msp430f149单片机
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msp430f149技术资料
MSP430是德州公司新开发的一类具有16位总线的带FLASH的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐.它采用16位的总线，外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器。
具有统一的中断管理，具有丰富的片上外围模块，片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟，支持8M的时钟。
由于为FLASH型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw左右的功耗(电流为14mA左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合与做手柄之类的自动控制的设备.我们相信MSP430单片机将会在工程技术应用中得以广泛应用,而且,它是通向DSP系列的桥梁,随着自动控制的高速化和低功耗化，MSP430系列将会得到越来越多人的喜爱。
第三章MSP430F149 资源的应用介绍及开发第一节中断介绍及存储器段介绍中断在MSP430中得以广泛的应用，它可以快速进入中断程序，之后返回中断前的状态，其时序为：PC执行程序中断允许置位SR中的GIE置位 EINT（中断开）中断到，中断标志位（IFG）置位从中断向量表中读取中断程序的入口地址，进入中断程序执行中断程序中断允许位复位 RETI中断返回回到原来地址。
具体应用将会在应用程序中的到应用。
有关中断源和中断优先级及中断允许位、中断标志位在参考资料1上有详细介绍。
MSP430单片机的片上存储器共为64K，表示为图：第三节 P 口MSP430F149有6个8位的P口，其中P1、P2口占两个中断向量，共可以接16 个中断源，还可以直接利用 P口的输入输出寄存器，直接对外进行通信。
MSP430F149中文资料--部分
基于MSP430F149的GPS
(芯片篇)
1、系统功能框图
2芯片资料：
MSP430F149：
低电源电压范围：1.8~3.6V
超低功耗：待机模式：1.6uA 关闭模式(RAM保持)：0.1uA 活动模式：280uA at 1MHz，2.2V
5种省电模式
6us内从待机模式唤醒
16位RISC结构，125ns指令周期
带内部参考，采样保持和自动扫描特性的12位A/D转换器
有7个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_B 有3个捕获/比较寄存器的16位定时器Timer_A
片内集成比较器
串行在线编程，无需外部编程电压，安全熔丝可编程代码保护.
器件系列包括：–MSP430F133：8KB+256B闪速存储器，256B的RAM –MSP430F135：16KB+256B闪速存储器，512B的RAM –MSP430F147，MSP430F1471：32KB+256B闪速存储器，1KB的RAM –MSP430F148， MSP430F1481：48KB+256B闪速存储器，2KB的RAM –MSP430F149， MSP430F1491：60KB+256B闪速存储器，2KB的RAM
可用封装：64脚方形扁平封装(QFP).
功能框图。
第一章 MSP430F149简介
第一章MSP430单片机简介本章主要内容：一、MSP430单片机是什么以及它的特点；二、MSP430单片机的结构；本章重点内容：MSP430单片机的结构§1.1MSP430系列单片机MSP430系列单片机是美国TI公司1996年推出的一种16位超低功耗单片机，由MSP430单片机CPU和针对不同应用而配置的外设模块构成。
