口電路及程序設(shè)計78第七講 相位差測量儀79第六講 直流電機自動調(diào)速系統(tǒng)93第六講 -型a/d轉(zhuǎn)換器設(shè)計、ad7135讀入方法93第七講 msp43

3、0f413控制電動避障小車設(shè)計94第八講msp430f413與點陣顯示器lcm12864接口100第九講 電阻測溫儀設(shè)計108第十講 msp430f449控制的電動小車108第十一講 雙路正弦（任意）波形發(fā)生器108第十二講 頻率計設(shè)計111附錄1直流電機變速驅(qū)動小系統(tǒng)程序程序清單111附錄2雙路移相交流信號發(fā)生器程序115附錄3單相逆變電源程序清單120附錄4交流電源供電直流電機調(diào)速控制程序清單124附錄5 msp430f169交變信號發(fā)生器程序清單129附錄6 逆變與dc_dc控制程序清單132第一部分msp430單片機基礎(chǔ)1msp430系列單片機簡介1.1 msp430系列單片機的特點m

4、sp430系列單片機是德州儀器公司于上世紀九十年代開發(fā)出的產(chǎn)品，已在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。msp430系列單片機具有以下主要特點：l 超低功耗。 l 強大的處理能力。 l 高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊。 l 方便高效的開發(fā)環(huán)境。l 系列化產(chǎn)品。msp430系列單片機的各系列產(chǎn)品型號、研發(fā)順序如圖1.1.1所示： 圖1.1.1 msp430系列單片機各系列產(chǎn)品1.2 msp430單片機結(jié)構(gòu)概述msp430系列單片機結(jié)構(gòu)框圖如圖1.2.1所示，其結(jié)構(gòu)特點如下：l 16位cpu通過總線連接到存儲器和外圍模塊。 l 直接嵌入仿真處理，具有jtag接口。 l 16位數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)處理更為有效。

5、圖1.2.1 msp430系列單片機結(jié)構(gòu)框圖msp430系列單片機包含以下主要功能部件： l cpu：msp430系列單片機的cpu和通用微處理器基本相同，只是在設(shè)計上采用了面向控制的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)。msp430的內(nèi)核cpu結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集和高透明的宗旨而設(shè)計的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的仿真指令。這樣可以提高指令執(zhí)行速度和效率，增強了msp430的實時處理能力。 l 存儲器：存儲程序、數(shù)據(jù)以及外圍模塊的運行控制信息。分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。對程序存儲器訪問總是以字的形式取得代碼，而對數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)方式訪問。其中msp430各系列單片機的程序存儲器有rom、

6、otp、eprom和flash型。 l 外圍模塊（片內(nèi)外設(shè)）：經(jīng)過mab、mdb、中斷服務(wù)及請求線與cpu相連。msp430不同系列產(chǎn)品所包含外圍模塊的種類及數(shù)目可能不同。它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時鐘模塊、看門狗模塊、定時器a、定時器b、比較器a、串口0、1、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、輸入輸出端口、基本定時器、dma控制器等。 1.3 msp430f41x msp430x41x系列單片機結(jié)構(gòu)框圖如圖1.3.1所示，外型如圖1.3.2所示： 圖1.3.1 msp430x41x系列單片機結(jié)構(gòu)框圖圖1.3.2 msp430x41x系列單片機外形圖現(xiàn)以msp430f41

7、3為例說明芯片引腳定義。msp430f413各引腳定義如表1.3.1所示。表1.3.1 msp430f413引腳定義引腳名稱引腳編號i/o描述avcc64模擬正電源端，向電壓檢測電路，晶體振蕩電路，所頻環(huán)電路，比較器a，端口1，以及液晶分壓電阻網(wǎng)絡(luò)供電，上電不必早于dvcc。avss62內(nèi)部連接于dvss。dvcc1數(shù)字正電源端，提供所有部件電源（由avcc供電的除外）。dvss63數(shù)字地，所有部件的接地端（由avcc/avss供電的除外）。nc7、10、11空腳p1.0/ta053i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：ccioa輸入；比較方式：out0輸出。p1.1/ta0/mclk5

8、2i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：cciob輸入；mclk輸出。注意：在這個引腳上ta0只能輸入。p1.2/ta151i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：cci1a輸入；比較方式：out1輸出。p1.3/svsout50i/o通用數(shù)字i/o；svs：svs比較輸出端。p1.449i/o通用數(shù)字i/o。p1.5/taclk/aclk48i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a輸入時鐘；aclk輸出。p1.6/ca047i/o通用數(shù)字i/o；比較器_a輸入端。p1.7/ca146i/o通用數(shù)字i/o；比較器_a輸入端。p2.0/ta245i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：cc

