基于MSP430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)基本模塊畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 專 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 基于msp430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)-基本模塊 學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 電氣112 學(xué) 號： 120709212 指導(dǎo)教師： 職稱（或?qū)W位）： 講師（碩士） 2014年 5月原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文（設(shè)計(jì)），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本論文（設(shè)計(jì)）的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)生簽名： 年 月 日 指導(dǎo)聲明本人指

2、導(dǎo)的 同學(xué)的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目大小、難度適當(dāng)，且符合該同學(xué)所學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)的要求。本人在指導(dǎo)過程中，通過網(wǎng)上文獻(xiàn)搜索及文獻(xiàn)比對等方式，對其畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)抄襲現(xiàn)象，特此聲明。指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日目 錄1 緒論21.1課題背景21.2設(shè)計(jì)原理21.3單片機(jī)概述22 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)32.1電源模塊設(shè)計(jì)32.2串口模塊設(shè)計(jì)42.3gsm模塊接口設(shè)計(jì)52.4i2c模塊設(shè)計(jì)72.5a/d模塊設(shè)計(jì)82.6單片機(jī)模塊93 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)103.1軟件開發(fā)工具的介紹103.2系統(tǒng)軟件流程圖113.3a/d軟件設(shè)計(jì)113.4短信息軟件設(shè)計(jì)113.5sm軟件設(shè)計(jì)124 結(jié)論13致謝:1

3、3參考文獻(xiàn)13附錄14 基于msp430單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)-基本模塊林志堅(jiān)（機(jī)電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師：黃永華）摘要:gsm系統(tǒng)是目前基于時(shí)分多址技術(shù)的移動通信體制中比較成熟，完整的系統(tǒng)。系統(tǒng)以msp430f149為核心，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊主要有串口模塊、i2c模塊、a/d模塊、電源模塊、gsm模塊。著重的設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的特點(diǎn)以及硬件和軟件的組成，同時(shí)描述了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能以及所能開設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過embedded workbench進(jìn)行軟件仿真從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效數(shù)據(jù)傳輸，構(gòu)成一個(gè)簡單的msp430單片機(jī)系統(tǒng)，方便對系統(tǒng)的高效學(xué)習(xí)的研究，具有低功耗、抗干擾能力強(qiáng)、易攜帶等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)

4、鍵詞：msp430f149；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；數(shù)據(jù)傳輸 based on msp430 scm experiment system development and design- basic modulelin zhijian（electronic & information engineering department, supervisor: huang yonghua） abstraot: the gsm system is based on relatively mature mobile communication system of time division multi

5、ple accesstechnology, complete system.the system takes msp430f149 as the core, basic modules of the experiment system mainly include serial port module i2c module,a/d module,power module,gsm module. mainlydesign the system components and the characteristic of the hardwar and software,and describes t

6、he system function and can open the experiment content,software simulation by embeddded workbench so as to realize theeffective data transmission system, make a simple msp430 single chip microcomputer system, facilitate the study ofefficient learning system the,has advantages of low power power cons

7、umption strong anti-interference ability,easy to carry.key words: msp430f149; the experimental system; data transmission1緒論1.1課題背景單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展源于計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中，形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。在單片機(jī)產(chǎn)生前，機(jī)電行業(yè)的自動化常常依賴于由復(fù)雜的電子線路組成的數(shù)控系統(tǒng)；或?qū)⑼ㄓ糜?jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)械、電氣加固后嵌入到控制對象中去，這樣大型、高成本的系統(tǒng)難以被許多產(chǎn)品接受。單片機(jī)就是應(yīng)嵌入式系統(tǒng)新的要求而出現(xiàn)的。目前單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲

8、透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒有單片機(jī)的蹤跡。民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動洗衣機(jī)的控制，程控玩具、電子寵物，導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能ic卡，自動控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械等等，這些都離不開單片機(jī)。對于自動化專業(yè)的學(xué)生，學(xué)好單片機(jī)原理，熟練掌握單片機(jī)應(yīng)用知識有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。而單片機(jī)教學(xué)及研發(fā)離不開實(shí)驗(yàn)，隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的依賴于仿真機(jī)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)成本高且效率低，已不適應(yīng)現(xiàn)代科技開發(fā)需求。本設(shè)計(jì)目的就是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)板的基礎(chǔ)上，開發(fā)功能較強(qiáng)的新型實(shí)

9、驗(yàn)系統(tǒng)，即具有isp在線仿真調(diào)試功能，使用ew軟件即可直接仿真調(diào)試。11.2設(shè)計(jì)原理系統(tǒng)采用msp430f149作為整個(gè)系統(tǒng)的mcu。并采用一個(gè)gsm模塊作為傳輸數(shù)據(jù)的無線modem，tc35與單片機(jī)通過串口進(jìn)行連接。利用單片機(jī)的另外一個(gè)片內(nèi)串口實(shí)現(xiàn)一個(gè)與上位機(jī)進(jìn)行通信的接口，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的配置功能。在本系統(tǒng)中，使用單片機(jī)的a/d轉(zhuǎn)換通道實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。另外，考慮某些無人值守的應(yīng)用場合，使用i/o端口去控制某些設(shè)備。系統(tǒng)原理框圖如1所示。串口模塊i ²c模塊a/d模塊電源模塊msp430f149gsm模塊圖1方案設(shè)計(jì)框圖1.3單片機(jī)概述msp430系列單片機(jī)是美國德州儀器（ti）

10、1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集（risc）的混合信號處理器（mixed signal processor）。自1999年以來，利爾達(dá)單片機(jī)技術(shù)有限公司和美國德州儀器公司合作開展msp430在中國的推廣和銷售。msp430具有強(qiáng)大的處理能力和運(yùn)行速度快，功耗超低，應(yīng)用方便等優(yōu)點(diǎn)。在多年來已在全球得到了廣泛應(yīng)用。如工業(yè)控制，智能化儀器儀表，無線采集，手持設(shè)備。在這方面應(yīng)用體現(xiàn)較高性價(jià)比。msp430主要用戶需要對模擬信號進(jìn)行數(shù)字控制的領(lǐng)域，當(dāng)然，純數(shù)字的系統(tǒng)絕對可以用的。另外他帶有硬件乘法器在處理一些運(yùn)算時(shí)速度也較快，這是16位的特點(diǎn)。有adc部件的msp430主要用于

11、測量和控制系統(tǒng)，當(dāng)然部分的通信系統(tǒng)也是可以。msp430的獨(dú)特性能和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到了單片機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)單位、電子工程技術(shù)人員和廣大嵌入式系統(tǒng)愛好者的認(rèn)可，并廣泛的應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)各種產(chǎn)品中。msp430一方面從單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程和命名選型開始，逐步對msp430的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和內(nèi)外功能模塊等做詳細(xì)的論述，內(nèi)容涉及到msp430的通用i/o模塊、定時(shí)模塊、i²c模塊、a/d模塊、比較器模塊、電壓檢測模塊、通用串口模塊、夜晶顯示模塊、scan if模塊、存儲器模塊等msp430的多種功能模塊，另一方面又大量充實(shí)了各個(gè)部分原理設(shè)計(jì)內(nèi)容。2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1電源模塊設(shè)計(jì)由于單片機(jī)的電壓為3.3

12、v,gsm模塊的工作電壓為3.6v,因此本系統(tǒng)需要提供3.3v和3.6v電壓。3.3v電源部分采用ti公司的tps76033芯片來實(shí)現(xiàn)。3.3v電源電路如圖2所示。圖23.3v電源電路圖為了使3.3v輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個(gè)2.2uf和0.1uf的電容，另外在芯片的輸入管腳也放了一個(gè)0.1uf的濾波電容，減少輸入端受的干擾。對于tc35模塊采用3.6v供電，由于該電源 部分的輸出電流必須滿足輸出電流達(dá)到2a，在此采用national公司的lp3966-adj芯片。該芯片的管腳2為shutdown管腳，在設(shè)計(jì)時(shí)必須通過 一個(gè)10k的電阻拉高到5v，具體電路如圖3所示。圖33.6v電源