MSP430F149单片机主要特点：超低功耗RAM保持模式耗电：0.1uA实时时钟模式耗电：0.8uA全速模式耗电：250uA/MIPS五种省电模式：LPM0：CPU、MCLK禁止LPM1：CPU、MCLK禁止，若DCO未用则DC发生器禁止LPM2：CPU、MCLK、SMCLK禁止，若DCO未用则自动关闭LPM3：CPU、MCLK、SMCLK、DCO禁止，DC发生器禁止LPM4：CPU、MCLK、SMCLK、ACLK、DCO禁止，DC发生器禁止从待机模式唤醒时间：6us16位RISC，125ns指令周期12位ADC，带内部参考源、采样保持双12位DAC16位定时器Timer_A，带3个捕获/比较寄存器16位定时器Timer_B，带7个捕获/比较寄存器片内比较器A串行在线编程，无需外部编程电压，可编程的保密熔丝代码保护2个异步串行通信接口（USART0,USART1）§1.2MSP430F149单片机结构一、MSP430x14x单片机结构框图如图1-1所示，构成模块有：1、系统时钟振荡器：产生3个时钟信号ACLK、SMCLK、MCLK；2、60KB Flash代码存储器；3、2KB RAM数据存储器；4、8通道12位ADC，转换时间小于10us；5、具有中断功能的P1、P2口；6、普通I/O口P3~P6；7、16位定时器Timer_A，带3个捕获/比较寄存器8、16位定时器Timer_B，带7个捕获/比较寄存器9、片内比较器A、16位看门狗定时器、硬件乘法器10、2个异步串行通信接口（USART0,USART1）11、JTAG调试仿真模块12、16位的CPU二、MSP430x14x单片机封装引脚图如图1-2所示，MSP430x14x单片机芯片总共有64个引脚。
第2章MSP430F149单片机基础知识
2．2 Flash操作 2．2．1 存储空间组织 存储器中的数据： 字节数据可以定位在偶 地址或奇地址； 字数据定位在偶地址： 低字节在偶地址，高字节 在下一个奇地址。
片内RAM、FLASH组织
其余空间：0~200h用于外围接口及部件的地址
2．2．2 Flash操作
Flash存储器： Flash存储器分为信息Flash和程序Flash 以MSP430F449为例： 信息Flash的地址为1000h～10FFh（256字节），程 序Flash的地址为1100h～FFFFh（60K）。 从硬件和功能上来说，信息Flash和程序Flash没有本 质的不同，程序首地址可以是1100h，也可以是1000h； 信息也可以放在1000h～FFFFh的任何位置。
ROM 0FF16h 0FF14h 0FF12h 00000h 4AEBh 0xxxxh PC
0FA34h 0FA32h 0FA30h
0xxxxh 05BC1h 0xxxxh
寄存器 R10 R11 0FA33h
002A8h 002A7h
0xxh 012h 0xxh
002A8h 002A7h 002A6h
//定义Flash 写操作安全值（高位0xA5）
//定义Flash 段擦除允许位（低位0x02）
#define LOCK
(0x0010)
//擦除锁存位，Lock = 1：Flash被锁存(只读)
char *addr； addr = 0xA000；
//申明地址指针变量 //指针指向0xA000
while(FCTL3 & BUSY){} //测试等待BUSY复位位 FCTL1 = FWKEY + ERASE； //允许FLASH段擦除 FCTL3 = FWKEY； //清楚写锁存位 for(addr =(char *) 0xA000；addr<(char *)0xB000； addr += 0x200) *addr = 0；
MSP430F149单片机BSL编程说明
MSP430F149单片机BSL编程说明1、安装USB驱动程序首先安装USB驱动程序，安装完成后在Windows的设备管理器中查看串口序号。
2、在BSL编程软件中选择串口，并做相应设置按照串口序号，选择COM3，BSL编程软1贴图如下：BSL编程软2贴图如下：（先点击“SETUP”设置，然后，点击“AUTO”编程）3、用IAR编译器生成TI-TXT编程文件TI－TXT文件是TI公司为MSP430单片机定义的一种编程代码格式，其内容为纯文本格式，使用任何文本编辑器都能对其进行阅读，可按照以下方式生成TI－TXT文件： 打开一个工程之后，点击菜单Project>Options..>Linker>Output>Format>Other>Output 一栏中选择“Msp430-txt”即可，重新编译后生成的txt文件将出现在你的工程路径下的\debug\exe或者\release\exe 目录下。
4、BSL编程跳线连接方法BSL编程的时候，把J4的1-3、2-4用跳线短接，把J3的3-5、4-6用跳线短接，参见下图，然后用USB线和PC机连接好，打开上位机编程软件，参见第二步“在BSL编程软件中选择串口，并做相应设置”，点击相应的按钮，即可进行相应的操作。
注意，如果使用串口通信，要把J4的1-3、2-4上的跳线断开，并把J3的1-3、2-4用跳线短接，即可实现和PC机的串行通信。