9、i2a輸入；比較方式：out2輸出。p2.144i/o通用數(shù)字i/o。p2.2/s2335i/o通用數(shù)字i/o；lcd段23輸出端（見注1）。p2.3/s2234i/o通用數(shù)字i/o；lcd段22輸出端（見注1）。p2.4/s2133i/o通用數(shù)字i/o；lcd段21輸出端（見注1）。p2.5/s2032i/o通用數(shù)字i/o；lcd段20輸出端（見注1）。p2.6/caout/s1931i/o通用數(shù)字i/o；比較器a輸出端；lcd段19輸出端（見注1）。p2.7/s1830i/o通用數(shù)字i/o；lcd段18輸出端（見注1）。p3.0/s1729i/o通用數(shù)字i/o；lcd段17輸出端（見注1）

10、。p3.1/s1628i/o通用數(shù)字i/o；lcd段16輸出端（見注1）。p3.2/s1527i/o通用數(shù)字i/o；lcd段15輸出端（見注1）。p3.3/s1426i/o通用數(shù)字i/o；lcd段14輸出端（見注1）。p3.4/s1325i/o通用數(shù)字i/o；lcd段13輸出端（見注1）。p3.5/s1224i/o通用數(shù)字i/o；lcd段12輸出端（見注1）。p3.6/s1123i/o通用數(shù)字i/o；lcd段11輸出端（見注1）。p3.7/s1022i/o通用數(shù)字i/o；lcd段10輸出端（見注1）。p4.0/s921i/o通用數(shù)字i/o；lcd段9輸出端（見注1）。p4.1/s820i/o通

11、用數(shù)字i/o；lcd段8輸出端（見注1）。p4.2/s719i/o通用數(shù)字i/o；lcd段7輸出端（見注1）。p4.3/s618i/o通用數(shù)字i/o；lcd段6輸出端（見注1）。p4.4/s517i/o通用數(shù)字i/o；lcd段5輸出端（見注1）。p4.5/s416i/o通用數(shù)字i/o；lcd段4輸出端（見注1）。p4.6/s315i/o通用數(shù)字i/o；lcd段3輸出端（見注1）。p4.7/s214i/o通用數(shù)字i/o；lcd段2輸出端（見注1）。p5.0/s113i/o通用數(shù)字i/o；lcd段1輸出端（見注1）。p5.1/s012i/o通用數(shù)字i/o；lcd段0輸出端（見注1）。com036o

12、lcd公共輸出端com0 p5.2/com137i/o通用數(shù)字i/o；lcd公共輸出端com1。p5.3/com238i/o通用數(shù)字i/o；lcd公共輸出端com2。p5.4/com339i/o通用數(shù)字i/o；lcd公共輸出端com3。r0340ilcd模擬電平第四極輸入端（最低電平v5）。p5.5/r1341i/o通用數(shù)字i/o；lcd模擬電平第三極輸入端（最低電平v3或v4）。p5.6/r2342i/o通用數(shù)字i/o；lcd模擬電平第二極輸入端（最低電平v2）。p5.7/r3343i/o通用數(shù)字i/o；lcd模擬電平第一極輸入端（最低電平v1）。p6.059i/o通用數(shù)字i/o。p6.16

13、0i/o通用數(shù)字i/o。p6.261i/o通用數(shù)字i/o。p6.32i/o通用數(shù)字i/o。p6.43i/o通用數(shù)字i/o。p6.54i/o通用數(shù)字i/o。p6.65i/o通用數(shù)字i/o。p6.76i/o通用數(shù)字i/o。res/nmi58 i撫慰輸入或非屏蔽中斷輸入端。tck57i測試時鐘端。tck是芯片編程和測試的時鐘輸入端。tdi55i測試數(shù)據(jù)輸入端。tdi用作數(shù)據(jù)輸入，芯片的保護熔絲與tdi相連。tdo/tdi54i/o測試數(shù)據(jù)輸出端，tdo/tdi用作數(shù)據(jù)輸出或編程數(shù)據(jù)輸入端。tms56i測試模式選擇端。tms在芯片編程和測試時是輸入端。xin8i基本振蕩器xt1輸入端?？梢赃B接標準晶體

