基于msp430多功能测试仪设计毕业论文

基于msp430多功能测试仪设计毕业论文内容摘要：

ash型，但该系列单片机具有代码保护功能，通过使用代码保护计数，就可以防止程序被读出来进行拷贝，从而起到保护知识产权的目的。 现在的很多设备一般都有与外部连接的通信接口，这些通讯口主要用于对设备软件的升级，或者为了适应环境的变化，更换程序，也可以用作数据的读取（例如抄表）。 脉冲发生电路 本模块实现四路脉冲的输出。 输出脉冲周期与占空比可调，周期能达 1 微秒到十几秒。 同时可以控制 要输出脉冲的个数。 该功能主要是通过 MSP430F169 的 Timer_A ,Tiemr_B 来实现的。 定时器 A和定时器 B都能产生定时脉冲或 PWM（脉冲调制）信号，没有软件带来的误差，而MSP430 多功能测试仪设计 － 12－ 且方便控制，又由于 MSP430 是 16 位单片机，亦能达到一定的精度。 其输入的时钟可以有多种选择，可以是慢时钟，快时钟，以及外部时钟。 它们有完善的中断服务功能。 4种计数功能选择， 8 种输出方式选择。 本功能我是采用定时器 A 和 B 的增计数模式，输出模式 7来实现的。 增计数模式：捕获 /比较寄存器 CCR0用作 Timer_A增计数模式的 周期寄存器， 图 2— 3 增计数模式时的输出实例 因为 CCR0 为 16 位寄存器，所以该模式适用于定时周期小于 65536 的连续计数情况。 计数器 TAR 可以增计数到 CCR0 的值，当计数值与 CCR0 的值相等（或定时器值大于 CCR0 的值）时，定时器复位并从 0开始重新开始计数。 增计数输出模式 7：输出电平在 TAR 的值等于 CCRx 时复位，当 TAR 的值等于 CCR 时置位 0。 这一点时设计本功能的基础。 由图 2－ 3 可以明显的看出模式 7 可以输出周期行的脉冲波。 脉冲的周期为CCR0/CLK，而脉冲的宽度为 CCRx/CLK（ CLK 为定时器的工作时钟）。 我们可以通过改变 CCR0 的值来改变脉冲的周期，通过改变 CCRx 的值来改变脉冲的占空比。 由于定时器 A和定时器 B为 16 位定时器，所以计数的范围为 0～ 65535。 所以脉冲的周期范围为 1/CLK～ 65535/CLK。 因为定时器的工作时钟可以有多种选择，可是慢时钟，快时钟，所以输出的脉冲的周期范围亦可达 1微秒到十几秒。 各脉冲的输出幅值为单片机的电源电压。 脉冲测量电路 本模块实现对方波脉冲的测量。 可测量脉冲的周期、占空 比、脉冲的个数。 可测量脉冲的周期范围从 1us～。 定时器 A 和定时器 B 具有捕获 /比较功能，这是用来实现脉冲测量的基础。 毕业设计（论文） － 13－ MSP430F169 的定时器 B 的七个输入口都有捕获 /比较功能。 Timer_B 有多个相同的捕获 /比较模块，为实时处理提供灵活的手段，每个模块都可以用于捕获事件发生的时间或产生的时间间隔。 当发生捕获事件或定时时间到达时将引起中断。 当发生捕获条件时，将 TAR 的值写入捕获寄存器，我们可以选择捕获条件：上升沿捕获，下降沿捕获或者上升沿下降沿都捕获。 当捕获完成后，中断标志 位 CCIFGx 被置位。 如果总中断允许位 GIE 允许，相应的中断 CCIEx 也允许，则将产生中断请求。 设置定时器 B 相应口为第二功能模式，计数值清零。 设置定时器计数模式为增计数，选择捕获模式。 首先设置其上升沿捕获，然后进入中断，中断程序中 将下一次捕获条件变成下降沿捕获，同时记录当前计数值送全局变量 TA_T，溢出计数值全局变量 MEN_1 清零，当下降沿捕获时重新把捕获条件该位上升沿捕获，记录发生下降沿捕获发生时的 TAR 值送变量 TA_K，这样可以计算出脉冲的宽度 TB_K=（ TA_K+MEN_1TA_T） *CLK，加上 MEN_1 是考虑到可能在下降沿到来之前计数器可能溢出。 因为定时器最大计数值为 0～ 65535，溢出后定时器将重新从 0开始计数，所以必须考虑溢出量；当第二次捕获上升引的时候，将（当前的计数值＋溢出量－上次发生上升沿捕获时的计数值） CLK＝脉冲的周期。 