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MSP430F149单片机及其应用研究

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第18卷第5期2004年9月株　洲　工　学　院　学　报JournalofZhuzhouInstituteofTechnologyVol.18　No.5Sep.2004α

MSP430F149单片机及其应用研究

邱银安1,2,周咏梅2,彭三城2,满君丰2

(1.中南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410083;2.株洲工学院计算机科学与技术系,湖南株洲412008)

摘　要:介绍了MSP430F149单片机的一些特性和它的数据采集子系统,并给出了它在便携

式智能测温仪中的应用实例。

关键词:MSP430F149;单片机;数据采集;智能测温系统

中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1008-2611(2004)05-0031-03

随着现代电子技术和计算机技术的飞速发展,单

片机技术已经渗透到人类生活的各个方面,在自动化

装置、智能化仪器仪表、过程控制和家用电器等许多领

域得到日益广泛的应用,单片机家族也越来越庞大,品

种越来越多,且在技术上各有特色,美国德州仪器公司

(TI公司)新推出的MSP430F149单片机功耗低,功能强大,为广大硬件设计师所青睐。

智能仪器是一类新型的电子仪器,它是以微处理

器为核心的电子仪器,它具有数据存储、运算、逻辑判

断能力,能根据被测参数的变化自选量程,可自动校

正、自动补偿、自寻故障等。它的出现使传统的电子测

量仪器在原理、功能、精度及自动化水平等方面发生了

质的变化。智能仪器的设计中特别是便携式的智能仪

器,系统的抗干扰能力,功耗情况等是设计人员考虑的

首要问题。因此,选择合适的系统核心器件很重要,而

作为智能仪器核心的微处理器的选择更是重中之重。

本文先介绍MSP430F149单片机的一些特性,然

后对它的数据采集子系统作比较详尽的介绍,数据采

集子系统不仅是单片机的主要组成部分也是整个智能

仪器的核心部分,最后给出作者应用MSP430F149单

片机设计的一个便携式智能测温仪系统。

1　MSP430F149单片机及其数据采集

子系统

1.1　MSP430F149单片机的特点

1)采用FLASH存储器作为程序代码及信息存储,因此可实现多次的写入和擦除,也可实现在线写

入,且存储空间大,其中ROM为60K,RAM为2K。2)在单片机内集成了一个12位精度、高效通用的

A󰃗D转换模块,即数据采集子系统。

3)片内有1个硬件乘法器,这个硬件乘法器是1个16位的外围模块,它并不集成于CPU中,因此它的

运算独立于CPU,也不需要特殊的指令。

4)片内有2个串行通讯接口,支持通用异步协议(UART协议)和同步协议(SPI协议)。

5)片内有2个16位的定时器,且带有多个捕获󰃗比较寄存器,这样寄存器的使用将更加灵活。

此外,还有一些其他特点这里不详细介绍了。

1.2　MSP430F149单片机的数据采集子系统在MSP430F149中有1个12位精度的A󰃗D转换

模块ADC12,主要由5大功能模块组成,且都可独立

配置,它们分别为:带有采样󰃗保持功能的ADC内核,可控制的转换存储,可控制的参考电平发生器,可控制

和选择的时钟源,可控采样及转换时序电路。

ADC12可以对8个外部模拟信号之一或4个内部电压之一作转换,由ADC内核把模拟信号转换成

12位数据并存入转换存储寄存器。内核用到2个参考电平,即VR+和VR-作为转换范围的上下限和读数的

量程值和“0”值。转换数值在输入信号大于等于VR+时

为满量程,小于等于VR-时为“0”。

对于ADC12的转换时钟,用户有各种选择来形

成采样的时序。ADC12可以选择所有有效的MSP430片内时钟,也可以选择一个外围模块所含的时钟,对于

选择时钟源可以引入一个1～8的分频因子。

ADC12有4种工作模式。可以在单通道上实现单次转换或多次转换,也可以在序列通道上实现单次转

α收稿日期:2004-02-23

作者简介:邱银安(1969-),男,湖南平江人,株洲工学院计算机系讲师,中南大学信息科学与工程学院工程硕士研究生,主要研

究方向为单片机应用与计算机通信.换或重复转换。对于序列通道转换,采样顺序完全由用

户定义。转换的结果保存在16个转换寄存器中,这样

ADC12可以进行多次转换而不需要软件干预,这一点提高了系统性能,也减少了软件开销。

ADC12用5个控制寄存器,16个转换存储器和16个转换存储控制寄存器来配置。其中控制寄存器:

