基于msp430g2211實現(xiàn)的風(fēng)速測試儀林凱

1、MSP430G2系列LaunchPad開發(fā)板應(yīng)用實例教程p 實例名稱：基于MSP430G2211實現(xiàn)的風(fēng)速測試儀p 作者：林凱p 制作單位：西安電子科技大學(xué)測控工程與儀器系 MSP430單片機(jī)聯(lián)合實驗室p 制作時間：2011年12月1教程內(nèi)容：作品基本情況介紹作品功能展示MSP430系列LaunchPad開發(fā)板組成和硬件資源作品實物板器件布局及與開發(fā)板的連接、傳感器型號和使用方法、顯示方式系統(tǒng)的工作原理介紹硬件單元電路PCB設(shè)計方法及注意事項2教程內(nèi)容系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和連接監(jiān)控程序總體框圖在CCS環(huán)境下各功能子程序的設(shè)計與調(diào)試完整實物板上整個監(jiān)控程序的調(diào)試方法總結(jié)擴(kuò)展和發(fā)揮3作品基本情況介紹本

2、作品是基于TI公司的LaunchPad開發(fā)板開發(fā)的，以MSP430G2211單片機(jī)作為主控芯片，利用光電傳感器對CPU 風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動（風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速大小可以通過電位器調(diào)節(jié)）進(jìn)行信號采集，對輸出的脈沖信號進(jìn)行濾波、整形形成高頻窄脈沖已經(jīng)濾除后脈沖信號送入單片機(jī)。單片機(jī)的I/O口對送入信號的上升沿進(jìn)行實時捕獲計數(shù)，并在設(shè)定的定時中斷內(nèi)由該計數(shù)值計算出當(dāng)前風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，最后將轉(zhuǎn)速值送由液晶顯示。4作品功能展示請看視頻演示5MSP430系列LaunchPad開發(fā)板組成和硬件資源LaunchPad開發(fā)板的內(nèi)容包括：1.LaunchPad開發(fā)板6MSP430系列LaunchPad開發(fā)板組成和硬件資源2.兩塊MSP

3、430G系列芯片-MSP430G2211：低功耗16位單片機(jī)一個片上比較器 2K容量的Flash 128Bytes的RAM-MSP430G2231:低功耗16位單片機(jī)片上擁有10位8通道的ADC 2K容量的Flash128Bytes的RAM7MSP430系列LaunchPad開發(fā)板組成和硬件資源3.MiniUSB電纜4.1只32.768KHz的晶體5.2排10針的排針和2排10針的插座8實物板上器件的布局9作品實物板與開發(fā)板的連接10傳感器型號及使用方法本作品采用九州風(fēng)神3針CPU風(fēng)扇內(nèi)置的光電傳感器，由于該傳感器的測速信號是開漏輸出的（圖中的綠線），所以需要使用一個上拉電阻將其上拉至電源后才

4、能產(chǎn)生脈沖信號，否則是沒有測速信號輸出的。11顯示方式本作品的顯示部分采用了12864M1圖形點陣液晶顯示器, 該顯示器自帶顯示字庫、采用3.3V供電電壓、含背光且可以通過外接的電位器調(diào)節(jié)顯示的清晰度，由于采用了I2C的口方式（1根時鐘線、線），所以只需占用兩個口。注：本液晶原理圖上的引腳分布和實物模塊中的引腳分布相同。接1根數(shù)據(jù)I/O12顯示方式這是12864液晶顯示器的各管腳說明（實物圖上從右往左）13系統(tǒng)組成框圖及原理14硬件單元電路a)電機(jī)供電模塊15硬件單元電路b)CPU風(fēng)扇和外部供電模塊16硬件單元電路c)測速信號處理模塊17硬件單元電路d)核心板和擴(kuò)展板（除電機(jī)外）3.3V供電模

5、塊18硬件單元電路d)核心板和擴(kuò)展板（除電機(jī)外）3.3V供電模塊19硬件單元電路e)核心板與擴(kuò)展板連接模塊20硬件單元電路f)12864液晶顯示模塊21PCB板裸圖22PCB設(shè)計方法和注意事項布線時盡量避免直角走線，因為直角走線會使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù)。導(dǎo)線的寬度選擇與確定（參考下一頁表）根據(jù)電路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，這樣可以減少環(huán)路面積。導(dǎo)線的間距選擇與確定導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝允許，導(dǎo)線間距可小至 58mm。如果線寬太小,則印刷導(dǎo)線電阻大,線上的電壓降也就大, 影響電路的性能；如果線寬

6、太寬,則布線密度不高,板面積增加,除了增加成本外,也不利于小型化.nnn23PCB設(shè)計方法和注意事項PCB板的線寬、覆銅厚度與通過的電流的對應(yīng)關(guān)系24PCB設(shè)計方法和注意事項所有平行信號線之間要盡量留有較大的間隔，以減少串?dāng)_。如果有兩條相近的信號線，最好在兩線之間走一條地線， 這樣可以起到屏蔽作用。雙面板布線時，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授， 在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。PCB板上若裝有大電流器件，如繼電器、指示燈、喇叭等， 它們的地線最好要分開單獨(dú)走，以減少地線上的噪聲，這些大電流器件的