14、或晶體振蕩器。xout/tclk9i/o晶體振蕩器xt1輸出端或測試時鐘輸入端。注1：當lcd模塊控制位置位，不需要pxsel位設(shè)置，lcd功能自動被選擇。1.4 msp430f413存儲器和地址空間分配對于msp430系列產(chǎn)品中不同型號的單片機，地址空間分配也不相同。但都包含以下幾個部分：程序存儲器、信息存儲器、引導存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、外圍模塊寄存器和特殊功能寄存器等。l 程序存儲器：存儲程序、中斷向量。對程序存儲器訪問總是以字的形式取得代碼。其中msp430各系列單片機的程序存儲器有rom、otp、eprom和flash型。程序存儲器地址由0ffffh指向低位地址。msp430系列產(chǎn)品中不

15、同型號單片機，程序存儲器空間大小不同。msp430f413、msp430f449存儲器和地址空間分配如表1.5.1所示。表1.4.1 msp430f413、msp430f449的存儲器和地址空間分配表存儲器名稱存儲器大小存儲器起止地址msp430f413msp430f449msp430f413msp430f449程序存儲器（flash）8k byte60k byte0ffffh-0e000h0ffffh-01100h中斷向量存儲區(qū)（flash）32 byte32 byte0ffffh-0ffe0h0ffffh-0ffe0h信息存儲器（flash）256 byte256 byte010ffh-0

16、1000h010ffh-01000h引導存儲區(qū)（rom）1k byte1k byte0fffh-0c00h0fffh-0c00h數(shù)據(jù)存儲區(qū)（ram）256 byte1k byte02ffh-0200h09ffh-0200h外圍模塊寄存器240 byte240 byte01ffh-010h01ffh-010h特殊功能寄存器16 byte16 byte0fh-0h0fh-0hl 中斷向量存儲區(qū)：msp430系列產(chǎn)品中不同型號的單片機，中斷向量隨所含外圍模塊不同而不同，但每一模塊的中斷向量地址基本固定不變。都定義在程序存儲器的0ffe0h-0ffffh地址區(qū)間，msp430f413中斷向量定義如表1

17、.4.2所示。表1.4.2 msp430f413的中斷向量 (由 0xffe0偏移)#define basictimer_vector (0 * 2) /* 0xffe0 基本定時器 */#define port2_vector (1 * 2) /* 0xffe2 pio端口2 */#define port1_vector (4 * 2) /* 0xffe8 pio端口 1 */#define timera1_vector (5 * 2) /* 0xffea 定時器timer a cc1-2 */#define timera0_vector (6 * 2) /* 0xffec 定時器timer

18、 a cc0 */#define wdt_vector (10 * 2) /* 0xfff4 看門狗定時器 */#define comparatora_vector (11 * 2) /* 0xfff6 比較器 a */#define nmi_vector (14 * 2) /* 0xfffc 非屏蔽中斷*/#define reset_vector (15 * 2) /* 0xfffe 系統(tǒng)復位 */l 數(shù)據(jù)存儲器：存儲數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)方式訪問。對于msp430系列產(chǎn)品中不同型號的單片機，數(shù)據(jù)存儲器空間大小可能不同。但數(shù)據(jù)存儲器地址都是由200h指向高位地址。l 外圍模塊寄存器：列于

19、存儲器地址10h至1ffh區(qū)間。對于msp430系列產(chǎn)品中不同型號單片機所包含外圍模塊的種類及數(shù)目可能不同，它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時鐘模塊、看門狗、定時器a、定時器b、比較器a、串口0、1、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、端口、基本定時器、dma控制器等。但各模塊在msp430不同型號單片機中的地址基本不變。外圍模塊通過數(shù)據(jù)、地址和控制總線與cpu相連接。通過所有存儲器操作指令可以很容易地對它們進行控制。l 特殊功能寄存器：msp430系列單片機最低16字節(jié)存儲器（地址0h至0fh區(qū)間）用于特殊功能寄存器地址。對于msp430系列產(chǎn)品中不同型號單片機所包含特殊功能寄存器

