基于msp430g2553單片機跑馬燈設計

..摘要單片機的出現(xiàn)時計算機開展史上的一個重要里程碑，它開辟了計算機技術的另一個領域——嵌入式〔Embedded〕計算機領域。所謂單片機就是把中央處理器、存儲器、定時器、I/0接口電路等一些計算機的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片機把微型計算機的各主要局部集成在一塊芯片上，大大縮短了系統(tǒng)信號傳送距離，從而提高了系統(tǒng)的可靠性及運行速度。所以單片機是典型的嵌入式系統(tǒng)，是嵌入式系統(tǒng)低端應用的最正確選擇。自20世紀70年代以來，單片機在工業(yè)測控、儀器儀表、航空航天、軍事武器、家用電器等領域的應用越來越廣泛，功能也越來越完善。由單片機及各種微處理器、DSP所構成的嵌入式系統(tǒng)設計已成為電子技術產(chǎn)業(yè)開展的一項重要容。單片機技術也成為電子技術及自動化專業(yè)必須掌握的技術之一。近年來隨著計算機在社會領域的滲透,單片機的應用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應根據(jù)具體硬件構造，以及針對具體應用對象特點的軟件結合，以作完善。本設計主要以msp430g2553單片機為根底應用I/O口，復位電路，晶振電路并寫好底層程序，做出能應用于跑馬燈的最小系統(tǒng)。關鍵詞：最小系統(tǒng)，嵌入式，msp430g2553，跑馬燈目錄1.緒論22.設計方案及分析42.1設計目的42.2設計要求52.3LED燈管5燈簡介5原理62.4系統(tǒng)框圖62.5系統(tǒng)的軟件設計7程序編寫局部7延時的計算7程序流程圖8跑馬燈的效果描述92.6系統(tǒng)調(diào)試及結果分析103.總結和體會及遇到的問題114.致12附錄13參考文獻19緒論由于單片機技術在各個領域正得到越來越廣泛的應用，世界上許多集成電路生產(chǎn)廠家相繼推出了各種類型的單片機，在單片機家族的眾多成員中MSP430系列單片機是一個16位的單片機，采用了精簡指令集〔RISC〕構造，具有豐富的尋址方式〔7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址〕、簡潔的27條核指令以及大量的模擬指令；大量的存放器以及片數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理指令。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。MSP430單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。首先，MSP430系列單片機的電源電壓采用的是1.8-3.6V電壓。因而可使其在1MHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165μA左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.1μA。其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設計。在MSP430系列中有兩個不同的時鐘系統(tǒng)：根本時鐘系統(tǒng)、鎖頻環(huán)〔FLL和FLL+〕時鐘系統(tǒng)和DCO數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)?？梢灾皇褂靡粋€晶體振蕩器〔32.768kHz〕DT-26ORDT-38[1]，也可以使用兩個晶體振蕩器。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，翻開和關閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。MSP430系列單片機的各系列都集成了較豐富的片外設。它們分別是看門狗〔WDT〕、模擬比擬器A、定時器A0〔Timer_A0〕、定時器A1〔Timer_A1〕、定時器B0〔Timer_B0〕、UART、SPI、I2C、硬件乘法器、液晶驅動器、10位/12位ADC、16位Σ-ΔADC、DMA、I/O端口、根本定時器〔BasicTimer〕、實時時鐘〔RTC〕和USB控制器等假設干外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復位；模擬比擬器進展模擬電壓的比擬，配合定時器，可設計出A/D轉換器；16位定時器〔Timer_A和Timer_B〕具有捕獲/比擬功能，大量的捕獲/比擬存放器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應用；具有較多的I/O端口，P0、P1、P2端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入；10/12位硬件A/D轉換器有較高的轉換速率，最高可達200kbps，能夠滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應用；能直接驅動液晶多達160段；實現(xiàn)兩路的12位D/A轉換；硬件I2C串行總線接口實現(xiàn)存儲器串行擴展；以及為了增加數(shù)據(jù)傳輸速度，而采用的DMA模塊。MSP430系列單片機的這些片外設為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。