定时器的工作时钟为 1MHZ。 R 1 41KV C CD5I N 4 1 48R 1 91KV C CD9I N 4 1 48D8I N 4 1 48R 1 11KS i n g l e i nD4I N 4 1 48D1I N 4 1 48D7I N 4 1 481234X S 104 P I NR 1 21KR 2 01KR 2 21KP 4. 4P 4. 5P 4. 3 图 2— 4 脉冲输入保护电路 Timer_A 中的每个捕获模块都可以用于捕获事件发生的时间，它为实时处理提供了灵活的手段，所以可以轻松的测量脉冲的周期、占空比、个数等。 由于Timer_B 与 Timer_A 具有相同的功能， 又考虑到整体的电路的实现，所以本设计中就选用带有 Timer_B 捕获功能的 、 、 引脚作为脉冲测量输入口。 同时，在每路脉冲测量输入口上加两个 IN4148 二极管构成简单的保护电路可以起保护单片机的作用， 利用二极管的导通状态实现限幅的作用， 以防待测脉冲电压幅度过高或者是过低时对单片机产生破坏，电路中的 1K 的电阻起限流的作用。 电路图如图 2— 4所示。 图中三路的任何一路都可以进行脉冲的测量。 串口通讯电路 在微机测控系统中，用作上位机的 PC 机系统与用作下位机的单片机之间经常要进行信息交换。 目前的主流单片机和 PC 机内部均带有串行口，因而两者之MSP430 多功能测试仪设计 － 14－ 间的通信可通过串行口完成。 MSP430 系列的每一种型号都可以实现串行通信功能。 本设计所选用的MSP430F169 芯片包含两个 USART 模块（ USART0 和 USART1）。 电平转换 在不同的数字系统中，其电平标准是不同的。 该设计中就包括了 TTL 电平标准和 RS232 电平标准，要实现两个标准的正常通信，必须进行电平转换。 该设计采用使用简单的 SP3222E 芯片。 一片 SP3222E 芯片可完成 2 路 TTL/CMOS ～ RS232 的电平转换和 2 路RS232 ～ TTL/CMOS 的电平转换。 本系统使用 MSP430 的 UART0 进行数据的传送，要使用 UART0 需要对它做一些基本的设置，这个跟其他的 MCU 也差不多，主要就是波特率，数据格式， MSP430的波特率发生器还有一个修正器，以减小波特率和实际传送数据速度的误差，我们选择波特率工作在 115200bps（考虑到需要较快的传输输率）， 8 位数据位 ,1位停止位，表示不使用奇偶校验，停止位是一位。 在实际设计中把 UART0 设置好以后，就把数据写入 SBUF 里面，让串口把数据发送出去。 本 数据传输模块采用RS— 232 通信方式，实现与 PC 机以及其他设备的通信。 利用 MSP430F169 的两个 USART 模块，即 USART0 和 USART1 实现与 PC 以及其它单片机的异步数据传输。 在这个系统中使用 RS－ 232 异步通讯，主要从以下几方面予以考虑： 1) 传送数据的流量不太大， RS－ 232 很合适。 2) 需要传送数据的距离比较近，工作环境也比较好，没有强烈的电磁干扰，所以使用异步的方式进行传送。 3) 主要还考虑到实现的难易程度，在这么多种方式中 RS－ 232 异步方式是最简单的，而且其电平转换芯片也比 较便宜。 串口通讯介绍 数据传输有两种基本方式 :并行通信和串行通信。 并行通信比较简单，根据 CPU 字长和总线特点以及外设数据的宽度可分为不同位数的并行通信，如 8 位并行通信、 16 位并行通信等。 并行通信的特点是数据每一位被同时传输出去或接收进来。 与并行通信不同，串行通信其数据传输是逐位传输的，因而相同条件下，比并行通信传输速度要慢。 虽然串行通信较并行通信慢，但采用串行通信，不管发送或接收的数据位数是多少，最多只需两根导线，其一用于发送，另一根用于接收。 根据串行通信的不同工作方式，还可将发送接收线合二 为一。 