20、及特殊功能寄存器中控制位的種類、數(shù)目及定義可能不同。2c語言程序調(diào)試環(huán)境l msp430開發(fā)工具連接方法采用隔離型仿真器將pc機與目標系統(tǒng)連接，如圖2.2.1所示。使用iar systems軟件將目標程序下載到目標系統(tǒng)中聯(lián)機運行，或在pc機上仿真運行，或拔下仿真器讓系統(tǒng)實時運行。圖2.1 pc機經(jīng)仿真器與目標系統(tǒng)連接l 建立msp430c語言項目文件和文本文件在pc機上裝入iar systems軟件后，點擊iar embeworkbench 圖標，進入開發(fā)系統(tǒng)，如圖2.2所示。點擊filenew,如圖2.3所示，將出現(xiàn)文件類型選擇框，如圖2.4所示。 圖2.2 圖2.3 圖2.4 圖2.5點擊

21、確定后，會出現(xiàn)new project窗口，輸入項目名稱、點擊create按鈕存儲項目，如圖2.5所示。之后會出現(xiàn)圖2.6所示界面，在此基礎(chǔ)上點擊projectnew group建立項目組文件，如圖2.7所示。 圖2.6 圖2.7將出現(xiàn)圖2.8所示對話框，輸入新項目組名，點擊ok建立新的項目組。重新點擊filenew,將出現(xiàn)文件類型選擇框，如圖2.9所示。 圖2.8 圖2.9點擊“確定”按鈕，將會出現(xiàn)圖2.10所示的文本窗口，如圖2.11所示將其另存為后綴為“.c”的c語言文件，如圖2.12所示。 圖2.10 圖2.11 圖2.12在文本文件中輸入程序如圖2.13所示。 圖2.13必須將文本文件

22、與項目文件連接。操作方法：點擊projectfile將出現(xiàn)如圖2.14所示project file窗口。選中要連接的文本文件，點擊add按鈕，文本文件將會被加入files in group對話框中，如圖2.15所示。點擊done按鈕，完成連接操作，如圖2.16所示。 圖2.14 圖2.15l 編譯和調(diào)試程序如圖2.17所示，點擊projectcompile執(zhí)行編譯命令，將會出現(xiàn)編譯信息界面，如圖2.18所示。并引導出編譯、連接公共符號信息文件msp430x41x.h和in430.h，如圖2.19所示。 圖2.16 圖2.17 圖2.18 圖2.19點擊projectbuild all命令，如圖

23、2.20所示完成程序連接，將會出現(xiàn)連接信息窗口，如圖2.21所示。 圖2.20 圖2.21l 選擇仿真工具、進行實時仿真如圖2.22所示，點擊projectoptions,將會出現(xiàn)路競選擇窗口options for target“debug”，如圖2.23所示，選擇cscy，在setup標簽狀態(tài)下選擇開發(fā)工具：simlator由系統(tǒng)機仿真；flash emulation tool下載到芯片仿真。 圖2.22圖 2.23若選中flash emulation tool，如圖2.24所示，點擊projectdebugger，程序下載到芯片，如圖2.25所示。 圖2.24 圖2.25在此基礎(chǔ)上可進行實

24、時仿真運行，如圖2.26所示。圖2.26如圖2.27所示，點擊“togglesuorce/disassembly”按鈕，將會出現(xiàn)如圖2.28所示的編譯、連接后的代碼程序。圖2.27圖2.283低功耗結(jié)構(gòu)及各功能模塊3.1 低功耗結(jié)構(gòu)l msp430有5種省電工作模式，msp430各工作模式耗電情況如圖3.1.1所示。圖3.1.1為了充分利用cpu低功耗性能，可以讓cpu工作于突發(fā)狀態(tài)。在通常情況下，根據(jù)需要使用軟件將cpu設(shè)定到某一種低功耗工作模式下，在需要時使用中斷將cpu從休眠狀態(tài)中喚醒，完成工作之后又可以進入相應(yīng)的休眠狀態(tài)，用縮短活動時間的方法進一步減小msp430的功耗，如圖3.1.2

25、所示。圖3.1.2l 低功耗模式的定義由sr寄存器中4-7位決定， c語言定義符號如下：/* c語言的定義 */#define lpm0_bits (cpuoff) /* 低功耗模式0 */#define lpm1_bits (scg0+cpuoff) /* 低功耗模式1 */#define lpm2_bits (scg1+cpuoff) /* 低功耗模式2 */#define lpm3_bits (scg1+scg0+cpuoff) /* 低功耗模式3 */#define lpm4_bits (scg1+scg0+oscoff+cpuoff) /* 低功耗模式4 */3.2 pio端口l 類