13、電路圖為了使3.6v輸出電源的紋波小，在輸出部分用了一個(gè)68pf、33uf和0.1uf的電容，實(shí)現(xiàn)濾波。另外在芯片的的輸入管腳也放置一個(gè)68uf和濾波電容，減少輸入端受到的干擾，此外，本系統(tǒng)還需要復(fù)位電位，為了保證系統(tǒng)在上電進(jìn)行初始化，同時(shí)也保證對電源的監(jiān)控，需要采用復(fù)位芯片，電路如圖4所示。圖4復(fù)位電路圖2.2串口模塊設(shè)計(jì)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)串口電路（rs-232）主要是與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與上位機(jī)進(jìn)行通信處理。由于單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信時(shí)接口電平不同，因此需要進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，這里采用通信sp3220來完成接口電平轉(zhuǎn)換。3電路如圖5所示。圖5rs-232電路圖由圖可以看出，通過一個(gè)上位電阻管

14、腳拉高，使該芯片 一直處于工作狀態(tài)，如果系統(tǒng)需要處于低功耗狀態(tài)，也可以通過單片機(jī)來控制該管腳。工作時(shí)將該管腳設(shè)置為低電平，需要處于低功耗時(shí)將該管腳設(shè)置為高電平，這樣很容易實(shí)現(xiàn)控制。在管腳c1+、c1-、c2+、c2-、v+和v-分別放置0.1uf的電容實(shí)現(xiàn)充電作用，滿足相應(yīng)充電泵的要求。管腳t1out、tin、r1out和rin分別是232轉(zhuǎn)換的輸入輸出腳，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的ttl電平與上位機(jī)的接口電平轉(zhuǎn)換?？紴V到減小電源的干擾，還需要在芯片的電源輸入管腳加一個(gè)0.1uf的電容來實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。2.3gsm模塊接口設(shè)計(jì)tc35模塊主要由gsm基帶處理器、gsm射頻模塊、供電模塊，閃

15、存、zif連接器、天線接口組成。作為tc35的核心，基帶處理器主要處理gsm終端內(nèi)的語音、數(shù)據(jù)信號，并涵蓋了蜂窩射頻設(shè)備中所有的模擬和數(shù)字功能。在不需要額外硬件電路的前提下，可支持fr、hr和efr語音編碼。tc35是一個(gè)完整的無線gsm模塊，本身能完成獨(dú)立的功能。外部通過40管腳的zif連接器對tc35模塊進(jìn)行控制。從而實(shí)現(xiàn)電源連接、指令、數(shù)據(jù)、語音信號、及控制信號的雙向傳輸。為了方便硬件設(shè)計(jì)，下面對zif連接管腳進(jìn)行介紹，2如圖6所示。圖6tc35的zif連接器管腳圖vbatt+:供電管腳。供電的電壓在3.3v5.5v之間，該管腳必須滿足峰值電流為2a.當(dāng)模塊在充電的時(shí)候，該管腳還可以作為

16、輸出管腳，所有的vbatt+必須連接并行連接在一起。gnd：接地管腳power：充電管腳。如果不用該管腳，可將該管腳懸空。vdd：供電管腳。該管腳為外部應(yīng)用提供電壓。如果不用該管腳，可以懸空。akku_temp：電池溫度管腳。如果不用可以懸空。：啟動管腳。該管腳用 來啟動tc35模塊進(jìn)行工作。該管腳低電平有效。dsro：串口管腳。準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)設(shè)備。tc35控制該信號向dte報(bào)告狀態(tài)。：呼叫指示管腳。該管腳用來指示應(yīng)用有呼叫到來。rxdo：發(fā)送數(shù)據(jù)到dte。txdo：從dte接收數(shù)據(jù)。ctso：清除發(fā)送。該信號有效表示tc35模塊準(zhǔn)備接收dte的數(shù)據(jù)。rtso：請求發(fā)送。該信號有效表 示dte控制

