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[導(dǎo)讀]1 MSP430單片機(jī)簡介MSP430 是TI公司近幾年推出的16位系列單片機(jī),其最早是面向于驅(qū)動LED顯示的應(yīng)用設(shè)計(jì),由于極好的應(yīng)用效果和很大的市場潛力,TI很快將其發(fā)展為通用單片機(jī)?,F(xiàn)已有X1XX、X3XX、X4XX幾個(gè)系列,并且還

1 MSP430單片機(jī)簡介

MSP430 是TI公司近幾年推出的16位系列單片機(jī),其最早是面向于驅(qū)動LED顯示的應(yīng)用設(shè)計(jì),由于極好的應(yīng)用效果和很大的市場潛力,TI很快將其發(fā)展為通用單片機(jī)?,F(xiàn)已有X1XX、X3XX、X4XX幾個(gè)系列,并且還在不斷的發(fā)展。MSP430作為一種新型的單片機(jī),采用了TI公司最新的低功耗技術(shù),使其在眾多的單片機(jī)中獨(dú)樹一幟。MSP430工作在1.8~3.6V電壓下,有正常工作模式(AM)和4種低功耗工作模式(LPM1、LPM2、LPM3、 LPM4),在電源電壓為3V時(shí),各種模式的工作電流分別為 AM:340uA、LPM1:70uA、LPM2:17uA、LPM3:2uA、LPM4:0.1uA。單片機(jī)可以方便的在各種工作模式之間切換。 MSP430的超低功耗使其在電池供電、便攜式設(shè)備的應(yīng)用中表現(xiàn)出非常優(yōu)良的特性。MSP430也具有非常高的集成度,單片集成了多通道12bit的 A/D轉(zhuǎn)換、片內(nèi)精密比較器、多個(gè)具有PWM功能的定時(shí)器、斜邊A/D轉(zhuǎn)換、片內(nèi)USART、看門狗定時(shí)器、片內(nèi)數(shù)控振蕩器(DCO)、大量的I/O端口以及大容量的片內(nèi)存儲器,單片可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用需要。MSP430的這種高集成度使應(yīng)用人員不必在接口、外接I/O及存儲器上花太多的精力,而可以方便的設(shè)計(jì)真正意義上的單片系統(tǒng)。MSP430的片內(nèi)存儲器有ROM(C型)、OTP(P型)、EPROM(E型)、Flash Memory(F型)4種型號,采用馮.諾伊曼結(jié)構(gòu),因此,RAM、ROM和全部的外圍模塊都位于同一地址空間內(nèi)。

2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為油井測量設(shè)備的井下部分,其安裝在幾千米深的油管底部,通過前端的傳感器采集油井的溫度和壓力數(shù)據(jù),編碼后由后端的換能器經(jīng)聲信道發(fā)射到地面,完成對油井的監(jiān)測。數(shù)據(jù)采集部分采用蓄電池供電,并要求在井下工作半年到一年的時(shí)間,因此,低功耗是整個(gè)系統(tǒng)的首要工作條件。另外,受油管可利用空間的限制,整個(gè)電路面積也要求盡量小。綜合上述兩點(diǎn),采用MSP430單片機(jī)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集部分為很好的選擇。MSP430F149為 x1xx系列中硬件集成度最高的產(chǎn)品,相對于其它的產(chǎn)品,它有了硬件乘法器、48個(gè)I/O端口、更多的定時(shí)器(10個(gè))、更多的USART端口(2個(gè))以及高達(dá) 60KB的Flash、2KB的RAM,為MSP430系列中的首選產(chǎn)品。 MSP430提供多種晶振方案,設(shè)計(jì)采用了兩種時(shí)鐘輸入,4MHz的高頻晶振配置為CPU主系統(tǒng)工作時(shí)鐘,32.768KHz的看門狗為外圍系統(tǒng)工作時(shí)鐘。輸入通道為兩路儀表放大器通路,輸出通道為兩路SPI驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換芯片,同時(shí),I/O端口提供電平控制。雙面PCB板面積為6.5cm× 4.5cm。如下為原理圖:


                圖1 電路原理圖

3 軟件設(shè)計(jì)

MSP430的內(nèi)核CPU結(jié)構(gòu)是按照精簡指令集和高透明指令的宗旨來設(shè)計(jì)的,使用的指令有硬件執(zhí)行的內(nèi)核指令和基于現(xiàn)有硬件結(jié)構(gòu)的高效率的仿真指令。MSP430F149僅僅有27條內(nèi)核指令,使用起來非常方便。如下為初始化及觸發(fā)I/O端口電平的程序示例:

軟件完成數(shù)據(jù)采樣以及編碼發(fā)射的功能,因?yàn)橛凸苈曅诺赖膹?fù)雜性,數(shù)據(jù)保持在較低的發(fā)射速率。如下為程序流程:


               圖2 軟件流程圖

參 考 文 獻(xiàn)

MSP430x1xx Family User's Guide. Texas Instruments.

MSP430系列超低功耗16位單片機(jī)原理與應(yīng)用. 胡大可. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社

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