26、型豐富： p1，p2，p3，p4，p5，p6，s和com。l 功能豐富：i/o，中斷能力，其它片內(nèi)外設(shè)功能，驅(qū)動液晶。l 寄存器豐富：p1與p2各有7個寄存器，p3、p4、p5、p6有四個寄存器。具有中斷功能的數(shù)據(jù)輸入、輸出端口p1和p2 （port1/2）各寄存器符號、地址和功能如下所述（以p1口為例）：#define p1in_ (0x0020) /* port 1 輸入寄存器 */#define p1out_ (0x0021) /* port 1 輸出寄存器 */#define p1dir_ (0x0022) /* port 1 方向選擇寄存器，為1位輸出，為0位輸入 */#define

27、 p1ifg_ (0x0023) /* port 1 中斷標志寄存器 */#define p1ies_ (0x0024) /* port 1 中斷觸發(fā)沿選擇寄存器 */#define p1ie_ (0x0025) /* port 1 中斷使能寄存器 */#define p1sel_ (0x0026) /* port 1 功能選擇寄存器 */不有中斷功能的數(shù)據(jù)輸入、輸出端口p3、p4、p5和p6各寄存器符號、地址和功能如下所述（以p3口為例）：#define p3in_ (0x0018) /* port 3 輸入寄存器 */#define p3out_ (0x0019) /* port 3 輸出

28、寄存器 */#define p3dir_ (0x001a) /* port 3 方向選擇寄存器 */#define p3sel_ (0x001b) /* port 3 功能選擇寄存器 */3.3 看門狗定時器l 看門狗定時器的使用是通過設(shè)定看門狗定時器控制寄存器控制字來完成，各控制字符號、置位的控制位及含義如下：/* wdt由輔助時鐘faclk 驅(qū)動(設(shè)為 32khz) */#define wdt_adly_1000 (wdtpw+wdttmsel+wdtcntcl+wdtssel) /* 1000ms間隔*/#define wdt_adly_250 (wdtpw+wdttmsel+wdtcn

29、tcl+wdtssel+wdtis0) /* 250ms間隔*/#define wdt_adly_16 (wdtpw+wdttmsel+wdtcntcl+wdtssel+wdtis1) /* 16ms間隔*/#define wdt_adly_1_9 (wdtpw+wdttmsel+wdtcntcl+wdtssel+wdtis1+wdtis0) /* 1.9ms間隔*/l 看門狗定時器應(yīng)用舉例：例3.3.1 msp430f413演示程序：基于32khz（alck）時鐘源的看門狗定時器wdt觸發(fā)p5.1/*/ 說明：用看門狗中斷服務(wù)程序定時觸發(fā)p5.1?；谀J的dco/smclk時鐘源，觸發(fā)速率

30、約/ 為250ms。/ aclk = lfxt1 = 32768，aclk需要外部時鐘晶振接于xin、xout；mclk = smclk = dco/ msp430f413/ -/ | xin|- / | | 32khz/ -|rst xout|-/ | |/ | p5.1|-led/*#include void main(void) wdtctl = wdt_adly_250; / wdt間隔時間為250ms（aclk） ie1 |= wdtie; / 使能wdt中斷 p5dir |= 0x02; / 設(shè)定p5.1方向為輸出 _eint(); / 使能中斷 for (;) _bis_sr(l

31、pm3_bits); / 進入低功耗模式lpm3 _nop(); / 僅為c-spy所需 / 看門狗定時器中斷服務(wù)程序interruptwdt_vector void watchdog_timer(void) p5out = 0x02; / 是用異或指令觸發(fā)p5.13.4 定時器a3.4.1 定時器a特性l 輸入時鐘可以有多種選擇，可以是慢時鐘，快時鐘以及外部時鐘 l 雖然沒有自動重載時間常數(shù)功能，但產(chǎn)生的定時脈沖或 pwm（脈寬調(diào)制）信號沒有軟件帶來的誤差。 l 完善的中斷服務(wù)功能 l 4種計數(shù)功能選擇 l 8種輸出方式選擇 3.4.2 定時器a結(jié)構(gòu)圖3.4.1定時器a功能模塊、結(jié)構(gòu)框圖如圖