17、準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)tc35模塊。如果不用，可通過一個(gè)10k的電阻將該管腳拉高。dtro：準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)終端，dte控制該信號有效。如果不用，可通過一個(gè)10k的電阻將該管腳拉高。dcdo：電話線上是否有載波的標(biāo)志。ccin：sim卡連接管腳。該管腳用來檢測sim卡是否連接上，如果連接上，則該管腳被設(shè)置成高電平;如果沒有連接上，則該管腳被設(shè)置為低電平。tc35模塊主要通過串口與單片機(jī)進(jìn)行連接，從而單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對tc35模塊的控制。雖然tc35的串口提供了許多控制線，但由于考濾到設(shè)計(jì)接口的簡單性，并且與單片機(jī)的uart進(jìn)行連接，所以采用兩線（txd、rxd）連接。對tc35模塊通信的控制可以通過軟件來實(shí)現(xiàn)，采用

18、軟件實(shí)現(xiàn)控制具有使用靈活等特點(diǎn)，也很好地避免了過多硬件信號的檢測。對于tc35有其它管腳在不實(shí)用的時(shí)候，則需要將該管腳通過10k的電阻上拉。另外由于管腳是控制tc35模塊工作的管腳，所以需要將該管腳上拉，并且將該管腳與單片機(jī)連接，從而可以通過 單片機(jī)來控制tc35模塊的工作狀態(tài)。在設(shè)計(jì)時(shí)需要考濾tc35模塊的電源管腳并連接在一起。由于tc35是一個(gè)功能完全的模塊，因此這里不需要做任何的信號處理和射頻處理。另外tc35模塊還需要連接sim卡座，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)一個(gè)完整獨(dú)立的gsm終端。圖7gsm模塊接口電路圖tc35接口電路的設(shè)計(jì)比較簡單。在進(jìn)行串口設(shè)計(jì)時(shí)，雖然tc35模塊串口管腳的工作電平是cm

19、os電平，單片機(jī)串口管腳的工作電平是ttl電平，但由于單片機(jī)的高電平和低電平的邏輯判斷電平可以實(shí)現(xiàn)與tc35的管腳進(jìn)行連接，因此tc35模塊串口線直接與單片機(jī)的串口進(jìn)行連接，由于tc35模塊的串口管腳中的rts0兩個(gè)管腳是輸入管腳，因此分別通10k電阻將這兩個(gè)管腳拉高。為tc35模塊工作狀態(tài)控制管腳，該管腳首先通過一個(gè)電阻拉高，平時(shí)該管腳為高電平，處于不工作的狀態(tài);另外該管腳還同時(shí)與單片機(jī)的一般i/o端口進(jìn)行連接，這樣通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)對tc35模塊工作狀態(tài)的控制，當(dāng)單片機(jī)在該管腳送低電平時(shí)，則tc35模塊工作。tc35模塊的sync管腳用來指示gsm模塊的工作狀態(tài)，連接一個(gè)指示燈來指示工作狀態(tài)

20、。tc35模塊的sim卡座采用的是molex座，該座有8個(gè)管腳，而tc35模塊的sim管腳只有6個(gè)，電路圖如圖8所示。圖8sim座接口電路圖可以看出，sim座只需要直接tc35模塊的zif連接器對應(yīng)的sim卡管腳進(jìn)行連接，只是在需要的地方加電容濾波，對于跳線器jp不是必須的，這里使用該跳線器主要是用來進(jìn)行傳真模擬。當(dāng)sim座的管腳8與tc35模塊的ccin進(jìn)行連接時(shí)，則用來模擬sim座的管腳8不與tc35模塊的ccin進(jìn)行連接時(shí)，則用來模擬sim卡沒有插入的情況。2.4i2c模塊設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，串行存儲器使用24lc02b芯片來實(shí)現(xiàn)。24lc02b主要是通過i2c實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的連接，具體的電路