其他相关知识点1、JTAG、BSL、熔丝JTAG接口能够访问MSP430单片机内部所有资源，通过JTAG 可以对芯片进行程序下载、代码调试、内存修改等等，通过JTAG还能烧断加密熔丝，熔丝一旦被烧断，JTAG接口绝大部分功能失效，就再也不能通过它进行编程了。
2、BSL接口的功能BSL接口是利用芯片内部驻留的bootloader 程序实现的自编程，通过特定的时序使得CPU 进入bootloader代码断，然后利用每个MSP430芯片内部都有的Timer_A构成一个软件串口来与上位机通讯，这样可以将代码下载到芯片内部。
第四章 MSP430F149看门狗定时器
程序如下：
#include <msp430x14x.h> void main(void) {
WDTCTL=WDT_ADLY_1000;//1000ms 定时 //WDT_ADLY_1000=WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL
P6DIR |=BIT0;//P6.0 输出 P6OUT |=BIT0;//P6.0 输出高电平关闭 LED 灯 IE1 |=WDTIE;//允许 WDT 中断 _EINT();//开放系统中断 while(1) {
例：设置看门狗间隔定时器模式，选择 ACLK（32768Hz）时钟源，定时 1s。
WDTCTL=WDTPW + WDTTMSEL + WDTCNTCL + WDTSSEL;
口令
定时工作模式 清除计数器
选择 ACLK
思考：
选择 ACLK（32786Hz）时钟源，定时 250ms/16ms/1.95ms，如何设置 WDTCTL？
说明：
WDTPW——口令，固定格式。
WDTCNTCL——计数器清零
WDTCTL.2(WDTSSEL)——WDTCTL 第二位时钟源选择位，
0：选择 SMCLK
1：选择 ACLK
WDTISx——定时间隔选择控制位，T 为时钟源时钟周期。
WDTISx=00，定时间隔 T×215 WDTISx=01，定时间隔 T×213
2、IE1 中断使能寄存器 1
7
6
5
4
3
2
1
0
NMIIE
WDTIE
rw-0
rw-0
NMIIE：非屏蔽中断允许控制位。
NMIIE=0，禁止 NMI 中断
#include <msp430x14x.h> void main(void) {
WDTCTL=WDT_ADLY_1000;//1000ms 定时 //WDT_ADLY_1000=WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL
P6DIR |=BIT0;//P6.0 输出 P6OUT |=BIT0;//P6.0 输出高电平关闭 LED 灯 IE1 |=WDTIE;//允许 WDT 中断 _EINT();//开放系统中断 while(1) {
例：设置看门狗间隔定时器模式，选择 ACLK（32768Hz）时钟源，定时 1s。
WDTCTL=WDTPW + WDTTMSEL + WDTCNTCL + WDTSSEL;
口令
定时工作模式 清除计数器
选择 ACLK
思考：
选择 ACLK（32786Hz）时钟源，定时 250ms/16ms/1.95ms，如何设置 WDTCTL？
说明：
WDTPW——口令，固定格式。
WDTCNTCL——计数器清零
WDTCTL.2(WDTSSEL)——WDTCTL 第二位时钟源选择位，
0：选择 SMCLK
1：选择 ACLK
WDTISx——定时间隔选择控制位，T 为时钟源时钟周期。
WDTISx=00，定时间隔 T×215 WDTISx=01，定时间隔 T×213
2、IE1 中断使能寄存器 1
7
6
5
4
3
2
1
0
NMIIE
WDTIE
rw-0
rw-0
NMIIE：非屏蔽中断允许控制位。
NMIIE=0，禁止 NMI 中断
MSP430F149中文资料
MSP430单片机的开发及应用设计人：陈小忠西安邮电学院电子信息工程系电子0002班西安邮电学院63# 7100612003年7月目录第一章概述第二章MSP430 F149语言介绍第一节开发环境及程序下载第二节语言介绍第三章MSP430F149 资源的应用介绍及开发第一节中断介绍及存储器段介绍第二节硬件乘法器第三节P口第四节定时器及数模转换第五节时钟模块第六节USART通信模块第七节比较器第八节模数转换第四章MSP430F149开发板的介绍及测试第一节模数转换模块第二节传感器模块第三节外存和实时时钟模块第四节485和232模块第五节电源管理模块及晶振模块第六节PWM波形滤波第一章概述MSP430是德州公司新开发的一类具有16位总线的带FLASH 的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐.它采用16位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART 通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟,支持8M 的时钟.由于为FLASH 型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG口直接和FET(FLASH EMULATION TOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw左右的功耗(电流为14mA左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合与做手柄之类的自动控制的设备.我们相信MSP430单片机将会在工程技术应用中得以广泛应用,而且,它是通向DSP系列的桥梁,随着自动控制的高速化和低功耗化 ,MSP430系列将会得到越来越多人的喜爱.通过两过多月的毕业设计,我对MSP430有了初步了解,对内部的硬件资源和自身的汇编语法进行了实验,并开发了一个应用板,并进行了调试.鉴于时间和能力有限,没能对所有的应用一一实验.第二章 MSP430 F149语言介绍MSP430是德州公司的新产品,有独特的开发环境和自身语言,下面是我在毕业设计中对F149的开发环境熟悉中遇到的一些问题的处理和汇编语言的用法及程序中遇到的问题的体会.第一节开发环境及程序下载1.开发环境:在EW23环境下进行编程,汇编,连接,在C—SPY环境下进行调试,下载是在连接之后,调试之前,通过计算机的串口下载的.关于环境的操作,可以参考有关资料,其中可能遇到的问题及解决方法有:(1) .汇编是对源程序而言的,因此必须打开一个源文件才能汇编,而连接是对一个工程文件而言的,连接是对工程文件的所有源代码(包括多个源文件)和数据的定位,因此连接必须打开一个工程文件才能连接.(2) 连接中必须将库文件的路径改正确,且必须选定C—SPY的驱动方式,即在project中的options的xlink的include下修改(先选中)xcl的库路径为$TOOLKIT_DIR$\icc430\msp430F149A.xcl ,选择C—SPY 的驱动drive为simulator或FLASH EMULATION TOOL ,当没连接430片子时可以选simulator,当连接430片子时,选 FLASH EMULATION TOOL进行在线下载调试.(3) 由于430支持汇编语言和C语言两种语言,因此可以在一个工程文件中同时用两种语言,但建议用汇编语言,因为便于在调试时寻找逻辑和指令的联系及地址的定位正确与否.(4) 在在线的C—SPY 的调试中,单步需要将Control的Reatime前的勾取消才能进行单步测试.(5) 在线调试时,不能将58 管脚（复位/非屏蔽中断）外部变高,否则,会强制退出调试环境.2.程序下载原理及脱机工作原理:程序的在线调试是通过JATG口和F149片子的 RST、TCK、TDI、TDO、TMS引脚按一定的时序串行的传递程序代码和数据的,调试指令的命令传递都是通过这些数据线和控制线传递的,下载时序可参见资料1,其中的地址0FFFEH为复位向量的地址,它是程序遇到非屏蔽中断和程序启动的首要地址,地址中存放的是程序段开始的首地址,因此必须把程序段的首地址标号表示在中断向量中或程序伪指令的开头位置,否则,连接时将会出错,具体的表示方法在下一节中表示.程序的下载和在线调试的电源是通过计算机在JATG提供的,不须另外给加电源.脱机工作时,是将F149的电源线上电,此时的复位时序同下载后在线复位的时序一样,只是时钟是通过F149内部时钟DCO提供的,上电后,程序将复位向量0FFFE中的地址装入PC,PC开始从程序段的首地址开始执行.脱机工作启动不需要任何操作,只需上电即可,电压要大于1.8v,一般取3v左右,另外,在脱机工作时,可以给RST端口加一个低电平脉冲以复位从程序开始重新执行.第二节指令介绍MSP430有自身语言,汇编语言也不同于其他类型的单片机,伪指令也是变幻魔测,但又很重要,下面是我毕业设计的一些尝试、出问题的地方.也可参见资料。
MSP430F149开发板套件用户手册
联系人：黄先生 电 话：13638654514 Q Q：50924175 E -- Mail： dr ago nhzw@163. co m