32、3.4.1所示，主要包括：l 計數(shù)器部分：輸入的時鐘源具有4種選擇，所選定的時鐘源又可以1、2、4或8分頻作為計數(shù)頻率，timer_a可以通過選擇4種工作模式靈活的完成定時/計數(shù)功能。 l 捕獲/比較器：用于捕獲事件發(fā)生的時間或產(chǎn)生時間間隔，捕獲比較功能的引入主要是為了提高i/o 端口處理事務(wù)的能力和速度。不同的msp430單片機，timer_a模塊中所含有的捕獲/比較器的數(shù)量不一樣，每個捕獲/比較器的結(jié)構(gòu)完全相同，輸入和輸出都決定于各自所帶的控制寄存器的控制字，捕獲/比較器相互之間工作完全獨立。 l 輸出單元：具有可選的8種輸出模式，用于產(chǎn)生用戶需要的輸出信號，支持pwm。3.4.3 定時器

33、工作模式 定時器模式設(shè)置框圖如圖3.7.4所示。圖3.7.4l 增計數(shù)模式捕獲/比較寄存器ccr0用作timer_a增計數(shù)模式的周期寄存器，因為ccr0為16位寄存器，所以該模式適用于定時周期小于65 536的連續(xù)計數(shù)情況。計數(shù)器tar可以增計數(shù)到ccr0的值，當計數(shù)值與ccr0的值相等(或定時器值大于ccr0的值)時，定時器復位并從0開始重新計數(shù)。增計數(shù)模式的計數(shù)過程如圖3.7.5所示。圖3.7.5增計數(shù)模式的中斷標志位設(shè)置如圖3.7.6所示。圖3.7.63.4.4 輸出單元l 輸出模式 輸出模式0 輸出模式：輸出信號outx由每個捕獲/比較模塊的控制寄存器cctlx中的outx位定義，并在

34、寫入該寄存器后立即更新。最終位outx直通。 輸出模式1 置位模式：輸出信號在tar等于ccrx時置位，并保持置位到定時器復位或選擇另一種輸出模式為止。 輸出模式2 pwm翻轉(zhuǎn)/復位模式：輸出在tar的值等于ccrx時翻轉(zhuǎn)，當tar的值等于ccr0時復位。 輸出模式3 pwm置位/復位模式：輸出在tar的值等于ccrx時置位，當tar的值等于ccr0時復位。 輸出模式4 翻轉(zhuǎn)模式：輸出電平在tar的值等于ccrx時翻轉(zhuǎn)，輸出周期是定時器周期的2倍。 輸出模式5 復位模式：輸出在tar的值等于ccrx時復位，并保持低電平直到選擇另一種輸出模式。 輸出模式6 pwm翻轉(zhuǎn)/置位模式：輸出電平在tar

35、的值等于ccrx時翻轉(zhuǎn)，當tar值等于ccr0時置位。 輸出模式7 pwm復位/置位模式：輸出電平在tar的值等于ccrx時復位，當tar的值等于ccr0時置位。 例3.7.1增計數(shù)模式輸出實例，如圖3.7.17所示：圖3.7.173.4.5 timer_a實現(xiàn)pwm l pwm信號示意如圖3.7.22所示:圖3.7.22l timer_a產(chǎn)生pwm示意圖如圖3.7.23所示:圖3.7.23例3.7.4 timer_a實現(xiàn)pwm舉例: 設(shè)aclk = taclk = lfxt1 = 32768, mclk = smclk = dcoclk = 32aclk = 1.048576mhz，利用ti

36、mer_a輸出周期為512 /32768 = 15.625ms、占空比分別為75%和25%的pwm矩形波。#include void main(void) wdtctl = wdtpw +wdthold; fll_ctl0 |= xcap14pf; tactl = tassel0 + taclr; / aclk, 清除 tar ccr0 = 512-1; / pwm周期 cctl1 = outmod_7; ccr1 = 384; /占空比 384/512=0.75 cctl2 = outmod_7; ccr2 = 128; /占空比128/512=0.25 p1dir |= 0x04; / p

37、1.2 輸出 p1sel |= 0x04; / p1.2 ta1 p2dir |= 0x01; / p2.0 輸出 p2sel |= 0x01; / p2.0 ta2 tactl |= mc0; / timer_a 增計數(shù)模式 for (;) _bis_sr(lpm3_bits); / 進入 lpm3 _nop(); l 調(diào)整pwm信號占空比示意圖如圖3.7.24:圖3.7.24pwm信號經(jīng)濾波輸出波形如圖3.7.25所示:圖3.7.263.5 液晶驅(qū)動模塊l 4mux驅(qū)動：驅(qū)動連接圖如圖3.9.1所示。圖3.9.1l 液晶顯示緩存器各個位與液晶的段一一對應(yīng)。存儲位置位則可以點亮對應(yīng)的液晶段，