21、如圖9所示。圖9串行存儲電路圖該電路設(shè)計(jì)比較簡單，將24lc02b的第7管腳接地，可使該芯片始終處于可以讀/寫的狀態(tài)?？梢詫p管腳與單片機(jī)的一個(gè)一般i/o端口進(jìn)行連接，通過單片機(jī)來控制24lc02b的寫保護(hù)狀態(tài)，單片機(jī)在該管腳輸出高電平，則24lc02b就處于寫保護(hù)狀態(tài)，單片機(jī)在該管腳輸出低電平，則24lc02b不處于寫保護(hù)狀態(tài)。本電路中，主要為簡化設(shè)計(jì)，直接將wp管腳接地，使24lc02b不處于寫保護(hù)狀態(tài)。24lc02b的a0、a1和a2都接地，表示該器件的地址為000。由于i2c是總線工作方式，該總線上可以掛接很多器件，所以總線上每個(gè)器件都應(yīng)該有相應(yīng)的地址，這樣才能實(shí)現(xiàn)尋址操作。24lc

22、02b的scl和sda管腳分別與單片機(jī)p1.2和p1.3進(jìn)行連接，連接的方式是i2c總線方式。由于msp430系列單片機(jī)里有單片機(jī)沒有i2c接口，因此本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)采用msp430單片機(jī)的一般i/o端口p1.2和p1.3分別作為i2c總線的scl和sda線，采用軟件來模擬i2c總線，從而實(shí)現(xiàn)與24lc02b進(jìn)行接口。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要scl和sda分別通過一個(gè)10k的電阻將其拉高，以滿足i2c工作的條件。此外，為了減小電源干擾，還需要在24lc02b芯片的電源輸入管腳加一個(gè)0.1uf的電容來實(shí)現(xiàn)濾波，以減小輸入端受到的干擾。2.5a/d模塊設(shè)計(jì)在該系統(tǒng)中主要考濾模擬前端為傳感器，從傳感器送來的是標(biāo)

23、準(zhǔn)信號，即4ma20ma，這樣設(shè)計(jì)具有一定的通用性，只要前端接不同的傳感器就可以采集不同的信號源。由于a/d轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)為電壓，也就是參考源電壓，所以a/d轉(zhuǎn)換的是電壓，這樣需要要將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，電路如圖10所示。圖10采集電路設(shè)計(jì)圖為了提高采集進(jìn)度，需要采用高精度電阻，這里采用的是精度為1%的電阻，電路中采用二極作為esd保護(hù)電路，考濾到干擾問題，采用電容進(jìn)行濾波處理，增加采集電路的抗干擾問題。系統(tǒng)也設(shè)計(jì)了相應(yīng)控制電路主要利用繼電器來實(shí)現(xiàn)，電路如圖11所示。圖11控制電路圖在圖11中，p4.0、p4.1、p4.2和p4.3與單片機(jī)邊接的同時(shí)也接地，在一般狀態(tài)下，繼電器處于開路狀態(tài)，當(dāng)單

24、片機(jī)在p4.0、p4.1、p4.2和p4.3管腳輸出高電平時(shí)，繼電器吸合，則電路通，這樣就可以控制設(shè)備的狀態(tài)了。2.6單片機(jī)模塊單片機(jī)電路作為整個(gè)系統(tǒng)的核心控制部分，主要是采集來自傳感器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。單片機(jī)通過a/d通道進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，單片機(jī)與gsm模塊之間的通信采用單片機(jī)的串口0來實(shí)現(xiàn)，gsm模塊與單片機(jī)接口時(shí)不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。單片機(jī)與pc通信則通過單片機(jī)的串口1來實(shí)現(xiàn)，由于單片機(jī)與pc接口電平不一致，所以需要通過串口芯片完成電平的轉(zhuǎn)換。此外，單片機(jī)還與串行存儲器接口，以記錄關(guān)鍵數(shù)據(jù)，單片機(jī)電路如圖12所示。圖12單片機(jī)電路圖在單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)上與其他單片機(jī)有一定的區(qū)別：ms