ADC12CTL0,ADC12CTL1;存储寄存器:

ADC12MEM0-ADC12MEM15;存储控制寄存器:

ADCS12MCTL0-ADC12MCTL15;中断标志寄存器:

ADC12IFG;中断允许寄存器:ADC12IE;中断向量寄存器:ADC12IV。

2　便携式智能测温仪系统设计

2.1　硬件构成原理及设计图1为系统组成设计框图,由图可以看出温度信

号经过传感器转换为模拟电信号,再经放大滤波后输

入MSP430F149的模拟输入管脚。模拟信号被单片机

处理后,一方面送到显示控制部分,显示温度值,另一

方面送到存储部分保存。系统还可以通过通信接口使

得MSP430F149与计算机通信,将结果送入上位机,以便数据的分析处理。

图1　系统组成框图

为完成上述操作,在系统中设置了开始、测量、上

传、中止4个按健。其中开始键使系统上电;测量键使

系统开始进行测量;上传键把存储的测量结果转送到

上位机;中止键用于中止程序运行。作为便携式仪表的功耗将是系统设计中应考虑的

一个重要问题。由于MSP430F149的超低功耗特性,所以使用3V电源即可满足系统需要。在系统中,液晶

显示部分耗电比较大,使用3V电源无法进行驱动,因

此使用MAIXM公司的MAX756把电压拉高,从而使

显示部分正常工作。

2.2　软件设计系统流程完成的主要操作包括:测量,数据处理,显示及与上位机通讯,程序流程见图2。

系统主程序为键盘扫描程序,

这是一段无限循环图2　程序流程图

的程序。系统上电并初始化后即开始运行。首先判断

测量键是否按下,如未按下则再判断上传键是否按下,如未按下则再判断中止键是否按下,如仍未按下则再

进行下一次循环判断。当测量键按下,首先置标志位,然后进行A󰃗D转换,结束后把结果存入ADC12的存

储寄存器。接着把转换的结果送到数据处理程序进行

处理,同时送入液晶显示驱动控制寄存器的显示存储

部分,进行温度显示及存储测量结果。然后判断标志

位,如为1则继续启动ADC12进行转换,如为0则返

回主程序。同时还使用一个结束键来设置一个结束位,以便中止程序的运行,减少电耗。

系统程序主要分为:

1)程序主程序——键盘扫描程序,反复判断是否有键按下;

2)数据采集子程序——进行A󰃗D转换,将结果存入存储寄存器;

3)数据处理子程序——根据A󰃗D转换结果,利用查表法得到温度值;

4)显示子程序——利用液晶显示驱动控制器,将测量结果进行显示;

5)通讯子程序——通过异步通讯实现与PC机的通讯。23株　洲　工　学　院　学　报2004年　3　结束语

本文介绍了德州仪器公司(TI公司)的FLASH型超低功耗16位单片机MSP430F149的一些特性,并将它应用于便携式智能测温仪的设计,指出它所表

现出来的其他单片机所无法比拟的优越性,从中可以

看出,TI公司的MSP430F149单片机内部功能强大,片内资源丰富,超低功耗,性能价格比很高,特别适用

于便携式智能仪器的设计,MSP430系列单片机目前

在欧洲得到了广泛的应用,MSP430F149单片机在中国也必定有光明的发展前景。

参考文献:

[1]　胡大可.MSP430系列FLASH型超低功能16位单片机[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001.[2]　胡　戎,朱元清.MAXIM热门集成电路使用手册(第三册)[M].北京:人民邮电出版社,1999.[3]　陈光东,赵性初.单片微型计算机原理与接口技术(第二版)[M].武汉:华中科技大学出版社,1999.