技术支持： 论 坛 ： ht t p: // www. smar t - dz. cn/ bbs QQ 群：57829880
斯玛特精品电子工作室
目录
一、可选套件 ........................................................................................... 4 二、产品介绍 ........................................................................................... 7
斯玛特精品电子工作室
一、可选套件
图 1 MSP430F149 开发板和 LCD1602 字符液晶
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图 2 MSP430F149 开发板和 LCD12864 图形液晶
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15) 一个红外线遥控接口：红外线遥控解码实验；
16) 24C16 串行 EEPROM：可以进行 SPI EEPROM 读写实验；
17) 一个 DS1302 时钟芯片：实现实时时钟实验；
18) DS18B20 单总线数字温度传感器：可以用单片机控制它来测量温
度；
19) 一个 nRF905 接口；nRF905 通过 SPI 接口实现无线收发实验；
仿真器； 5) 复位按钮：用于手工复位单片机 6) IO 扩展口：两组 25*2 排针扩展口，引出单片机 P1~P5 全部 I/O 引
脚； 7) CR1220 3V 电池（开发板反面）：为时钟芯片提供电源，保证掉电
基于MSP430F149单片机的电子血压计设计
基于MSP430F149单片机的电子血压计设计测量血压的传统仪器是机械式水银血压计，血压计近几年才在市场上浮现。
电子血压计与传统血压计相比，虽然操作容易、用法便利，但精确性、稳定性往往不太抱负。
本设计力求精确、稳定，以适用于老年人或病人随时监测自己血压状况及临床医学检测。
2 系统的硬件设计本设计采纳Motorola公司的MPX53GC硅压式和TI公司F149为主要器件，构成电子血压计，系统构成1。
系统由、传感器、液晶、操作面板、充放气控制、气泵和蔼阀、蜂鸣器、存贮器、电源等部分构成。
2.1 微处理器的挑选单片机是囫囵系统的大脑，它不仅要对系统进行监控、对数据举行运算处理，而月.要通过对测量结果的判定调节硬件的参数;使系统能够自动调整在最佳的工作状态，具有一定的智能性。
按照系统的设计要求，选用TI公司的MSP430F1 49单片机。
MSP430内嵌12，它是12位的A/D模数转换器，具有高速、通用的特点。
ADC12可对8个外部模拟信号之一或4个内部之一作转换。
ADC12具有通用的采样/保持电路，给用户提供了采样时序的各种挑选。
MSP430F149单片机则能很好满足系统设计的要求。
2.2 传感器电路设计MPX53GC是Motorola X型传感器，该类传感器价格低廉、线性优良、噪声小、响应快速，并且在恒流源供电的状况下具有温度白补偿挣陛。
传感器电路的组成2所示，的输出信号先经过滤波电路，然后举行放大，同时单片机 MSP430F149将产生1：10脉宽控制锯齿波发生器，产生锯齿波与经过处理的压力信号相比较，将电平信号转换为脉宽信号。
单片机MSP430F149测量脉宽，然后经过相应的运算处理转换为收缩压(SP)、舒张压(DP)、平均压(MP) 。
2.3 滤波电路设计在血压测量过程中，因为传感器MPX53GC输出的信号极其微弱，而且混有高频噪声，假如电路设计不合理，微弱的信号就会被噪声沉没。
因此在每一级放大电路中，都应有相应的噪声滤除或抑制电路，此外要尽量的消退分布与分布的耦合，在须要处举行屏蔽。
MSP430F149介绍文档
P3SEL &= ~BI4; //选择P3.4作为普通I/O口功能
P3DIR |= BIT4; //将P3.4设置为输出方向
P3OUT |= BIT3; //使P3.4输出高电平（实验板上初始化灯的状态为熄//灭）
while(1) {
P3OUT ^= BIT4; //灯的状态取反
Delay(); //调用延时子程序
}
}
/*******以下是一个不精确的延时子程序****(i=0;i<1000;i++)
for(j=0;j<110;j++);
}
将该程序烧入MSP430测试，看现象。
开发板给出的源码程序通常使用以下程序作为延时程序
i=50000;