25、p430f149單片機(jī)采用兩個(gè)時(shí)鐘輸入，即一個(gè)32hz的時(shí)鐘信號，另一個(gè)為8mhz的時(shí)鐘信號。該系統(tǒng)的時(shí)鐘部分都是采用晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)的?？紴V到電源的輸入紋波對單片機(jī)的影響，在電源的管理增加一個(gè)0.1uf的電容來實(shí)現(xiàn)濾波，以減小管腳外受到的干擾，另外單片機(jī)還有模擬電源的輸入端，因此在這里需要考濾干擾問題，由于在該系統(tǒng)中的干擾比較小，因此模擬地和數(shù)字地共地，并在模擬電源輸入管腳增加一個(gè)濾波電容以減小干擾。單片機(jī)的串口0與gsm模塊接地，串口1與pc進(jìn)行通信，由于接口電平不同，因此串口1與rs-232芯片進(jìn)行連接。單片機(jī)的p1.2和p1.3管腳與串行存儲器進(jìn)行接口，此外，單片機(jī)的p4.0、p4.1、

26、p4.2和p4.3分別與繼電器進(jìn)行連接，以控制設(shè)備的狀態(tài)4。3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件開發(fā)工具的介紹 本系統(tǒng)采用iar公司白提供的開發(fā)調(diào)試環(huán)境：iar embedded workbench及調(diào)試c-spy。是iar公司為微處理器開發(fā)的一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境。比較其他的開發(fā)環(huán)境，iar ew具有入門容易、使用方便和代碼緊湊等特點(diǎn)。embedded workbench支持多種單片機(jī)embedded workbench的主要特點(diǎn)如下：l 高度優(yōu)化的iar arm c/c+ compiler l iar arm assemblerl 一個(gè)通用的iar xlink linker l iar

27、xar和xlib建庫程序和iar dlib c/c+運(yùn)行庫l 功能強(qiáng)大的編輯器l 項(xiàng)目管理器l 命令行實(shí)用程序l iar c-spy調(diào)試器（先進(jìn)的高級語言調(diào)試器）embedded workbench采用創(chuàng)建項(xiàng)目的方式來進(jìn)行軟件的開發(fā)和管理。實(shí)用工具如下5：l 具有語法突出顯示的文本編輯器。l 編輯器l 匯編器l 函數(shù)管理器l make工具l 調(diào)試器c-spy具有以下特點(diǎn)：l 能夠?qū)R編語言或c語言進(jìn)行調(diào)試。l 能夠進(jìn)行軟件仿真和硬件仿真l 能夠設(shè)置斷點(diǎn)，進(jìn)行單步運(yùn)行l(wèi) 可以觀察寄存器的值l 可以觀察內(nèi)存值。 3.2系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)初始化開始啟動tc35處理采集器數(shù)據(jù)子程序開啟看門狗是否收到數(shù)

28、據(jù)采集器數(shù)據(jù)是否收到短信息是否收到數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)結(jié)束處理接收短消息子程序處理發(fā)送短消息子程序是是是否否否是否定時(shí)時(shí)間處理定時(shí)器中斷子程序圖13主程序流程圖3.3a/d軟件設(shè)計(jì)模擬量采集模塊主要是單片機(jī)通過a/d通道采集來自傳感器的信號，并將信號進(jìn)行處理。msp430f149的a/d轉(zhuǎn)換有幾種模式，比如序列通道單次轉(zhuǎn)換、序列通道多次轉(zhuǎn)換6。如圖14所示。定時(shí)器a中斷到來停止a/d轉(zhuǎn)換讀取數(shù)據(jù)啟動a/d轉(zhuǎn)換是否設(shè)置標(biāo)志圖14a/d采集模塊流程圖3.4短信息軟件設(shè)計(jì)pdu數(shù)據(jù)包的幀結(jié)構(gòu)smscpdumrdapiddcsvpudlud在pdu數(shù)據(jù)包的幀結(jié)構(gòu)中，“smsc”字段為短消息中心的地址,“pd

