MSP43O電子時(shí)鐘報(bào)告2

1、MSP430課程設(shè)計(jì)報(bào)告論文題目：基于MSP430單片機(jī)電子時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：本系統(tǒng)采用C語言編寫，實(shí)現(xiàn)功能包括：液晶1602顯示，時(shí)鐘顯示24小時(shí)制，時(shí)分秒可調(diào)節(jié)，具有模式選擇功能，溫度顯示為附加上的。班級(jí)：電子1241班姓名： 閻 磊 0930302124124何宏偉 0930302124120郭園園 0930302124103所屬系部：電氣工程系摘要：MSP430系列是一個(gè)特別強(qiáng)調(diào)低功耗性能的單片機(jī)品種。對于初學(xué)都來說，MSP430F149比較典型，MSP430F149芯片是美國TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節(jié)FLASH，2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗

2、定時(shí)器、帶3個(gè)捕獲比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、帶7個(gè)捕獲比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口、4個(gè)8位并行端口、模擬比較器、12位AD轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行通信接口等模塊。關(guān)鍵字：MSP430F149、DS1302時(shí)鐘芯片、DS18B20溫度傳感器 前言隨著電子計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘、溫度控制的應(yīng)用越來越多。且采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的時(shí)鐘、溫度監(jiān)控系統(tǒng)具有自動(dòng)化和無人值守等特點(diǎn)，使得它們在許多應(yīng)用場合得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹的時(shí)鐘、溫度設(shè)計(jì)具有一定的通用性，它采用DS1302和DS18B20兩種傳感器芯片，簡化了模擬采集的設(shè)計(jì)，從而減

3、小設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，增加系統(tǒng)的可靠性，也同時(shí)減小了電子線路的面積。顯示模塊主要是由液晶1602動(dòng)態(tài)顯示，便于實(shí)時(shí)觀察，并且通過按鍵實(shí)現(xiàn)模式選擇功能。該系統(tǒng)充分體現(xiàn)了智能化、低功耗、高精度的發(fā)展趨勢。重點(diǎn)在于傳感器的應(yīng)用在低功耗的硬件電路設(shè)計(jì)上。單片機(jī)芯片配以必要的外部器件，一般包括電源供入及電源開關(guān)、復(fù)位電路、晶振、輸入輸出電路等就能構(gòu)成最小系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)為初次設(shè)計(jì)難免會(huì)存在一些技術(shù)上的問題，希望讀者在閱讀過程中對存在的問題能夠及時(shí)給予批評指正。編于2011年12月一、 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)以單片機(jī)MSP430F149為核心。本系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：鍵盤輸入模塊、傳感器采集模塊、顯示模

4、塊、時(shí)鐘模塊、CPU處理模塊和電源供電及復(fù)位模塊等。下面詳細(xì)介紹一下各單元的硬件電路和實(shí)現(xiàn)的功能。  其硬件框圖如圖1所示。MSP430F149的特點(diǎn)：MSP430F149芯片是美國TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節(jié)FLASH，2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗定時(shí)器、帶3個(gè)捕獲比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、帶7個(gè)捕獲比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口、4個(gè)8位并行端口、模擬比較器、12位AD轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行通信接口等模塊。MSP430F149芯片具有如下特點(diǎn)：    1)功耗低

5、：電壓22V、時(shí)鐘頻率1MHz時(shí)，活動(dòng)模式為200A；關(guān)閉模式時(shí)僅為01A，且具有5種節(jié)能工作方式。    2)高效16位RISC-CPU，27條指令，8MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期時(shí)間為125ns，絕大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期完成；32kHz時(shí)鐘頻率時(shí)，16位MSP430單片機(jī)的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機(jī)20MHz時(shí)鐘頻率時(shí)的執(zhí)行速度。    3)低電壓供電、寬工作電壓范圍：1836V；    4)靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)：兩個(gè)外部時(shí)鐘和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘；    5)低時(shí)鐘頻率可實(shí)現(xiàn)高速通

6、信；    6)具有串行在線編程能力；    7)強(qiáng)大的中斷功能；    8)喚醒時(shí)間短，從低功耗模式下喚醒僅需6s；    9)ESD保護(hù)，抗干擾力強(qiáng)；    10)運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為-40+85，適合于工業(yè)環(huán)境。    MSP430系列單片機(jī)的所有外圍模塊的控制都是通過特殊寄存器來實(shí)現(xiàn)的，故其程序的編寫相對簡單。編程開發(fā)時(shí)通過專用的編程器，可以選擇匯編或C語言編程，IAR公司為MSP430系列的單片機(jī)開發(fā)了專用的

