2017畢業(yè)論文-多亮度等級調(diào)光燈制作

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計論文</b></p><p>　　設(shè)計(論文)題目： 多亮度等級調(diào)光燈制作 </p><p>　　下 達 日 期： 2008 年 11 月 日</p><p>　　開 始 日 期： 2008 年 11 月 日</p><p>　　完

2、 成 日 期： 2009 年 01 月 日</p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　學(xué) 生 專 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p><p

3、>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　教 研室主任： </p><p><b>　　信息工程 系</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本系統(tǒng)基于單

4、片機MSP430F449為控制核心。通過控制可控硅的導(dǎo)通角控制燈的明亮程度。</p><p>　　系統(tǒng)的硬件部分主要包括鍵盤、MSP430F449單片機、延時計數(shù)器、光電耦合電路、主控制電路，同步和過零檢測電路。控制信號為簡單的鍵盤輸入，當不同的按鍵按下，可以直觀的看到燈的多種亮度。主控制電路為非門、光電耦合器和雙向可控硅及電阻電容共同組成，在這里與雙向可控硅并聯(lián)的電阻和電容起對可控硅的保護作用。同步信號是通過變

5、壓器變壓并經(jīng)過光電耦合電路取得。</p><p>　　軟件是由C語言編寫，編譯鏈接后下載到MSP430F449中運行。軟件能夠?qū)崿F(xiàn)本設(shè)計的功能要求，程序通過鍵盤信號采集、時序生成和對延時計數(shù)器賦值來產(chǎn)生符合要求的控制信號。</p><p>　　本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，性能穩(wěn)定實用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：MSP430F449微控制器，單片機，可控硅</

6、p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The MSP430F449 MCU-based system for the control of the core uses SCR to control the on-angle control of the bright lights degree。</p><p>　

7、　The hardware，includes some of the major keyboard，MSP430F449 microcontroller，Phase delay circuit，photoelectric coupled circuit，the main control circuit，synchronization and zero detection circuit。Control signal for the si

8、mple keyboard input，when a different button press，you can see the lights of the visual variety of brightness.</p><p>　　Keywords: MSP430F449 Microcontroller，Single-Chip Microcomputer，SCR</p><p>

9、<b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　目 錄2</b></p><p><b>　　第一章 緒論5</b></p><p>　　1.1單片機介紹5</p><

10、p>　　1.2單片機的分類5</p><p>　　1.3單片機的發(fā)展趨勢6</p><p>　　1.4單片機的組成及特點7</p><p>　　1.4.1單片機的組成8</p><p>　　1.4.2單片機的特點8</p><p>　　1.5單片機的發(fā)展9</p><p>　　

11、1.5.1單片機發(fā)展的三大階段9</p><p>　　1.5.2單片機發(fā)展簡史9</p><p>　　1.6單片機的應(yīng)用10</p><p>　　第2章 設(shè)計方案論述11</p><p>　　2.1可控硅介紹11</p><p>　　2.1.1可控硅的分類11</p><p>　　2

12、.1.2可控硅的主要參數(shù)11</p><p>　　2.1.3常用封裝形式12</p><p>　　2.1.4主要生產(chǎn)廠家12</p><p>　　2.2可控硅的結(jié)構(gòu)和特性12</p><p>　　2.3 調(diào)光燈設(shè)計的功能要求和工作原理13</p><p>　　2.4可控硅作用、特點13</p>

13、<p>　　2.4.1單向可控硅13</p><p>　　2.4.2單向可控硅基本結(jié)構(gòu)13</p><p>　　2.4.3雙向可控硅14</p><p>　　2.5可控硅的導(dǎo)通原理14</p><p>　　2.6方案論證與比較15</p><p>　　2.6本章小結(jié)16</p>&

14、lt;p>　　第3章 MSP430芯片介紹16</p><p>　　3.1 MSP430芯片簡介16</p><p>　　3.2 MSP430 單片機的發(fā)展17</p><p>　　3.3 MSP430 單片機的特點18</p><p>　　3.4 MSP430 系列與89C51系列的比較19</p><p

15、>　　3.5 MSP430 產(chǎn)品系列類型描述20</p><p>　　3.6本章小結(jié)21</p><p>　　第4章 多亮度等級調(diào)光燈的設(shè)計21</p><p>　　4.1設(shè)計原理21</p><p>　　4.2功能簡介21</p><p>　　4.3 硬件部分21</p><p&

16、gt;　　4.3.1硬件結(jié)構(gòu)圖22</p><p>　　4.3.2電路說明22</p><p>　　4.3.4硬件流程圖：22</p><p>　　4.4控制器的選擇思路23</p><p>　　4.5可控硅主驅(qū)動電路24</p><p>　　4.6控制電路24</p><p>　　