29、u類型”指明數(shù)據(jù)包類型;“mr”數(shù)據(jù)包是表示發(fā)出信息,“da”為目的地址,“pid”為協(xié)議識別號;“dcl”為短消息的編碼格式。對于數(shù)字或者字符采用編碼值為“08”，采用的是“unicode”編碼方式。“vp”表示短消息的有效時(shí)間;“udl”表示數(shù)據(jù)內(nèi)容的長度;“ud”為具體的短消息內(nèi)容7。啟動tc35打開串口、檢測模塊將模塊設(shè)置pdu工作模式讀出通信參數(shù)設(shè)置短信息指示錯(cuò)誤處理初始化結(jié)束是否成功是否成功否否是是圖15通信初始化流程圖 初始化部分：該部分主要完成a/d轉(zhuǎn)換和定時(shí)器a初始化功能。3.5sm軟件設(shè)計(jì)msp430單片機(jī)對sm卡進(jìn)行讀操作時(shí)，需要按照sm卡的讀時(shí)序要求。只要msp430單

30、片機(jī)能正確模擬sm卡的讀操作時(shí)序就能完成讀操作8。如圖16所示對sm卡的讀操作流程圖。開始寫讀命令（00/01）寫地址數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)完成圖16sm讀操作流程圖4結(jié)論本設(shè)計(jì)主要是無線方式實(shí)現(xiàn)采集傳輸系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了各個(gè)模塊的功能及短消息發(fā)送的實(shí)現(xiàn)。該設(shè)計(jì)通過以德州儀器公司的msp430f149芯片為核心，采用各模塊構(gòu)建了msp430單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)從各模塊電路的軟件以及硬件的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)開發(fā)等發(fā)面闡述了實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)和設(shè)計(jì)過程。設(shè)計(jì)研究的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的基本模塊，這為以后拓展更多的硬件資源提供了基礎(chǔ)，使得msp430單片機(jī)教學(xué)系統(tǒng)有著更加完善的功能。致謝:本論文所作的工

31、作都是在我的導(dǎo)師黃永華老師的精心指導(dǎo)下完成的。從論文的選題、研究內(nèi)容和方案的確定到整個(gè)研究工作的進(jìn)行以及最后論文撰寫的整個(gè)過程，黃永華老師都傾注了大量的心血和汗水，他淵博的知識和豐富的工作經(jīng)驗(yàn)給予我莫大的啟迪和幫助。同時(shí)，黃永華老師嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、積極開拓的工作態(tài)度及其平易近人、胸懷寬廣的做人原則都值得我終生學(xué)習(xí)。老師不僅在科研工作中對我嚴(yán)格要求，在日常生活中也給予我很關(guān)懷和教導(dǎo)。在此向辛勤培育我的黃永華老師致以崇高的敬意和深深地感謝。參考文獻(xiàn):1 李朝青單片機(jī)原理及接口技術(shù)m北京航空航天大學(xué)出版社，1998：11-252 沈建華，楊艷琴，翟曉曙msp430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用m北京：

32、清華大學(xué)出版社，2004：420-4213 段錦實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究m計(jì)算機(jī)工程，2002，15(4)：606-6104 曹丙霞，趙艷華protel 99 se 原理圖與pcb 設(shè)計(jì)m電子工業(yè)出版社2007：25-56 5 趙亮單片機(jī)從入門到精通系列講座-單片機(jī)最小系統(tǒng)及i/o應(yīng)用j電子制作，2008，1(2)：15-176 沈建華msp430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與實(shí)踐m北京航空航天大學(xué)出版社，2008：202-2087 謝興紅，林凡強(qiáng)，吳雄英msp430單片機(jī)基礎(chǔ)與實(shí)踐m北京航空航天大學(xué)出版社，2008：84-858 靳達(dá)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例導(dǎo)航m北京：人民郵電出版社，2