38、存儲位復位液晶段變暗。段、公共極輸出控制能夠自動從顯示緩存器讀取數(shù)據(jù)，送出相應(yīng)信號到液晶玻璃片上。因為不同器件驅(qū)動液晶的段數(shù)不同，所以液晶顯示緩存器的數(shù)量也不一樣。數(shù)量越大，驅(qū)動能力越強，顯示的內(nèi)容就越多。采用4mux驅(qū)動方法的顯示器段線與顯示寄存器關(guān)系表如圖3.9.3所示。圖3.9.3第二部分msp430單片機應(yīng)用實例第一講 msp430系列單片機結(jié)構(gòu)單片機也稱為控制器（mcu），有多種系列產(chǎn)品。msp430就是其中較新的一個系列，其特點是微功耗，適用于電池供電的電子產(chǎn)品。msp430系列單片機簡介msp430系列單片機是美國德州儀器公司于上世紀九十年代開發(fā)出的產(chǎn)品，已在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)

39、用。msp430系列單片機具有以下主要特點：超低功耗；強大的處理能力；高性能模擬技術(shù)及豐富的片上外圍模塊；方便高效的開發(fā)環(huán)境；系列化產(chǎn)品。msp430單片機結(jié)構(gòu)概述（msp430f413為例）msp430f413單片機結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示，主要包含以下功能部件： （1）cpu：msp430單片機的cpu和通用微處理器基本相同，處理數(shù)據(jù)位數(shù)為16位。 （2）存儲器：存儲程序、數(shù)據(jù)以及外圍模塊的運行控制信息。分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器為flash型。 （3）外圍模塊（片內(nèi)外設(shè)）：經(jīng)過mab、mdb、中斷服務(wù)及請求線與cpu相連。msp430不同系列產(chǎn)品所包含外圍模塊的種類及數(shù)目不同。

40、msp430f413所含模塊有時鐘模塊、液晶驅(qū)動器、看門狗模塊、定時器a、比較器a、輸入輸出端口、基本定時器等。圖1-1msp430f413單片機片內(nèi)外設(shè)模塊功能上電復位：高電平程序運行；低電平程序停止，回到初始狀態(tài)。電路如圖1-2所示。振蕩器系統(tǒng)時鐘：由32768晶振接xin和xout/tclk引腳構(gòu)成振蕩電路，產(chǎn)生單片機所需時鐘信號。時鐘電路如圖1-3所示。（1）msp430單片機芯片時鐘輸入源分為以下幾種：lfxt1clk：低頻時鐘源，需外接晶體振蕩電路。實際電路中選32768hz晶振。dco：數(shù)字控制rc振蕩器，由芯片內(nèi)部電路構(gòu)成。 圖1-2 復位電路 圖1-3時鐘電路（2）時鐘輸出信

41、號分為以下幾種：aclk 輔助時鐘：驅(qū)動片內(nèi)或片外慢速外設(shè)；mclk主系統(tǒng)時鐘：驅(qū)動cpu和系統(tǒng)；smclk子系統(tǒng)時鐘：驅(qū)動片內(nèi)或片外快速外設(shè)。 根據(jù)實際連接情況，使用片內(nèi)外設(shè)時，可通過控制字選擇、確定aclk、smclk和mclk作為時鐘源。aclk只能來源于lfxt1。 msp430f4xx系列單片機振蕩器控制邏輯增加了fll+功能，可通過aclk產(chǎn)生穩(wěn)定的mclk。例1-1-1：時鐘模塊應(yīng)用舉例：使用fll+電路自動設(shè)定內(nèi)部dco在8mhz頻率下工作。使用一個外部32khz 時鐘晶振支持aclk=lfxt=32768hz，mclk = smclk = dcoclk = (n+1) x 2

42、 x aclk。具體c語言程序如下：#include msp430x41x.hvoid main(void) wdtctl = wdtpw + wdthold; /關(guān)看門狗定時器 scfi0 |= fn_4; /設(shè)dco為8mhz scfqctl = 121; / (121+1) x 32768 x 2 = 7.99 mhz fll_ctl0 = dcoplus + xcap18pf; / dco+ set so freq = xtal x d x n+1 p1dir = 0x22; / p1.1 & p1.5 輸出方向 p1sel = 0x22; / p1.1 & p1.5 輸出 mclk