另外，MSP430系列單片機的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統(tǒng)處于省電的低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需5μs。MSP430系列有OTP型、FLASH型和ROM型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于OTP型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后燒寫或掩膜芯片；對于FLASH型那么有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因為器件片有JTAG調(diào)試接口，還有可電擦寫的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH，再在器件通過軟件控制程序的運行，由JTAG接口讀取片信息供設計者調(diào)試使用的方法進展開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和C語言。設計方案及分析設計目的學生在教師指導下運用所學課程的知識來研究、解決一些具有一定綜合性問題的專業(yè)課題。學習單片機課程以后，為了加深對理論知識的理解，加強理論知識在實際當中的運用，強化自己的動手能力，通過期末設計〔論文〕，提高學生綜合運用所學知識來解決實際問題、使用文獻資料、及進展科學實驗或技術設計的初步能力，為畢業(yè)設計〔論文〕打根底。設計要求〔1〕采用單片機msp430g2553做成最小系統(tǒng)來控制?！?〕利用最小系統(tǒng)做出跑馬燈，其LED燈的模式間隔時間采用延時程序控制,每種模式可采用不同的延時，靈活多變?！?〕10個LED燈采用共陰極接法。LED燈管LED燈簡介LED具有功耗少、壽命長、光譜寬〔眼睛看得舒適度好〕、使用廣泛，能靈活拼裝各種需要的形狀等優(yōu)點。一般來說LED的工作電壓是2V-3.6V。工作電流是0.02-0.03A。這就是說：它消耗的電能不超過0.1W。在恰當?shù)碾娏骱碗妷合?，LED的使用壽命可達10萬小時。此外，LED根本上是一塊很小的晶片被封裝在環(huán)氧樹脂里面，所以它非常的小，非常的輕，硬件電路實現(xiàn)起來比擬方便。因此本設計采用10個白色發(fā)光二極管，排成兩列〔每列5個〕，從而控制其靈活變化，設計出展示的方案。圖2-1LED燈LED原理圖2-2LED構造及PN結原理LED〔LightEmittingDiode〕，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片。晶片的一端附在一個支架上，一端是負極負極，另一端連接電源的正極，使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩局部組成，一局部是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結。當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。根據(jù)不同材料發(fā)光二極管的發(fā)光顏色有：紅色光、黃色光、綠色光、紅外光等。LED有共陰極和共陽極兩種。在此設計中我們采用共陽極，共陽極將發(fā)光二極管的陽極連接在一起，接入+5V的電壓。系統(tǒng)框圖圖2-3系統(tǒng)框圖圖2-4管腳系統(tǒng)的軟件設計程序編寫局部此設計主要是采用控制系統(tǒng)的延時來完成的，此設計中流水燈包含8種模式，每次對P1、P2口賦予相應的值，即可到達預期的效果，再和不同的延時相配合，就能到達不同的流水效果了。在程序編寫方面，本設計采用IAR軟件進展編程。程序編寫過程當中采用數(shù)組、取余、循環(huán)移位、移位運算、延時等方式來達成想要的效果。編程容以8種模式為核心，控制LED跑馬燈和數(shù)碼管進展8種變化方式，從而到達設計方案最終預期的效果。延時的計算在本次設計中采用的延時程序為while〔count--〕，即延時時間為count*指令周期，所以可采用將count值在圍改變，或采用多層嵌套，來更改延時時間，從而靈活應用，如改變速度等。由于方案中采用12MHZ的晶振，一個機器周期=12個振蕩周期=1us，也就是說，一個根本操作占用時間為1us。那么當delay(50000)時，延時時間為0.5秒。程序流程圖初始化開場初始化模式八模式一模式八模式一模式二 模式二 模式三模式三模式七模式七模式四模式四模式六模式五模式六模式五跑馬燈的效果描述此次設計中的LED采用共陰極設計，10個燈排列方式:P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5共8種變化模式，如下：〔1〕P1.1……P1.5依次亮一下P2.5……P2.1依次亮一下即P1.1到P2.1一周依次亮一下〔2〕P1.1P2.1為一組，P1.2P2.2為一組……P1.5P2.5為一組依次亮起P1.1P2.1為一組，P1.2P2.2為一組……P1.5P2.5為一組依次滅掉即5列從左向右依次亮起，再從左向右依次滅掉〔3〕P1.1P2.5為一組，P1.2P2.4為一組……P1.5P2.1為一組依次亮起P1.5P2.1為一組，P1.4P2.2為一組……P1.1P2.5為一組依次亮起即兩排分別為從左向右，從右向左交織亮起，再分別從右向左從左向右交織亮起，循環(huán)兩次〔4〕P1.3P2.3亮起P1.2P2.2P1.4P2.4亮起P1.1P2.1P1.5P2.5亮起P1.1P2.1P1.5P2.5滅掉P1.2P2.2P1.4P2.4滅掉P1.3P2.3滅掉即從中間向兩邊展開亮起，再從兩邊向中間收起滅掉?！?