7、C430語言，可以通過WORKBENCH和C-SPY直接編譯調(diào)試，使用靈活簡單。二、硬件設(shè)計(jì)2.1電源電路本系統(tǒng)需要使用+5V和+33V的直流穩(wěn)壓電源，其中MSP430Fl49及部分外圍器件需要+33V電源，另外部分需要+5V電源。在本系統(tǒng)中，以+5V直流電壓為輸入電壓，+33V由+5V直接線性降壓。電源電路原理如圖2所示。圖222晶振電路MSP430系列單片機(jī)時(shí)鐘模塊包括數(shù)控振蕩器(DCO)、高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器等3個(gè)時(shí)鐘源。這是為了解決系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)要求和低功耗要求的矛盾，通過設(shè)計(jì)多個(gè)時(shí)鐘源或?yàn)闀r(shí)鐘設(shè)計(jì)各種不同工作模式，才能解決某些外圍部件實(shí)時(shí)應(yīng)用的時(shí)鐘要求，如低頻通信、LC

8、D顯示、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。數(shù)字控制振蕩器DCO已經(jīng)集成在MSP430內(nèi)部，在系統(tǒng)中只需設(shè)計(jì)高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器兩部分電路。    低速晶體振蕩器(LFXTl)滿足了低功耗及使用32768kHz晶振的要求。LFXTl振蕩器默認(rèn)工作在低頻模式，即32768kHz，也可以通過外接450kHz8MHz的高速晶體振蕩器或陶瓷諧振器工作在高頻模式，在本電路中我們使用低頻模式，晶振外接2個(gè)22pF的電容經(jīng)過XIN和XOUT連接到MCU。    高速晶振也稱為第二振蕩器XT2，它為MSP430F149工作在高頻模式時(shí)提供時(shí)鐘，XT2最高可達(dá)

9、8MHz。在系統(tǒng)中XT2采用4MHz的晶體，XT2外接2個(gè)22pF的電容經(jīng)過XT2IN和XT2OUT連接到MCU，原理如圖3所示。23 復(fù)位電路原理圖    手動(dòng)復(fù)位是最小系統(tǒng)常用的功能，本系統(tǒng)采用手動(dòng)復(fù)位，原理如圖4所示。圖424 通訊接口電路    通信接口擔(dān)負(fù)與外圍的串行主機(jī)數(shù)據(jù)交換和支持打印等任務(wù)。本開發(fā)板采用BSL下載，使PL 2303作為驅(qū)動(dòng)，應(yīng)用PL2303的典型電路進(jìn)行下載，同時(shí)它也是一款USB轉(zhuǎn)串口的芯片，外圍電路簡單，完全兼容USB1.1協(xié)議，可調(diào)節(jié)的35V輸出電壓，支持默認(rèn)的ROM和外部EEPROM存儲(chǔ)設(shè)備配置信

10、息，具有I2C總線待，28腳SOP封裝。典型應(yīng)用電路見下圖5： 圖525時(shí)鐘顯示電路本設(shè)計(jì)采用DS1302時(shí)鐘芯片，顯示部分用液晶1602進(jìn)行顯示，同時(shí)用獨(dú)立按鍵等待控制，方便對時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。下面是部分電路，圖6三、軟件設(shè)計(jì)流程MSP430初始化四、調(diào)試過程中存在的問題1液晶1602無光柵解決方法：先試著左右擰幾圈，看下對比度，若不行，就順擰到度，看下對比度，若不行就逆時(shí)針擰到底，真到液晶屏上出現(xiàn)清晰兩行光柵為止。五心得體會(huì)本次課程設(shè)計(jì)采用MSP430F149單片機(jī)，是51單片機(jī)的升級(jí)版，此款單片機(jī)功耗低，速度快，I/O數(shù)據(jù)接口豐富，適合于單片機(jī)中級(jí)愛好者。本次課程我們選擇電子時(shí)鐘做課題，采用液晶1602顯示，硬件設(shè)計(jì)分為兩部分，一部分采用現(xiàn)成的430最小系統(tǒng)板，另一部分采用時(shí)鐘按鍵等外圍電路