do(i--);
while(i!=0);
课程入门介绍
MSP430引脚介绍（芯片图参考数据手册第3页）
58脚RST/NMI为430单片机的复位引脚（低电平有效）。
1脚DVCC，63脚DVSS为数字电源接口。
64脚AVCC，62脚AVSS为模拟电源接口。
注意：MSP430系列单片机的供电电压为1.8V~3.6V。
说明（在MSP430小系统中数字电源地与模拟电源地必须通过0欧电阻连接起来以防止数字电路产生的高频信号对模拟电路造成影响）
54脚TDO/TDI，55脚TDI/TCLK，56脚TMS，57脚TCK为JTAG接口（同时拥有仿真器和编程器的功能），用于下载程序并实现硬件在线仿真。
具体引脚功能参考《MSP430英文数据手册.pdf》8页
I/O口的操作
P1~P6的公有寄存器位为PXSEL，PXDIR，PXOUT，PXIN。
其中P1，P2相对于P3，P4，P5，P6还多出了3个寄存器PXIE，PXIES，PXIFG，这三个寄存器是用于设置开启P1，P2的外部触发中断使用的（其中X可以为1，2，3，4，5，6）。
P3DIR |= BIT4; //将P3.4设置为输出方向
P3OUT |= BIT3; //使P3.4输出高电平（实验板上初始化灯的状态为熄//灭）
while(1) {
P3OUT ^= BIT4; //灯的状态取反
Delay(); //调用延时子程序
}
}
/*******以下是一个不精确的延时子程序****(i=0;i<1000;i++)
for(j=0;j<110;j++);
}
将该程序烧入MSP430测试，看现象。
开发板给出的源码程序通常使用以下程序作为延时程序
i=50000;
do(i--);
while(i!=0);
课程入门介绍
MSP430引脚介绍（芯片图参考数据手册第3页）
58脚RST/NMI为430单片机的复位引脚（低电平有效）。
1脚DVCC，63脚DVSS为数字电源接口。
64脚AVCC，62脚AVSS为模拟电源接口。
注意：MSP430系列单片机的供电电压为1.8V~3.6V。
说明（在MSP430小系统中数字电源地与模拟电源地必须通过0欧电阻连接起来以防止数字电路产生的高频信号对模拟电路造成影响）
54脚TDO/TDI，55脚TDI/TCLK，56脚TMS，57脚TCK为JTAG接口（同时拥有仿真器和编程器的功能），用于下载程序并实现硬件在线仿真。
具体引脚功能参考《MSP430英文数据手册.pdf》8页
I/O口的操作
P1~P6的公有寄存器位为PXSEL，PXDIR，PXOUT，PXIN。
其中P1，P2相对于P3，P4，P5，P6还多出了3个寄存器PXIE，PXIES，PXIFG，这三个寄存器是用于设置开启P1，P2的外部触发中断使用的（其中X可以为1，2，3，4，5，6）。
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基于MSP430F149单片机的实验系统设计本课题在对MSP430F149单片机了解学习的基础上，研究了基于MSP430F149单片机的实验系统设计，包括单片机的外部接口电路硬件设计和软件开发。
本课题具体完成了以下几方面内容。
1．理论知识的学习。
学习MSP430F149单片机的内部结构、特点和应用，查阅相关芯片的数据手册，了解各模块电路芯片的工作原理。
2．设计MSP430F149单片机的各种接口电路。
确定各模块的外围接口电路，包括A/D转换、D/A转换、键盘接口、数码管显示、温度传感器、实时时钟、非易失性存储器、液晶显示、串行通信等。
3．学习并使用protel 99SE软件绘制电路原理图、PCB板，制作印制电路板。
学习MSP430单片机的集成开发环境，编写各模块的接口驱动程序。
4．下载调试各模块接口程序，完善各模块的功能。
系统硬件组成共包括九个模块，分别为MSP430F149单片机最小系统模块，4路A/D转换模块，D/A 转换模块，键盘数码管显示模块，温度传感器模块，实时时钟模块，非易失性存储器模块，液晶显示模块，2路串口通信接口模块。
系统软件组成为各个功能模块程序设计，包括七个部分，分别为A/D转换程序，温度传感器显示当前环境中的温度，用液晶来显示实时时钟，通过串口向单片机发送字符，单片机又发回字符给电脑，D/A输出方波，非易失性存储器的读写。
系统结构如图2-1所示。
图2-1 系统组成结构其中，本课题外接模块设计中具有I2C总线接口的电路有温度传感器模块、实时时钟/日历模块、非易失性存储器模块，组成结构如图2-2所示。