AnExampleofApplicationBasedonMSP430F149SingleChipMicrocomputer

QIUYin2an1,2,ZHOUYong2mei2,PENGSan2cheng2,MANJun2feng2

(1.CentralSouthUniversity,Changsha410083,China;2.DepartmentofComputerScienceandTechnology,ZhuzhouInstituteofTechnology,ZhuzhouHunan412008,China)

Abstract:IntroducedaresomecharacteristicsofMSP430F149SingleChipMicrocomputer

anditsdatacollectionsubsystemandpresentedisitsapplicationinportableintelligentmonitoring

systemoftemperature.

Keywords:MSP430F149;singlechipmicrocomputer;datecollection;intelligentmonitoring

systemoftemperature

・招生信息・

株洲工学院2004年硕士研究生招生

株洲工学院是一所以包装教育为特色,面向全国招生的高等学府。学院坐落在京广、浙赣、湘黔铁路交汇处的

新兴工业名城——湖南省株洲市。学院占地面积1200余亩,另规划土地2000余亩,建筑面积32万多平方米。拥

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科专业,设有15个院、系、部,25个研究所。学院拥有教职工1100多人,其中,专职教师700多人,教授93人,副

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MSP430最小系统

MSP430最小系统

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。

基于MSP430F149的高精度低功耗电能消耗计量装置

基于MSP430F149的高精度低功耗电能消耗计量装置

1

山东科技大学电子学院

通信工程

《专业方向》课程设计

年级学号： ***********

姓 名：***

指导教师： ***

设计时间： 2015.9.7—2015.9.20

2

目录

摘要…………………………………………………………………3

关键字………………………………………………………………3

1目的与内容………………………………………………………4

2硬件系统设计……………………………………………………4

2.1电压采样方案…………………………………………………5

2.2电流采样方案…………………………………………………6

2.3电压、电流有效值测量方案…………………………………6

3单元模块设计原理………………………………………………7

3.1电压采样电路…………………………………………………7

3.2电流采样电路…………………………………………………8

3.3电流电压测量电路……………………………………………8

3.4短信模块………………………………………………………9

3.5过流报警和过流保护模块……………………………………10

3.6防窃电模块……………………………………………………10

3.7智能电能表与电脑的通信……………………………………11

4、总的电路原理图及仿真输出波形……………………………12

5、系统特点与性能………………………………………………12

6、心得体会………………………………………………………13

参考文献 …………………………………………………………15

附录…………………………………………………………………16

3

摘要

本系统以MSP430F149单片机为控制核心，设计并制作了高精度低功耗电能消耗计量装置。该系统硬件电路简单稳定，可靠性较高；该系统由阻容降压供电电路，电压测量电路，电流测量电路，显示电路等部分组成。电压测量部分是220v电压经过变压器降压后经过整流桥得到1.7v半波电压，输入单片机之后经采样和数据处理，可得到电压的峰值，周期，频率，有效值等参数；电流参数测量电路是采用了50A/62.5mA互感器将负载上的大电流转换成较小的电流，并将小电流通过定值电阻，电阻两端的电压输入单片机从而计算得到电流峰值，有效值等参数；采用的是全球鹰SIM900A V3.7模块，固定时间给用户发送短信，让用户了解目前耗电情况。题目中要求的参数均经单片机计算输出到OLED液晶屏模块上予以显示。

