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前言 (1)一．设计任务 (2)二．设计内容 (2)三．MSP430最小系统制作 (2)1.1.1 MSP430最小系统设计整体框图 (2)1.1.2 MSP430最小系统设计原理图 (2)1.1.3 MSP430最小系统元件清单 (3)1.1.4 MSP430最小系统设计PCB图 (4)2.1 LCD12864液晶显示 (4)2.1.1 LCD12864液晶显示简介 (4)2.1.2 液晶引脚图 (5)四．传感器模块电路 (5)1. 光敏二极管 (5)1.1光敏二极管简介 (5)1.2 光敏二极管检测 (5)2. 红外避障模块 (5)2.1红外避障模块简介 (6)2.2模块接口说明 (6)3. TCRT5000寻迹模块 (7)3.1寻迹模块简介 (7)3.2应用场合 (8)3.3模块原理与应用 (8)4. 热敏传感器 (9)4.1热敏传感器简介 (9)4.25. 声音传感器 (10)5.1 声音传感器工作原理 (10)5.2 声音检测框图 (10)6. 步进电机 (11)6.1步进电机简介 (11)6.2步进电机特点 (12)6.3步进电机基本参数 (13)6.3.1空载启动频率 (14)6.3.2电机的相数 (14)6.3.3固有步距角 (15)6.3.4保持转矩 (16)6.3.5拍数 (16)6.3.6定位转矩 (16)6.3.7最大静转矩 (17)6.4工作原理 (18)7.角度传感器 (20)7.1 ADXL345连接方式 (21)7.2 I2C总线介绍 (21)7.3 SPI总线介绍 (22)7.4 I2C与SPI的区别 (23)8.超声波传感器 (23)8.1 主要参数 (24)8.2 实物图 (24)8.3 工作原理 (25)8.4 超声波传感器测距程序设计 (25)9.L298模块及直流电机驱动 (26)9.1 L298n电路原理图 (26)9.2 电路优化部分 (26)9.3 直流电机驱动 (27)五．设计总结 (27)前言MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。
《MSP430单片机最小系统搭建》任务书及设计指导书课程设计实验报告班级学号10移动专1姓名机械与电子信息学部计算机科学与技术教研室2012年12月《MSP430单片机最小系统搭建》任务书及设计指导书一、课程设计目的在课堂理论教学的基础上，通过课程设计和实验动手焊接电路，把MSP430F149 CPU与LED发光二极管，电源，晶体振荡器，键盘连接起来，组成MSP430F149单片机最小系统。
在焊接之前学会测量所使用的数字集成电路。
在组成MSP430F149单片机的基础上，使用C语言编写程序，编译，连接，下载目标码到MSP430F149最小系统，调试MSP430F149片内外围模块。
二、课程设计内容本课程设计包括如下几个部分：1、MSP430 CPU板及其焊接2．LED灯电路的制作3、电源电路的制作4、晶体振荡器电路制作5、键盘电路制作6、数码管显示7、键盘电路8、IAR Embedded Workbench IDE使用；MSP430F149最小系统的程序设计；软件下载、运行与调试9、书写课程设计报告三、课程设计指导1、课程设计MSP430单片机应用电路图阅读课程MSP430单片机应用电路图，明确LED发光二极管，电源，晶体振荡器，数码管，键盘各个部分的焊接内容，需要掌握的焊接要点。
2、元件和工具清单：每人元件和器件一套，器件有LED发光二极管，电源，晶体振荡器，数码管，键盘各个电路部分的电阻，电容，数字集成电路，晶体振荡器等元件和器件。
器件清单见附件1工具烙铁一把，共用斜口钳，剪刀，程序下载线。
设计内容及设计指导一、LED灯电路的制作1、要求：使用8个LED发光二极管与74HC573八位锁存器连接，再与MSP430端口P2的P2.0~P2.7连接。
通过程序控制使这八个LED发光二极管亮和不亮。
LED电路图如下：2、设计要点2.1使用数字万用电表测量和辨别LED发光二极管正级和负级，以便连接电路。
单片机芯片配以必要的外部器件，一般包括电源供入及电源开关、复位电路、晶振、输入输出电路等就能构成最小系统。