43、& aclk while(1); /本地循環(huán) jtak接口：寫入程序時與開發(fā)系統(tǒng)連接，cpu讓出總線控制權(quán)，由開發(fā)系統(tǒng)控制片內(nèi)各模塊，并可在線仿真運行；完成程序?qū)懭?、仿真后，拔下接頭，則片內(nèi)模塊由cpu控制執(zhí)行寫入程序。4kflash存儲器：存儲程序和常量數(shù)據(jù)。256字節(jié)ram：存儲變量數(shù)據(jù)、數(shù)組。pio端口p1p6：基本功能是并行輸入數(shù)字信號或輸出高、低電平；第二功能見引腳說明。p1、p2端口具有中斷功能?？撮T狗定時器：看門狗功能是當程序跑飛時自動回到初始狀態(tài)；定時功能是當設(shè)定時間間隔到時，自動產(chǎn)生中斷。定時器a：定時器功能、自動產(chǎn)生pwm信號功能、捕獲上升沿功能。比較器：比較兩輸入引腳電壓

44、高低功能?；径〞r器：定時器功能和自動產(chǎn)生lcd驅(qū)動交變信號功能。lcd顯示器驅(qū)動模塊：自動產(chǎn)生lcd段碼和com端驅(qū)動信號。msp430f413單片機引腳結(jié)構(gòu) msp430f413芯片引腳如圖1-4所示，各引腳說明見表1-1。圖1-4表1-1 msp430f413引腳定義引腳名稱引腳編號i/o描述avcc64模擬正電源端，向電壓檢測電路，brownout，晶體振蕩電路，所頻環(huán)電路，比較器a，端口1，以及液晶分壓電阻網(wǎng)絡(luò)供電，上電不必早于dvcc。avss62內(nèi)部連接于dvcc。dvcc1數(shù)字正電源端，提供所有部件電源（由avcc供電的除外）。dvss63數(shù)字地，所有部件的接地端（由avcc/

45、avss供電的除外）。nc7、10、11空腳p1.0/ta053i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：ccioa輸入；比較方式：out0輸出。p1.1/ta0/mclk52i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：cciob輸入；mclk輸出。注意：在這個引腳上ta0只能輸入。p1.2/ta151i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：cci1a輸入；比較方式：out1輸出。p1.3/svsout50i/o通用數(shù)字i/o；svs：svs比較輸出端。p1.449i/o通用數(shù)字i/o。p1.5/taclk/aclk48i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a輸入時鐘；aclk輸出。p1.6/c

46、a047i/o通用數(shù)字i/o；比較器_a輸入端。p1.7/ca146i/o通用數(shù)字i/o；比較器_a輸入端。p2.0/ta245i/o通用數(shù)字i/o；定時器_a，捕獲方式：cci2a輸入；比較方式：out2輸出。p2.144i/o通用數(shù)字i/o。p2.2/s2335i/o通用數(shù)字i/o；lcd段23輸出端（見注1）。p2.3/s2234i/o通用數(shù)字i/o；lcd段22輸出端（見注1）。p2.4/s2133i/o通用數(shù)字i/o；lcd段21輸出端（見注1）。p2.5/s2032i/o通用數(shù)字i/o；lcd段20輸出端（見注1）。p2.6/caout/s1931i/o通用數(shù)字i/o；比較器a輸出

47、端；lcd段19輸出端（見注1）。p2.7/s1830i/o通用數(shù)字i/o；lcd段18輸出端（見注1）。p3.0/s1729i/o通用數(shù)字i/o；lcd段17輸出端（見注1）。p3.1/s1628i/o通用數(shù)字i/o；lcd段16輸出端（見注1）。p3.2/s1527i/o通用數(shù)字i/o；lcd段15輸出端（見注1）。p3.3/s1426i/o通用數(shù)字i/o；lcd段14輸出端（見注1）。p3.4/s1325i/o通用數(shù)字i/o；lcd段13輸出端（見注1）。p3.5/s1224i/o通用數(shù)字i/o；lcd段12輸出端（見注1）。p3.6/s1123i/o通用數(shù)字i/o；lcd段11輸出端（見注1）。p3.7/s1022i/o通用數(shù)字i/o；lcd段10輸出端（見注1）。p4.0/s921i/o通用數(shù)字i/o；lcd段9輸出端（見注1）。p4.1/s820i