17、4.7 人機交互-鍵盤接口25</p><p>　　4.8本章小結(jié)25</p><p>　　第5章 軟件設(shè)計26</p><p>　　5.1軟件開發(fā)環(huán)境介紹26</p><p>　　5.1.2 嵌入式IAR Embedded Workbench IDE26</p><p>　　5.1.2 一個可擴展的模塊化的

18、環(huán)境26</p><p>　　5.1.3 特性26</p><p>　　5.1.4 項目管理27</p><p>　　5.1.5 源代碼控制27</p><p>　　5.1.6窗口管理27</p><p>　　5.1.7 文本編輯器27</p><p>　　5.2 軟件設(shè)計28&l

19、t;/p><p>　　5.2.1 軟件組成28</p><p>　　5.2.1 程序流程圖如下28</p><p>　　5.3 軟件實現(xiàn)29</p><p>　　5.4測試的方法與儀器29</p><p>　　5.5測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析29</p><p>　　5.6 本章小結(jié)30&l

20、t;/p><p><b>　　課題背景30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p><b>　　附 錄32</b></p><p>　?、? 硬件結(jié)構(gòu)圖32</p><p>　　Ⅱ.元器件清單32</p>

21、;<p><b>　　致 謝33</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計總結(jié)34</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1單片機介紹</b></p><p>　　單片機(Sing

22、le-Chip Microcomputer),又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時，學(xué)習使用單片機了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。</p><p>　　可以說，二十世紀跨越了三個“電”的時代，即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過，這種電腦，通常是指個

23、人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計算機，大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路，即可進行簡單運算和控制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的“肚子”里。它在整個裝置中，起著有如人類頭腦的作用，它出了毛病，整個裝置就癱瘓了?，F(xiàn)在，這種單片機的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實時工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機，

24、就能起到使產(chǎn)品升級換代的功效，常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞——“智能型”，如智能型洗衣機等?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復(fù)雜，就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因，可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機或其它可編程邏輯器件上。</p><p>　　目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工

25、業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。因此，單片機的學(xué)習、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。</p><p><b>　　1.2單片機的分類</b></p><p

26、>　　應(yīng)用中的單片機種類繁多，現(xiàn)介紹幾種主要的單片機如下:</p><p>　　ATMEL公司的AVR單片機：是增強型RISC內(nèi)載Flash的單片機，芯片上的Flash存儲器附在用戶的產(chǎn)品中，可隨時編程，再編程，使用戶的產(chǎn)品設(shè)計容易，更新?lián)Q代方便。AVR單片機采用增強的RISC結(jié)構(gòu)，使其具有高速處理能力，在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令，每MHz可實現(xiàn)1MIPS的處理能力。AVR單片機工作電壓為2。7～6。

27、0V，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。AVR的單片機廣泛應(yīng)用于計算機外部設(shè)備，工業(yè)實時控制，儀器儀表，通訊設(shè)備，家用電器，宇航設(shè)備等各個領(lǐng)域。</p><p>　　Motorola單片機：Motorola是世界上最大的單片機廠商。從M6800開始，開發(fā)了廣泛的品種，4位，8位，16位32位的單片機都能生產(chǎn)，其中典型的代表有:8位機M6805，M68HC05系列，8位增強型M68HC11，M68HC12，16位機M68HC16

28、，32位機M683XX。Motorola單片機的特點之一是在同樣的速度下所用的時鐘頻率較Intel類單片機低得多，因而使得高頻噪聲低，抗干擾能力強，更適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。</p><p>　　MicroGhip單片機: MicroChip單片機的主要產(chǎn)品是PIC 16C系列和17C系列8位單片機，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別僅有33，35，58條指令，采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快，低工作電壓，

29、低功耗，較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力，價格低，一次性編程，小體積。適用于用量大，檔次低，價格敏感的產(chǎn)品。在辦公自動化設(shè)備，消費電子產(chǎn)品，電訊通信，智能儀器儀表，汽車電子，金融電子，工業(yè)控制不同領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，PIC系列單片機在世界單片機市場份額排名中逐年提高。發(fā)展非常迅速。</p><p>　　Scenix單片機: Scenix公司推出的8位RISC結(jié)構(gòu)SX系列單片機與Intel 的Pentium II等一起被

30、<<Electronic Industry Yearbook 1998>>評選為1998年世界十大處理器。在技術(shù)上有其獨到之處: SX系列雙時鐘設(shè)置，指令運行速度可達50/75/100MIPS(每秒執(zhí)行百萬條指令，XXX M Instruction Per Second) ;具有虛擬外設(shè)功能，柔性化I/O端口，所有的I/O端口都可單獨編程設(shè)定，公司提供各種I/O的庫函數(shù)，用于實現(xiàn)各種I/O模塊的功能，如多路UAR