〕按P1.1P2.2P1.3P2.4P1.5P2.5P1.4P2.3P1.2P2.1順序依次亮起即從P1.1到P2.1穿插依次亮起〔6〕P1.2P2.2P1.4P2.4亮起P1.1P2.1P1.3P2.3P1.5P2.5亮起即24兩列和135三列交互亮起，循環(huán)五次〔7〕P1.1P2.5亮起P1.1P1.2P2.5P2.4亮起P1.2P1.3P2.4P2.3亮起P1.3P1.4P2.3P2.2亮起P1.4P1.5P2.2P2.1亮起P1.5P2.1亮起再反向逆行一次即兩排分別從左向右，從右向左兩兩交織逆行亮起〔8〕P1.1亮起P1.2P2.1亮起P1.3P2.2亮起P1.4P2.3亮起P1.5P2.4亮起P2.5亮起即從P1.1起兩兩斜排亮起，循環(huán)三次系統(tǒng)調(diào)試及結果分析本設計整體采用線路少，慎重按照電路圖焊好元件后，檢測電路全部正常，不存在虛焊或漏焊，焊錯。應用IAR軟件根據(jù)設計要求編寫出程序后，調(diào)試中出現(xiàn)符號錯誤及無用編碼，根據(jù)提示改良后最終成功編寫出所要求的程序，并用仿真程序調(diào)用后得到預期效果，下載軟件到單片機。運行結果：成功下載軟件，接通外部電源，LED燈亮起，但是有局部并未按照預期完成，經(jīng)調(diào)試程序后，與預期一樣，總體效果較好?？偨Y和體會及遇到的問題經(jīng)過努力，我終于完成這次最小系統(tǒng)的的課程設計任務。在這次的單片機課程設計中我感覺受益匪淺，不用說我在其中學到的新知識是多么有價值，也不用說它拓寬了我多少的眼界，只是說它讓我的能力得到了提高就已足以成為我努力付出的回報。通過課程設計，我增強了對單片機的理解，學會查尋資料﹑比擬方案，學會單片機的設計﹑計算；進一步提高分析解決實際問題的能力，創(chuàng)造一個動腦動手﹑獨立開展電路實驗的時機，鍛煉分析﹑解決程序編寫問題的實際本領，真正實現(xiàn)由課本知識向實際能力的轉化；通過典型程序的設計與制作，加深對根本原理的了解，增強了實踐能力。做程序設計時，有些指令讀不懂，不會用，要翻書上網(wǎng)查看，所亮的燈不是所預想的，經(jīng)過仔細檢查發(fā)現(xiàn)程序賦值問題并解決致本論文是在丹丹教師的悉心指導之下完成的。三年來，教師淵博的專業(yè)知識，嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精益求精的工作作風，誨人不倦的高尚師德，樸實無華、平易近人的人格魅力對我影響深遠。導師不僅授我以文，而且教我做人，賦予我終生受益無窮之道。本論文從選題到完成，幾易其稿，每一步都是在導師的指導下完成的，傾注了導師大量的心血，在此我向我的丹丹教師表示深切的意與祝福！本論文的完成也離不開其他各位教師、同學和朋友的關心與幫助。在此也要感王鑫等各位教師在論文開題、初稿、預辯論期間所提出的珍貴意見，感機電學院能源課題組為本論文提供的數(shù)據(jù)和建議，還要感同組的其他成員，在科研過程中給我以許多鼓勵和幫助。回想整個論文的寫作過程，雖有不易，卻讓我除卻急躁，經(jīng)歷了思考和啟示，也更加深切地體會了法學的精華和意義，因此倍感珍惜。附錄#include"msp430g2553.h"voidvariety001();voidvariety002();voidvariety003();voidvariety004();voidvariety005();voidvariety006();voidvariety007();voidvariety008();intmain(){WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;while(1){variety001();variety002();variety003();variety004();variety005();variety006();variety007();variety008();}}voidvariety001(){unsignedcharled;unsignedcharP1variety001[5]={BIT1,BIT2,BIT3,BIT4,BIT5};unsignedcharP2variety001[5]={BIT5,BIT4,BIT3,BIT2,BIT1};led=0x00;P1DIR=0xff;P2DIR=0xff;P1OUT=led;P2OUT=led;unsignedinti1,j1,i2,j2,j3;for(i1=0;i1<=4;i1++){led=led^P1variety001[i1];P1OUT=led;led=0x00;j1=50000;while(j1--);}P1OUT=0x00;for(i2=0;i2<=4;i2++){led=led^P2variety001[i2];P2OUT=led;led=0x00;j2=50000;while(j2--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j3=50000;while(j3--);}voidvariety002(){unsignedcharP12variety002[]={0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f};unsignedcharP13variety002[]={0xfc,0xf8,0xf0,0xe0,0xc0};P1DIR=0xff;P2DIR=0xff;P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;unsignedinti1,j1,i2,j2,j3;for(i1=0;i1<5;i1++){P1OUT=P12variety002[i1];P2OUT=P12variety002[i1];j1=50000;while(j1--);}for(i2=0;i2<5;i2++){P1OUT=P13variety002[i2];P2OUT=P13variety002[i2];j2=50000;while(j2--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j3=50000;while(j3--);}voidvariety003(){unsignedcharP1variety003[]={0x03,0x07,0x0f,0x1f,0x3f};unsignedcharP2variety003[]={0x20,0x30,0x38,0x3c,0x3e};P1DIR=0xff;P2DIR=0xff;P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;unsignedi1,j1,i2,j2,j3,j4,j5=0;while(j5<=1){for(i1=0;i1<5;i1++){P1OUT=P1variety003[i1];P2OUT=P2variety003[i1];j1=20000;while(j1--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j4=50000;while(j4--);for(i2=0;i2<5;i2++){P1OUT=P2variety003[i2];P2OUT=P1variety003[i2];j2=20000;while(j2--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j3=20000;while(j3--);j5=j5+1;}}voidvariety004(){unsignedcharP1variety004[]={0x08,0x1c,0x3e};unsignedcharP2variety004[]={0x3e,0x1c,0x08};P1DIR=0xff;P2DIR=0xff;P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;unsignedinti1,j1,i2,j2,j3;for(i1=0;i1<3;i1++){P1OUT=P1variety004[i1];P2OUT=P1variety004[i1];j1=30000;while(j1--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;for(i2=0;i2<3;i2++){P1OUT=P2variety004[i2];P2OUT=P2variety004[i2];j2=60000;while(j2--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j3=50000;while(j3--);}voidvariety005(){unsignedcharP1variety005[]={0x02,0x02,0x0a,0x0a,0x2a,0x2a,0x3a,0x3a,0x3e,0x3e};unsignedcharP2variety005[]={0x00,0x04,0x04,0x14,0x14,0x34,0x34,0x3c,0x3c,0x3e};P1DIR=0xff;P2DIR=0xff;P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;unsignedinti1,j1,j3;for(i1=0;i1<10;i1++){P1OUT=P1variety005[i1];P2OUT=P2variety005[i1];j1=50000;while(j1--);}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j3=50000;while(j3--);}voidvariety006(){unsignedcharP1variety005[]={0x14,0x2a};unsignedinti1=0,i2,j2,j3;while(i1<=4){for(i2=0;i2<2;i2++){P1OUT=P1variety005[i2];P2OUT=P1variety005[i2];j2=50000;while(j2--);}i1=i1+1;}P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;j3=50000;while(j3--);}voidvariety007(){unsignedcharP1variety007[]={0x01,0x06,0x0c,0x18,0x30,0x20};unsignedcharP2variety007[]={0x20,0x30,0x18,0x0c,0x06,0x01};P1DIR=0xff;P2DIR=0xff;P1OUT=0x00;P2OUT=0x00;unsignedinti1,j1,i2,j2,j3,j4;for(i1=0;i1<=5;i1++){P1OUT=P1variety0