7、地線應(yīng)連到插件板和背板上的一個獨(dú)立的地總線上去，而且這些獨(dú)立的地線還應(yīng)該與整個系統(tǒng)的接地點相連接。nnn25PCB設(shè)計方法和注意事項大電流信號、高電壓信號與小信號之間應(yīng)該注意隔離 。如果板子上有小信號放大器，則放大前的弱信號線要遠(yuǎn)離強(qiáng)信號線，而且走線要盡可能地短，如有可能還要用地線對其進(jìn)行屏蔽。盡量減少過孔、跳線的使用。與焊盤相連的線盡量畫粗，能放淚滴就放淚滴。如果PCB的地較多，有SGND、AGND、GND等等，就要根據(jù)PCB板面位置的不同，分別以最主要的“地”作為基準(zhǔn)參考來獨(dú)立覆銅，數(shù)字地和模擬地應(yīng)分開。nnnnn由于大面積覆銅的板子在過波峰焊時有可能會來，甚n至?xí)鹋?。從這點來說，網(wǎng)格覆

8、銅的散熱性要好些。通常是高頻電路對抗干擾要求高的多用網(wǎng)格，低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。26系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接1.核心板、擴(kuò)展板通過排針和排針插座連接起來27系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接2.核心板的從USB接口和PC機(jī)的主USB接口通過USB數(shù)據(jù)線連接起來28系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接3.開關(guān)電源與擴(kuò)展板上的電源插座相連29系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接4.CPU風(fēng)扇與擴(kuò)展板上的對應(yīng)接線端子通過導(dǎo)線相連30系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接5.液晶模塊和擴(kuò)展板上的對應(yīng)接線端子通過排線相連擴(kuò)展板上的P4接線端子的管腳19分別對應(yīng)液晶模塊上的 GND、VCC、V0、CS、SID、SCLK、VEE、BLA、BLK管

9、腳,安裝時只需用排線將它們一一相連即可。31系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接6.風(fēng)速測試儀完整的硬件組裝結(jié)果32系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接7.通過手動調(diào)節(jié)電位器（電源接通后）調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速33監(jiān)控程序總體流程圖34各功能子程序在CCS下的設(shè)計與調(diào)試請看CCS下的講解35完整實物板上整個監(jiān)控程序的調(diào)試方法請看視頻演示36總結(jié)基于MSP430G2211實現(xiàn)的風(fēng)速測試儀的設(shè)計模塊不多、功能實現(xiàn)也不復(fù)雜，但是將整個設(shè)計流程從頭到尾完整地走一遍之后，你會發(fā)現(xiàn)自己不但初步掌握了TI公司LaunchPad開發(fā)板的組成、板上的硬件資源和MSP430G2211 單片機(jī)的資源和使用，基本了解了印制電路板（原理圖和PCB）的設(shè)計

10、流程（從仿真到實驗再到制板）、學(xué)會了在CCS（CodeComposerStudio）環(huán)境下實現(xiàn)對G2211單片機(jī)的功能編程和調(diào)試并且積累了一定的設(shè)計經(jīng)驗。37總結(jié)從硬件設(shè)計到軟件設(shè)計再到最終的軟硬件聯(lián)調(diào)，不僅學(xué)會了一種單片機(jī)的使用，更重要的是學(xué)會了項目設(shè)計的總體流程和方法，難度可能不大，但動手設(shè)計能力得到了實實在在地增強(qiáng)，我想這也是我們能從本次設(shè)計中得到的最寶貴的東西！38擴(kuò)展和發(fā)揮該風(fēng)速測試儀只能實現(xiàn)手動改變風(fēng)速，然后用光電傳感器測量產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號，經(jīng)過信號處理和單片機(jī)的計算后得出風(fēng)速值，最終將風(fēng)速值送至液晶顯示。功能簡單，無法自動調(diào)節(jié)風(fēng)速、無法掌握風(fēng)速變化的規(guī)律、無法實現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控、無線遙控

11、和狀態(tài)保存，總的來說，是不具備控制的智能性、實時觀測的直觀性、使用的方便性和狀態(tài)的可記憶性。正是基于以上考慮，提出了以下幾個可供進(jìn)一步發(fā)揮和擴(kuò)展的方向：39擴(kuò)展和發(fā)揮u 可以加裝溫度傳感器DS18B20（需要一個IO口），根據(jù)溫度的變化風(fēng)扇可以自動改變轉(zhuǎn)速，這樣就有手動和自動兩種方式調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，而且自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以將整個系統(tǒng)的智能性凸顯出來；u 在風(fēng)速自動調(diào)節(jié)的模式下，液晶屏可以由顯示轉(zhuǎn)速值模式切換到顯示/繪制風(fēng)速變化曲線模式，（需要一個按鍵中斷，一個IO口），該曲線也是反映溫度變化趨勢的曲線；40擴(kuò)展和發(fā)揮u 可以加裝DS1302實時鐘模塊，借助串口線將當(dāng)前時間和風(fēng)速值傳送給上位機(jī)，即實現(xiàn)風(fēng)速值的實時傳輸（需要五個IO口）。u 風(fēng)速的調(diào)節(jié)除了可以根據(jù)溫度傳感器測量值的變化和手動調(diào)節(jié)電位器外，還可以加配遙控器（需要一個IO口），由遙控器上的按鍵控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動和停止，并可實現(xiàn)逐級或連續(xù)變