MSP430F149芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器，有60KB+256字节FLASH，2KBRAM，包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获／比较寄存器和PWM 输出的16位定时器、带7个捕获／比较寄存器和PWM输出的16位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位A／D转换器、2个串行通信接口等模块。
MSP430F149芯片具有如下特点：1)功耗低：电压2．2V、时钟频率1MHz时，活动模式为200μA；关闭模式时仅为0．1A，且具有5种节能工作方式。
2)高效16位RISC-CPU，27条指令，8MHz时钟频率时，指令周期时间为125ns，绝大多数指令在一个时钟周期完成；32kHz时钟频率时，16位MSP430单片机的执行速度高于典型的8位单片机20MHz时钟频率时的执行速度。
3)低电压供电、宽工作电压范围：1．8～3．6V；4)灵活的时钟系统：两个外部时钟和一个内部时钟；5)低时钟频率可实现高速通信；6)具有串行在线编程能力；7)强大的中断功能；8)唤醒时间短，从低功耗模式下唤醒仅需6μs；9)ESD保护，抗干扰力强；10)运行环境温度范围为-40～+85℃，适合于工业环境。
MSP430系列单片机的所有外围模块的控制都是通过特殊寄存器来实现的，故其程序的编写相对简单。
编程开发时通过专用的编程器，可以选择汇编或C语言编程，IAR公司为MSP430系列的单片机开发了专用的C430语言，可以通过WORKBENCH和C-SPY直接编译调试，使用灵活简单。
1 系统总体设计最小系统是由保证处理器可靠工作所必须的基本电路组成的，主要包括电源电路、时钟电路、复位电路、通信接口电路、数据存储电路组成，其硬件框图如图1所示。
查看原图（大图）1．1 电源电路本系统需要使用+5V和+3．3V的直流稳压电源，其中MSP430Fl49及部分外围器件需要+3．3V电源，另外部分需要+5V电源。
第八章MSP430F249单片机最小系统8.1 MSP430单片机下载方式当单片机程序利用IAR开发环境编译和proteus仿真通过以后，还需要把程序生成的二进制代码烧录进单片机内部闪存中运行，这个过程称为下载或者编程。
MSP430单片机支持多种FLASH编程方法：BSL和JTAG。
其中BSL是启动加载程序(BootStrap Loader)的简称，该方法允许用户通过标准的RS-232串口访问MSP430单片机的FLASH和RAM。
在单片机的地址为(0C00H-1000H)的ROM区内存放了一段引导程序，给单片机的特定引脚加上一段特定的时序脉冲，就可以进入这段程序，让用户读写、擦除FLASH程序。
通过BSL无条件擦除单片机闪存，重新下载程序，还可以通过密码读出程序。
另外一种下载程序的方式为JTAG(Joint Test Action Group ，联合测试行动小组)，JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试。
JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP（Test Access Port，测试访问口），通过专用的JTAG 测试工具对内部节点进行测试。
目前大多数比较复杂的器件都支持JTAG 协议，如ARM 、DSP 、FPGA 器件等。
标准的JTAG 接口是4 线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。
目前JTAG 接口的连接有两种标准，即14 针接口和20 针接口，MSP430单片机使用的是14针的接口，其定义分别如表8-1所示。
8.2 BSL编程器原理启动程序载入器(BootStrap)是一种编程方法，允许通过串行连接和MSP430通讯，在Flash Memory 被完全擦除时也能正常工作。
MSP430的启动程序载入器(Bootstrap)在单片机正常复位时不会自动启动，当需要对单片机下载程序代码时候，对RST/NMI和TEST引脚设置特殊的顺序。
430F149最小系统板结构图
最小系统图：
MSP430F149引脚图：
1、左上角+5V用来给最小系统供电；本模块提供两组+5V，目的是
用户外设供电可以从这里引出。
左边排针比右边多一组，一方面可以从底板引电源，另一方面为了便于区分，可以防止插反。
2、J3（VCC SEL）用来选择JTAG引脚的第2脚电源，短接J3，表示从系统板引电源，拔掉跳线J3，从计算机并口或USB口引电源。
有些计算机的并口不能提供可靠的电源，因此需要短接J3。
3、JP1、JP2为MSP430F149所有引脚说明，做外设连接的时候，可以参考上面MSP430F149芯片管脚图与系统板结构图。