31、T，多路A/D，PWM，SPI，DTMF，F(xiàn)S，LCD驅(qū)動等等。采用EEPROM/FLASH程序存儲器，可以實現(xiàn)在線系統(tǒng)編程。通過計算機RS232C接口，采用專用串行電纜即可對目標系統(tǒng)進行在線實時仿真。</p><p>　　東芝單片機: 東芝單片機門類齊全，4位機在家電領(lǐng)域有很大市場，8位機主要有870系列，90系列，該類單片機允許使用慢模式，采用32K時鐘時功耗降至10UA數(shù)量級。東芝的32位單片機采用MIPS

32、 3000A RISC的CPU結(jié)構(gòu)，面向VCD，數(shù)字相機，圖像處理等市場。</p><p>　　8051單片機: 8051單片機最早由Intel公司推出，其后，多家公司購買了8051的內(nèi)核，使得以8051為內(nèi)核的MCU系列單片機在世界上產(chǎn)量最大，應(yīng)用也最廣泛，有人推測8051可能最終形成事實上的標準MCU芯片。</p><p>　　LG公司生產(chǎn)的GMS90系列單片機，與Intel MCS-

33、51系列，Atmel 89C51/52，89C2051等單片機兼容，CMOS技術(shù)，高達40MHZ的時鐘頻率，應(yīng)用于: 多功能電話，智能傳感器，電度表，工業(yè)控制，防盜報警裝置，各種計費器，各種IC卡裝置，DVD，VCD，CD-ROM。</p><p>　　Zilog單片機: Z8單片機是Zilog公司的產(chǎn)品，采用多累加器結(jié)構(gòu)，有較強的中斷處理能力，開發(fā)工具價廉物美。Z8單片機以低價位面向低端應(yīng)用。我想很多人都知道Z

34、80單板機，直到90年代后期，很多大學(xué)的微機原理還是講述Z80。</p><p>　　1.3單片機的發(fā)展趨勢</p><p>　　現(xiàn)在可以說單片機是百花齊放，百家爭鳴的時期。世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補，為單片機的應(yīng)用提供廣闊的天地?？v觀單片機的發(fā)展過程，可以預(yù)示單片

35、機的發(fā)展趨勢，大致有：</p><p>　　1.低功耗CMOS化：</p><p>　　MCS-51系列的8031推出時的功耗達630mW，而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。像80C51就采用了HMOS(即高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CM

36、OS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于在要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場合。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。因而，在單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。</p><p><b>　　2.微型單片化：</b><

37、/p><p>　　現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口，中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上，增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上，這樣單片機包含的單元電路就更多，功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造

38、出具有自己特色的單片機芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機除了功能強和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎，使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。</p><p>　　3.主流與多品種共存：</p><p>　　現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多，各具特色，但仍以80C51為核心的單片機占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令

39、系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品，ATMEL公司的產(chǎn)品和中國臺灣的Winbond系列單片機。所以C8051為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。而Microchip公司的PIC精簡指令集(RISC)也有著強勁的發(fā)展勢頭，中國臺灣的HOLTEK公司近年的單片機產(chǎn)量與日俱增，與其低價質(zhì)優(yōu)的優(yōu)勢，占據(jù)一定的市場份額。此外還有MOTOROLA公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機。在一定的時期內(nèi)，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面，

40、走的是依存互補，相輔相成、共同發(fā)展的道路。</p><p>　　隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機的集成度將更高、體積將更小、功能將列強。在單片機家族中，80C51系列是其中的佼佼者，加之Intel公司將其MCS –51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC制造廠商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎(chǔ)上改善了80C

41、51的許多特性。這樣，80C51就變成有眾多制造廠商支持的、發(fā)展出上百品種的大家族，現(xiàn)統(tǒng)稱為80C51系列。80C51單片機已成為單片機發(fā)展的主流。專家認為，雖然世界上的MCU品種繁多，功能各異，開發(fā)裝置也互不兼容，但是客觀發(fā)展表明，80C51可能最終形成事實上的標準MCU芯片。</p><p>　　1.4單片機的組成及特點</p><p>　　單片機是微型機的一個主要分支，在結(jié)構(gòu)上的最大

42、特點是把CPU、存儲器、定時器和多種輸入/輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。就其組成和功能而言，一塊單片機芯片就是一臺計算機。</p><p>　　1.4.1單片機的組成</p><p>　　單片機一般由以下幾個部分組成：</p><p>　?、?中央處理單元：數(shù)據(jù)處理、測試位，置位，復(fù)位 位操作</p><p>　?、?只讀存儲