图2-2 I2C总线接口模块本课题设计的基于MSP430单片机的实验系统提供MSP430F149芯片，一路LED灯，I2C总线接口的温度传感器芯片LM75，实时/日历时钟芯片PCF8563，16384（16K）字节EEPROM的非易失性存储器芯片AT24C128，汉字图形点阵液晶显示模块RT12864，串行接口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片HD7279A，带有缓冲基准输入（高阻抗）的10位电压输出数字-模拟转换器芯片TLC5615，双串口电平转换芯片SP3223，JTAG并口仿真器。
本课题设计的实验系统用于实践教学，能够完成的实验如下所示。
1．LED闪烁实验。
2．测量输入信号的频率。
3．输出PWM信号。
4．A/D转换实验。
5．数码管显示LM75温度实验。
6．数码管显示PCF8563实时时钟实验。
7．24C128 I2C存储器读写实验。
8．液晶显示LM75温度实验。
9．液晶显示PCF8563实时时钟实验。
10．TLC5615 DA转换实验。
11．UART0串口通信实验。
12．UART1串口通信实验。
第一章硬件设计1.1硬件总体设计本系统的硬件共分为八个部分：单片机及其外围电路，键盘数码管显示电路，温度传感器电路，串行通信电路，非易失性存储器电路，液晶显示电路，实时时钟电路，D/A转换电路。
硬件总体结构如图3-1所示。
图3-1 硬件总体结构其中主控模块为MSP430F149单片机，每个子模块都与单片机有相应接口相连。
温度传感器电路感测环境中的温度、非易失性存储器电路中的数据、A/D转换模块采集到的数据传给单片机进行处理，在显示模块(HD7279，LED)上进行显示；单片机读取实时时钟的日期、时间在液晶显示模块上进行显示；D/A转换模块输出的模拟信号用示波器进行观察；单片机与PC机之间的数据传输通过SP3223电平转换实现。
1.2MSP430F149单片机最小系统单片机最小系统，是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。
对于MSP430系列单片机来说，最小系统应该包括：单片机、电源电路、时钟电路、复位电路、JTAG调试接口。
1．电源电路考虑到单片机部分和外接模块如串口通信、实时时钟、非易失性存储器、温度传感器的工作电压均为3.3V，而其他的外围器件模块如液晶显示、D/A转换芯片的工作电压为5V，本课题在电源电路的设计上使用的是直流5V电压源。
为使单片机和所有的外接模块都正常工作，就必须进行电压转换。
电源电路如图3-2所示。
图3-2 电源电路本课题设计的电源电路是以5V直流电压源Vcc为输入电压，Vcc经过电压转换芯片AS1117转换为3.3V。
当打开电源开关SW1时，5V电源指示灯D1亮，3.3V指示灯D2亮。
要求发光二极管的电流约为10mA，所以接510Ω电阻进行限流。
5V、3.3V电源均接2个电容进行电源稳压滤波，为系统提供稳定的电源。
2．时钟电路单片机各部件能有条不紊地自动工作，实际上是在其系统时钟作用下，由控制器指挥芯片内各个部件自动协调工作，使内部逻辑硬件产生各种操作所需的脉冲信号而实现的。
MSP430F149单片机的基础时钟，主要是由支持32768Hz低频晶体振荡器LFXT1、最高可达8MHz高频晶体振荡器LFXT2及内部数字控制振荡器DCO 组成[12]。
基本时钟模块的设计同时满足了低成本和低功耗的要求，当CPU和高频时钟都关闭的时候，电源仅保持基本时钟的运行，就可以在外部中断到达或者定时到达时唤醒系统。
当外部时钟源出现故障时，内部DCO可以在6us内快速打开并稳定运行，保证整个系统的稳定性。
这种多时钟源的设计解决了系统的快速处理数据的要求和低功耗要求的矛盾，通过设计多个时钟源或为时钟设计各种不同的工作模式，才能解决外部设备实时应用的时钟要求。
MSP430系列单片机提供三个时钟信号以供给片内各部分电路使用，这三个时钟源分别是：辅助时钟信号(ACLK)，来自32.768kHz晶振或者另一个外接高频晶振，一般用于低速外设；主时钟信号(MCLK)，CPU正常运行时使用的主时钟，一般由8MHz外接晶振提供；子系统时钟(SMCLK)，主要用于高速外围模块。
时钟电路如图3-3所示。
图3-3 时钟电路本系统中采用的是8M的晶体，该晶体两端分别连接到MSP430F149单片机的XT2IN、XT2OUT引脚，并且连接两个15pF的电容，使单片机能够正常工作。
3．复位电路在包含了控制器的电路系统中，都应有对应的复位电路，这样能使系统上电后很好地复位，使其处于稳定的运行状态。