目录摘要 (2)绪论 (3)1、电子系统设计任务书 (4)2、总体方案设计 (5)2.1设计要求 (5)2.2选题背景 (5)2.3设计方案选择及论证 (6)2.3.1芯片方案一 (6)2.3.2芯片方案二 (6)2.3.3传感器方案一 (7)2.3.4传感器方案二 (7)3、系统硬件设计 (7)3.1硬件总体框图 (7)3.2主要器件介绍 (8)3.2.1 MSP430F149单片机 (8)3.2.2 AD590传感器 (10)3.3 设计过程论述 (12)3.3.1 设计原理分析 (12)3.3.2 软件程序设计 (14)3.3.3 数据分析计算 (15)3.3.4 硬件调试 (15)3.4 设计结果分析及总结 (16)3.4.1 设计结果分析 (16)3.4.2 设计总结 (16)4、致谢 (17)5、附录 (18)5.1 附录一（PCB图） (18)5.2 附录二（实物图） (19)5.3 附录三（程序） (19)6、参考文献 (21)摘要为了完成课题任务，设计了一种基于低功耗MSP430单片机的数字温度计。
整个系统通过单片机MSP430F149控制AD590读取温度，采用1602显示，温度传感器AD590与单片机之间通过串口进行数据传输。
MSP430系列单片机具有超低功耗，且外围的整合性高，AD590只需一个端口即可实现数信，连接方便。
通过多次实验证明，该系统的测试结果与实际环境温度一致，除了具有据通接口电路简单、测量精度高、误差小、可靠性高等特点外,低成本、低功耗的特点使其拥有更广阔的应用前景。
论述了一种以16位单片机MSP430F149为控制核心,利用电流输出型集成温度传感器AD590实现温度测量的温度检测系统。
详细论述了该系统的硬件组成和软件设计,给出了关键部分的电路图及相应的MSP430F149单片机温度测量程序。
实验结果表明,该温度检测系统具有低成本、可靠性高、结构简单、性能稳定、经济实用等特点,可根据不同需要应用于多种工农业温度检测领域。
MSP430单片机最小系统8.2BSL编程器原理图8-1MSP430单片机正常启动复位时序信号当TEST引脚出现至少两个跳变沿，当TEST为高电平而RST引脚出现高电平，如图8-2所示启动程序载入器(Boottrap)所需的时序时，单片机进入启动程序载入器工作方式。
图8-2MSP430单片机进入BSL时序信号图8-43.3V电源电路图图8-3中USB插座的1、2、3、4脚分别为5v电源，D-和D+差分信号线，地线。
5、6脚为插座外壳接地引脚。
电脑可通过1脚提供5V电源，由于PL23032图8-5IAR生成MSP430-t某t编程文件配置2）打开MSPFET软件，做如下设置，如图8-6所示，并选择芯片型号为MSP430F149。
3图8-6MSPFET配置通过电脑的并行端口实现MSP430单片机的JTAG端口编程和调试，对于初学者是一种成本较低的方案，下面介绍用电脑的并行口实现JTAG编程，但是在4用JTAG烧断保密熔丝后，要再想修改闪存程序，就只能用BSL方法了。
图8-9IAR的调试器配置5图8-10IAR的FET调试器并口配置8.4MSP403F149单片机最小系统设计前面的章节中，我们主要采用MSP403F249作为仿真器件详述了单片机内部功能和外部扩展电路的设计和应用，本节主要介绍实用的单片机小系统开发板的硬件设计，可以作为单片机实验学习使用。
在选择单片机型号时，由于市面上MSP403F149较为常用且购买容易，且与MSP403F249功能基本相同，管脚也兼容，因此选择MSP403F149作为单片机最小系统的主芯片。
该单片机的特点如下：1.8V～3.6V超宽供电电压5种低功耗模式，从tandby模式唤醒时间小于6μ0.1uARAM保持0.8uA实时时钟模式2KRAM，60KB+256BFlahMemory（支持IAP）片内硬件乘法器支持四种乘法运算两个具有PWM输出单元的16-Bit定时器（TimerA3，TimerB7）两个UART接口，两个SPI接口（与UART复用）一个8通道12-Bit模数转换器(ADC)，具有片内参考电压源一个模拟比较器，看门狗电路等开发板可使用的资源如下：两种可选供电方式（标准稳压器接口、USB接口）符合TI标准的14芯JTAG仿真调试端口蜂鸣器18B20单芯片12-Bit高精度温度传感器12-Bit模数转换器（ADC）接口和单路输出10-Bit数模转换器（DAC）6标准的1602液晶接口和标准的12864液晶接口六位共阴极动态扫描数码管电路RTC实时时钟+纽扣电池IIC接口的EEPROM4某4的矩阵式键盘标准的RS232接口和RS485接口含8个LED的流水灯电路（红、黄、绿）1）单片机电路图8-11MSP430F149单片机电路7图8-12MSP430F149电源电路2）RS232串行口电路这里选用MA某3232作为单片机串行口转换芯片，MA某3232是一款3.0V~5.5V供电、低功耗的RS232收发器，支持高达1Mbp的通信速率，仅需要四个0.1uF的电容作为外部元件即能工作。