在多字节数据通信中，串行通信与并行通信相比工程实现上造价低得多。 因此，串行通信已被越来越广泛地采用。 尤其是，串行通信通过在信道中设立调制解调器中继站等，可使数据传输到地球的每个角落。 目前，飞速发展的计算机网络技术 (世界网、城市网、局域网 )均为串行通信。 串行传输有三种基本方式 :单工 (Simplex)，半双工 (Half Duplex)和全双工 (Full Duplex).串行通信有两类 :异步串行通信和同步串行通信。 通讯设计 由于考虑到本测试仪与 PC 实现通信的同时要与别的 各种设备 实现通信，也就是说本测试仪要控制 PC 与其他 各种设备 的通信，并且可以方便测试仪实现自我通信，所以本设计中采用了两个 RS－ 232 异步通讯模块，并且 232 座一个采用9针，一个 9孔。 此外，理论上升压电容的选取是按图 3— 8 上的 ，但我们在实际电路中选用 1μF 电容， ，串口通讯有时会不毕业设计（论文） － 15－ 正常。 串口通信电路图如图 2— 5所示。 电路中的电容 C1 C22 组成本模块的滤波电路。 在本设计中，利用 MSP430F169 单片机中的 A/D 转换器对 AD 输入口的被测信号实现模 /数转换，转换的结果存储在 MSP430F169 内部的 RAM 中，显示时，经MSP430F169 的 RS— 232 通信模块将 MSP430F169 中储存的数字信号传送给 PC，然后由 PC 机上的上位机软件进行 D/A 模拟转换，并显示出来。 162738495J8VDDEN1C 1 +2V+3C 1 4C 2 +5C 2 6V7D O U T 28R I N 29R O U T 210NC11D I N 212D I N 113NC14R O U T 115R I N 116D O U T 117GND18V C C19P W R D O W N20U4S P 3 2 2 2 E162738495J6( S E R I A L 1 )( S E R I A L 0 )1122C 1 31 U FC 1 21 U FC 1 41 U FC 1 51 U F C 1 8104C 2 21 0 u F / 1 6 VP 3 .5P 3 .4P 3 .6P 3 .7 图 2— 5 串口通信电路 LCD 点阵显示电路 由本设计的显示要用到较多的汉字，并且考虑到更好的人机对话所以选用LCD12864BSBO 点阵作为显示。 LCD 点阵 LSD12864 BSBO 特性： LSD12864BSBD 是一低功耗的点阵图形式 LCD 模块。 其特性如下： 显示格式： 128 点（列 ） 64 点（行）。 显示类型： STN 黄绿模式、半反半透、 6:00 视角、正向显示。 驱动方式： 1/64 占空比。 易与 16 位的 MPU 相连。 多功能指令。 加电自动复位。 控制芯片： KS0107B、 KS0108B。 EL背光源： AC 110V、 400HZ。 工作电压：＋ ?。 LSD12864BSBD 可以直接跟 MSP430 连接，无需经外电路电平转换，简化了外围电 路，节省了电路板有限的空间资源。 其中， LCD 的 1 20 两个引脚是悬空的。 这两个引脚是用来控制背光 LED 的亮与灭，由于这里没有用到背光 LED 也就省去了这两个引脚。 实际中 LCD 供电为 （跟单片机电源一样），经 LCD 内部升压后， 18 脚输出 电压，通过外接的可变电阻 R3 来调节 3 脚的电压，从而达到控制 LCD 显示对比度的作用。 注意： LCD 在调试时，应当先把可变电阻 R3调到最右端，也就是输入电压最低，以防止输入电压过高，烧坏 LCD。 MSP430 多功能测试仪设计 － 16－ LSD12864BSBD 与 MSP430 具体的连接关系如下： —— 4； —— 5； —— 6； —— 7； —— 8； —— 9； —— 10； —— 11； —— 12； —— 13； —— 14； —— 15； —— 1。