单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性，因此复位电路的设计十分重要。
本课题设计的复位电路是通过手动控制按键，以防止程序跑飞或出错时让程序从头开始执行，达到纠正运行状态的目的。
复位电路如图3-4所示。
图3-4 复位电路由于MSP430F149单片机是低电平复位，在复位键未按下时，由于电容对直流电的阻隔作用，复位端口RST为高电平，因此单片机不执行复位功能；当按下复位按键K12时，回路3.3V、R9、K12、CP4、DGND导通，电容放电，此时单片机复位端口为低电平，进入复位控制状态，当释放按键K12时，由于电容的充电作用，复位端口的电位由低电平缓慢的上升到高电平，在未达到单片机规定的阈值之前，单片机均认为是低电平，保持复位状态，当电容充电完成后，复位端口为高电平，复位过程结束。
4．JTAG调试接口JTAG是一种所谓的边界扫描技术标准，它是为在线测试的需要而发展起来的针对芯片及线路板测试的接口技术。
它利用串行移位输入及输出的方式对芯片的输入端加载特定的代码序列，并获得输出端给定的响应序列。
电脑可通过JTAG 接口直接访问单片机内部的ROM，RAM及特殊寄存器资源，并可直接对内部FLASH进行在线编程，这样省却了使用编程器和仿真机，降低了开发成本并缩短开发周期。
MSP430系列单片机采用14针的JTAG调试接口。
JTAG调试接口电路原理图如图3-5所示。
图3-5 JTAG调试电路MSP430F149内部集成了JTAG模块，用户可以经过JTAG接口实现CPU程序仿真、在线调试功能。
JTAG接口的TDO，TDI，TMS，TCK，分别与MSP430F149单片机的54引脚TDO/TDI、55引脚TDI/TCLK、56引脚TMS、57引脚TCK相连。
整个调试过程，外部只需要一台能实现JTAG接口控制功能的主机即可。
1.3键盘数码管显示1.3.1器件选型在实际的单片机开发过程中，键盘和显示接口是必不可少的部分[13]。
以前比较常用的是利用可编程并行I/O接口芯片8255，可编程RAM/IO芯片8155实现键盘和显示部分的扩展，但利用上述芯片时，都必须增加一定的硬件，如8155必须扩充段驱动器和位驱动器，并且键盘都是动态扫描，扫描占用了CPU的处理时间，从而影响实时性。
而本系统采用的串行接口8位LED数码管及64键键盘智能控制芯片HD7279A。
HD7279A目前广泛应用于仪器仪表，工业控制器，条形显示器，控制面板等，具有如下特点。
1．串行接口，无需外围元件可直接驱动LED。
2．数据传送采用串行方式，大大减少了占用CPU的IO口数。
3．内部含有译码器，可直接接受BCD码或16进制码，并同时具有两种译码方式。
3.3.2 电路设计本系统中HD7279A电路原理图如图3-6所示，HD7279A是可同时驱动8位共阴式数码管（或64只独立LED）的智能显示驱动芯片，该芯片同时还可连接多达64键的键盘矩阵。
本系统设计中将HD7279A连接成3×4键盘，4个数码管显示，用于设计中的温度传感器的显示、外扩存储器读写显示、功能键的选择等。
(a) HD7279A外围电路(b) 数码管显示(c) 键盘接口电路图3-6 键盘数码管显示电路本课题中HD7279A芯片有四个引脚与单片机IO口相连，HD7279A的片选输入端/CS，时钟输入端CLK，数据输入端DATA，按键有效输出端/KEY分别连接MSP430F149单片机的IO端口中的P3.0，P3.1，P3.2，P3.3。
1.4温度传感器模块1.4.1器件选型温度传感器的类型，按照不同的分类标准有多种不同的分类。
按照一次测试得到的温度信息的多少分为点式温度传感器、分布式温度传感器和面温度传感器；按照输出信号的类型可分为模拟式温度传感器和数字式传感器；按照测试原理分为热电偶温度传感器、红外传感器、热电阻传感器等等[14]。
最先应用的传感器很多都是模拟方式的，诸如目前用的最多的PT电阻构成的温度传感器，以及热电偶传感器，都是将温度的变化转换为电阻的变化或者电压的变化，通过后续的调理电路，最终实现温度的检测。
这种测试的方法是最直接的测试方法，而且可以根据不同用户的要求构建不同的符合相应指标要求的系统，灵活性强。
但由于这种传感器输出信号小，并且为模拟信号，用户需要自己设计后续的电路，所以开发相对复杂，而且容易受到电干扰等的影响造成信号畸变。
基于这个问题的基础上，很多大公司开始开发了将调理电路集成到芯片内部，简化用户开发流程的芯片，这些芯片具有数字的接口，可以满足很多场合下用户的要求。