伯乐电子MSP430F149最小系统板使用说明手册---V1.2版PCB配套说明2011-4感谢使用本产品！MSP430 系列是一个16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，在1996 年问世，由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星。
MSP430F149单片机是MSP430X1XX系列中性价比比较好的一款单片机，通过对MSP430F149的学习，相信你很快就能掌握MSP430系列单片机的知识。
第一章：硬件资源1.1实物图及功能概览：1.1.1焊接图片：1.1.2开发板硬件支持：名称型号说明主芯片MSP430F149 TI公司16位单片机电源芯片AMS1117 3.3V电源稳压芯片485通信MAX485 实现远距通讯1602液晶接口接插件液晶接口，并能实现对比度调节PS2接口接插件接标准PS2键盘温度传感器18B20 接入传感器即可单总线方式测温度E2PROM A T24C02 外部存储器芯片串口芯片MAX3232 串口电平转换,3.3V供电实时时钟芯片DS1302 可直接读取时间信息红外接收芯片HS0038B 一体化接收头，方便接收红外信号1.2本板资源功能概述：1、板载MSP430F149芯片2、提供32.768KHz和8MHz两种晶振连接方式3、3.3V稳压电源电路及电源开关4、采用电源及USB供电，并带输出电容5、板载TI标准JTAG接口（14针），支持硬件仿真和USB下载。
6、所有IO口（包括AD电源等）均引出。
7、8路彩色LED已上拉，并设置使能跳线。
8、随板赠送万能红外接收头，可用普通遥控器进行解码实验。
9、板上带有max3232电平转换芯片，可与电脑做串行通信实验。
10、引出串口1，LED指示通讯状态，实现MCU-PC通讯。
11.板载24C02,避免烧写flash等操作时意外擦除用户数据。
12.板上已接入温度电路，只需接入18b20即可实现温度测量。
一、概述MSP430系列单片机是基于RISC指令集的十六位微控制器(MCU)，凭借其优异的超低功耗特性和强大的数据处理能力正在被越来越多的用户所认可，其应用领域不断拓宽、市场前景十分广阔。
但是，MSP430系列单片机的一个缺憾就是很少有DIP形式的封装结构，这使得用户难于快速对MSP430的整体性能进行评估和完成某些项目的前期开发验证；为了解决这个问题，我们深入分析MSP430系列单片机不同种系间的差别，针对应用最为广泛的64脚薄型四侧引脚扁平封装(LQFP64) 的MSP430单片机推出了兼容多种型号的普适型最小系统板，在这个板子上集成了电源电路、时钟振荡电路、复位电路、JTAG调试端口等基本电路组件，并将MCU的所有通用输入输出引脚(GPIO)和外部参考电压输入引脚全部引出，便于用户直接对MSP430进行性能评估或者是将此最小系统板嵌入到目标系统中完成项目的前期验证。
二、兼容型号本最小系统板的封装形式支持以下型号的MSP430单片机：MSP430F13X，MSP430F14X，MSP430F14X1，MSP430F15X，MSP430F16X，MSP430F161X，MSP430F23X，MSP430F24X，MSP430F24X1，MSP430F241X，MSP430F261X，MSP430FE42X(A)，MSP430FW42X，MSP430F41X。
但是，其中某些型号的部分IO可能不可用，具体内容请参考相应型号MCU的数据手册(datasheet)。
三、使用说明本最小系统板上默认焊接了MSP430F149型单片机，如果用户需要使用其他兼容型号的单片机那么可以直接向我们定制或者自行将F149型单片机拆下再焊接其他型号的MSP430单片机。
本最小系统板上默认焊接了32768Hz的晶体(Y2)，如果用户需要此时钟振荡器工作在更高的频率那么可以直接向我们定制或者自行将32768Hz的晶体拆下再焊接更高频率的晶体，同时要在背面的C9、C10上焊接适当容值的谐振电容。