33、003：110-112附錄1硬件設(shè)計(jì)pcb圖3d圖2軟件設(shè)計(jì)程序void sendsms(char pphone,int phonelen,char pdata,int nlen,int mode) int i; int len1; int len2; char buf1100; char buf2200; int res; if(mode = 1) /pdu模式 packsms_pdu(pphone,phonelen,pdata,nlen, &len1,&len2,buf1,buf2); /發(fā)送頭信息 for(i = 0;i < len1;i+) uart0_tx_bu

34、fi = buf11; /設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)的長度 ntx0_len = len1; /設(shè)置中斷標(biāo)志，進(jìn)入發(fā)送中斷程序 ifg1 |= utxifg0; /等待 > 響應(yīng) while(1) /接收到數(shù)據(jù) if(nrev_uart0 = 1) for(i = 0;i < nrx0_len;i+) buf1i = uart0_rx_bufi; len1 = nrx0_len; nrx0_len = 0; nrev_uart0 = 0; break; /判斷是否是 > 響應(yīng) res = getsendresponse(buf1,len1); if(res = 1) /發(fā)送數(shù)據(jù)信息 for

35、(i = 0;i < len2;i+) uart0_tx_bufi = buf21; /設(shè)置發(fā)送數(shù)據(jù)的長度 ntx0_len = len2; /設(shè)置中斷標(biāo)志，進(jìn)入發(fā)送中斷程序 ifg1 |= utxifg0; /等待響應(yīng) /接收到數(shù)據(jù) while(1) if(nrev_uart0 = 1) for(i = 0;i < nrx0_len;i+) buf1i = uart0_rx_bufi; len1 = nrx0_len; nrx0_len = 0; nrev_uart0 = 0; break; a/d轉(zhuǎn)換和定時(shí)器a初始化程序#include <msp430x14x.h>

36、#include "adc.h"void init_adc(void) /設(shè)置p6.0p6.3為模擬輸入通道 p6sel = 0x07; /設(shè)置enc為0，從而修改adc12寄存器的值 adc12ctl0 &= (enc); /轉(zhuǎn)換的起始地址為：adcmem0 adc12ctl1 |= cstartadd_0; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a0 adc12mctl0 = inch_0; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a1 adc12mctl1 = inch_1; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a2 adc

37、12mctl2 = inch_2; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a3 adc12mctl3 = inch_3; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a4 adc12mctl4 = inch_4; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a5 adc12mctl5 = inch_5; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a6 adc12mctl6 = inch_6 ; /設(shè)置參考電壓分別為avss和avcc，輸入通道為a7 adc12mctl7 = inch_7 + eos; adc12ctl0 |= adc12on; adc12ctl

38、0 |= msc; /轉(zhuǎn)換模式為：多通道、單次轉(zhuǎn)換 adc12ctl1 |= conseq_1; /smclk adc12ctl1 |= adc12ssel_1; /時(shí)鐘分頻為1 adc12ctl1 |= adc12div_0; /采樣脈沖由采用定時(shí)器產(chǎn)生 adc12ctl1 |= (shp); /使能adc轉(zhuǎn)換 adc12ctl0 |= enc;return;測試程序void main(void) int count; int i; int nlen; char phonenumber18; char uart1_rx_temp50; char csca14; char pbuf80; in

39、t nphone; wdtctl = wdtpw + wdthold; / 關(guān)閉看門狗 _dint();/ 關(guān)閉中斷 nsend_tx1 = 0; nsend_tx0 = 0; ntx1_flag = 0; ntx0_flag = 0; ntx0_len = 0; ntx1_len = 0; nrx1_len = 0; nrx0_len = 0; nrev_uart1 = 0; nrev_uart0 = 0; nphone = 0; nlen = 0; ncomm = 0; nadc_count = 0; count = 0; / / 初始化 init_clk(); init_uart0(); init_uart1(); init_adc(); /打開中斷 _eint(); / tc35初始化 ntx0_len = tc35_init(uart0_tx_buf); / 設(shè)置中斷標(biāo)志，進(jìn)入發(fā)送中斷程序 ifg1 |= utxifg0; delay_ms(100); csca0 = '+' csca1 = '8'