基于MSP430的公交车智能终端系统

基于MSP430的公交车智能终端系统

基于MSP430的公交车智能终端系统

摘 要

公交智能化是解决城市交通问题的关键，而公交车智能终端系统则是公交智能化的车载平台，配合站台终端和车站控制中心，能够有效提高公交系统的服务质量和运行效率。本系统以MSP430F149单片机为CPU，报站器作为核心，控制走子屏、内外扬声器、无线通讯器，实现自动报站、显示和语音联动、无线通讯、车辆定位等功能。系统各部分由车内24V电源供电，并有各自的稳压电路，报站器与其他部分之间通过半双工的RS485通信；集成了BP机的无线通讯模块，接收车站广播的数据并根据需要送显示屏显示；应用凌阳的SPCA751A作为MP3的播放模块；通过1G的FLASH存储语音数据。软件设计上采用轮询的机制，将多个任务分散到各个时间片中，有效地提高了系统硬件的运行效率和响应速度。为了避免通讯失败采用了比较周密的通讯机制，并生成四位检测码，通过验证检测码以及回传确认信息以保证数据的正确。采用适用于公交车的计算里程的方式实现定位，只要首次使用时进行标定，能够实现比较准确的定位。 关键词：公交智能化，智能终端，485通讯，车载系统，定位 Study on Salt Tolerance of Elymus spp. in Seedling Stage

Abstract

The public transit intellectualization is the linchpin of solving city transportation problem. And the bus intellectualized terminal system, the platform of it, is able to improve the service quality and functional efficiency sufficiently cooperated with the platform terminal and station-control centre. This system uses SCM MSP430F149 as CPU, the reminding implement as core. It also has the functions such as controlled moving word screen, inside and outside loudhailer, wireless message engine, which enable it to give the current stop automatically, realize the linkage between display and sound & quantified orientation, receive messages through wireless communication, etc. Every part of the system has a power supply by the electrical source of 24V, and has its own steady-pressured circuitry. The reminding implement and other parts communicate through semiduplex RS485. It integrates BP module, receives the data broadcasted by the station and sends what is needed. Applying the SPCA751A of SUNPLUS as MP3 playing module, it saves sound data through the FLASH of 1G. The software adopts a poll mechanism, which distracts the tasks to different time slices, so that the functional efficiency and response speed of the system hardware are sufficiently improved. In order to avoid communication failure it also adopted closer communication mechanism, and quarter-check-code. By checking the code and sending back affirmative messages it can assure the exactness of the data. The system realizes orientation in the way adapted to calculating the mileage of bus. Demarcate the places at the first time, and then it can get correct orientation. Key words：public transit intellectualization, intellectualized terminal system, 485 communication, orientation 目录

MSP430单片机外围晶振设计选型及参考方案

MSP430单片机外围晶振设计选型及参考方案

MSP430单片机外围晶振设计选型及参考方案

MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场

的一种16位超低MSP430单片机。它的功耗小、具有精简指令集

（RISC）的混合信号处理器（MixedSignalProcessor）。称之为混合

信号处理器，是由于其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电

路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”

解决方案。

该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。本文

主要讲解MSP430系列芯片外围晶振设计选型及注意事项等。

---MSP430F149

MSP430系列芯片一般外搭两颗晶振：一颗主频晶振，通常在

4~16Mhz中选择；另外一颗时钟晶振，即32.768Khz晶振，早期选用

直插封装的，现在大部分采用贴片封装的产品，其一便于贴装，其二

追求产品的稳定性和品质的可靠性等。

---应用电路

---MSP430开发板

一、主频晶振的选择

通常MSP430芯片的主频晶振一般选择4Mhz的整数倍，即4Mhz、8Mhz、16Mhz、32Mhz等。早期电路设计的时候一般选择成

本较低的49S封装产品，现阶段越来越倾向于稳定性更好、体积更小、

便于贴装的贴片3225封装产品，上海唐辉电子代理的日本KDS大真

空公司推出的DSX321G和DSX320G\DSX320GE产品。

1、工业级、消费类产品用DSX321G8Mhz，如下图：

该型号产品封装为3.2mm*2.5mm，体积不到传统直插型49S封

装的1/5，精度可达到20PPM，工作温度达到-40—+85°C的工业

级，完全能够满足客户的要求。

2、汽车电子、工控类产品用DSX320G/DSX320GE，如下图：

该型号产品封装同意为3.2*2.5mm，精度可做到100ppm和

50ppm，除了温度能满足客户要求的-40-+125°C、-40-+150°C外，

还符合AEC-Q200标准。

二、32.768Khz时钟晶振的选择32.768Khz这一家族的型号很多，各种直插和贴片的，各种负载电