基于MSP430F449的最小系统设计摘要：单片机最小系统，或称为最小应用系统，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，最小系统一般应该包括：单片机、晶振电路、复位电路。
本文介绍了MSP430F149单片机的特点，设计了MSP430最小系统中电源模块、晶振电路模块、复位电路模块、串口通讯模块和数据存储模块的电路原理图，并介绍了各部分的功能。
关键词：MSP430；最小系统；电路设计
1．1 电源电路
因为MSP430F449是3.3V供电，整个系统大部分都是采用3.3V，同时考虑到系统对电源要求具有稳压和纹波小等特点，另外也考虑到硬件系统的低功耗等特点，为了与其他模块的引脚电压相匹配，因此该硬件系统采用LT1086电源芯片实现，该芯片能很好的满足该硬件系统的要求，另外该芯片具有很小的封装，因此能有效的节约PCB板的面积，具体原理图如下：
图5.1 电源LT1086电路
为了使输出的电源纹波小，再输出部分用了几个电容，另外在芯片的输入端也放置一个10uF的滤波电容，减少输入端受到的干扰。
1．2 晶振电路
MSP430系列单片机时钟模块包括数控振荡器(DCO)、高速晶体振荡器和低速晶体振荡器等3个时钟源。
这是为了解决系统的快速处理数据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工作模式，才能解决某些外围部件实时应用的时钟要求，如低频通信、LCD 显示、定时器、计数器等。
数字控制振荡器DCO 已经集成在MSP430内部，在系统中只需设计高速晶体振荡器和低速晶体振荡器两部分电路。
低速晶体振荡器(LFXTl)满足了低功耗及使用32．768kHz 晶振的要求。
LFXTl 振荡器默认工作在低频模式，即32．768kHz ，也可以通过外接450kHz ～8MHz 的高速晶体振荡器或陶瓷谐振器工作在高频模式，在本电路中我们使用低频模式，晶振外接2个22pF 的电容经过XIN 和XOUT 连接到MCU 。
高速晶振也称为第二振荡器XT2，它为MSP430F149工作在高频模式时提供时钟，XT2最高可达8MHz 。
在系统中XT2采用4MHz 的晶体，XT2外接2个22pF 的电容经过XT2IN 和XT2OUT 连接到MCU 。
1.3复位电路原理图
手动复位是最小系统常用的功能
X in X out
X in X out
VCC 3.3V
RST
¸´·
1.4 JTAG 接口电路
3.3V JTAG 接口电路
2.0程序 ；
设计从P2.0 P2.1P2.2.P2.3循环点亮LED
程序如下：
#include "msp430.h"
void main( void )
{
// Stop watchdog timer to prevent time out reset
unsigned int iq0;
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;
WDTCTL= WDTPW + WDTHOLD;
SCFQCTL = 61;
SCFI0 |= FN_2; //fDCOCLK =1.4-12MHz FLL_CTL0 = XCAP18PF;
do
{
IFG1 &= ~OFIFG; // 清除振荡器失效标志
for (iq0 = 0xFF; iq0 > 0; iq0--); // 延时，等待XT2起振
}
while ((IFG1 & OFIFG) != 0); // 判断XT2是否起振// 延时，等待XT2起振
float i,j;
P1DIR =0x01;
P1OUT =0x01;
for(;;)
{if((P1IN&0x10)==0x10)
{ for(j=0;j<3;j++)
{P2DIR |=0x01;
P2OUT=0x01;
i =800; // SW Delay
do i--;
while (i != 0);
P2DIR |=0x02;
P2OUT=0x02;
i =800; // SW Delay
do i--;
while (i != 0);
P2DIR |=0x04;
P2OUT=0x04;
i =800; // SW Delay
do i--;
while (i != 0);
P2DIR |=0x08;
P2OUT=0x08;
i =800; // SW Delay do i--;
while (i != 0);
}}
else
{P2DIR |=0x0f;
P2OUT =0x05;}
}
}。