43、器：永久性存儲應(yīng)用程序，掩模ROM、EPROM、EEPROM</p><p>　?、?隨機存取內(nèi)存：在程序運行時存儲工作變量和資料</p><p>　?、?并行輸入/輸出口(I / O)：作系統(tǒng)總線、擴展外存、I / O接口芯片</p><p>　　⑤ 串行輸入/輸出口：串行通信、擴展I / O接口芯片</p><p>　?、?定時/計數(shù)器：

44、計數(shù)滿溢出、中斷標志位置位、向CPU提出中斷請求</p><p>　?、?時鐘電路：內(nèi)振、外振</p><p>　?、?中斷系統(tǒng)：中斷源、2級優(yōu)先</p><p>　　⑨ 看門狗電路：Watchdog</p><p>　　單片機通過內(nèi)部總線把計算機的各主要部件連接為一體，其內(nèi)部總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。其中，地址總線的作用是在進行

45、數(shù)據(jù)交換時提供地址，CPU通過它們將地址輸出到存儲器或I/O接口；數(shù)據(jù)總線的作用是在CPU與存儲器或I/O接口之間，或存儲器與外設(shè)之間交換數(shù)據(jù)；控制總線包括CPU發(fā)出的控制信號線和外部送入CPU的應(yīng)答信號線等。單片機中的CPU、存儲器等部件將在后面章節(jié)陸續(xù)介紹。</p><p>　　1.4.2單片機的特點</p><p>　　由于單片機的這種結(jié)構(gòu)形式及它所采取的半導(dǎo)體工藝，使其具有很多顯著

46、的特點，因而在各個領(lǐng)域都得到了迅猛的發(fā)展。單片機主要發(fā)如下特點：</p><p>　?、?有優(yōu)異的性能價格比。</p><p>　?、?集成度高、體積小、有很高的可靠性。單片機把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。</p><p&

47、gt;　　③.控制功能強。為了滿足工業(yè)控制的要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中均有極豐富的轉(zhuǎn)移指令、I/O口的邏輯操作以及位處理功能。單片機的邏輯控制功能及運行速度均高于同一檔次的微機。</p><p>　?、?低功耗、低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。</p><p>　　⑤.外部總線增加了I C(Inter-Integrated Circuit)及SPI(Serial Peripheral Int

48、erface)等串行總線方式，進一步縮小了體積，簡化了結(jié)構(gòu)。</p><p>　?、?單片機的系統(tǒng)擴展和系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p><b>　　1.5單片機的發(fā)展</b></p><p>　　1.5.1單片機發(fā)展的三大階段</p><p>　　單片機誕生于20世紀70年代末，經(jīng)歷了

49、SCM、MCU、SoC三大階段：</p><p>　　SCM即單片微型計算機(Single Chip Microcomputer)階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。</p><p>　　MCU即微控制器(Micro Controller Unit)

50、階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當數(shù)Philips公司。</p><p>　　SOC即片上系統(tǒng) (System On Chip) 階段，單片機是嵌入

51、式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SOC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p>　　1.5.2單片機發(fā)展簡史</p><p>　　如果將8位單片機的推出作為

52、起點，那么單片機的發(fā)展歷史大致可分為以下幾個階段：</p><p>　　第一階段(1976-1978)：單片機的控索階段。以Intel公司的MCS-48為代表。MCS–48的推出是在工控領(lǐng)域的控索，參與這一控索的公司還有Motorola 、Zilog等，都取得了滿意的效果。這就是SCM的誕生年代，“單機片”一詞即由此而來。</p><p>　　第二階段(1978-1982)單片機的完善階段

53、。Intel公司在MCS – 48 基礎(chǔ)上推出了完善的、典型的單片機系列MCS –51。它在以下幾個方面奠定了典型的通用總線型單片機體系結(jié)構(gòu)。</p><p>　　1、完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機通信功能的串行通信接口。</p><p>　　2、CPU外圍功能單元的集中管理模式。</p>

54、<p>　　3、體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。</p><p>　　4、指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。</p><p>　　第三階段(1982-1990)8位單片機的鞏固發(fā)展及16位單片機的推出階段，也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS – 96系列單片機，將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片

55、中，體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。隨著MCS–51系列的廣泛應(yīng)用，許多電氣廠商競相使用80C51為內(nèi)核，將許多測控系統(tǒng)中使用的電路技術(shù)、接口技術(shù)、多通道A/D轉(zhuǎn)換部件、可靠性技術(shù)等應(yīng)用到單片機中，增強了外圍電路功能，強化了智能控制的特征。</p><p>　　第四階段(1990-)：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的8位/16位/32位通用型單片機

56、，以及小型廉價的專用型單片機。</p><p><b>　　1.6單片機的應(yīng)用</b></p><p>　　單片機主要有單機應(yīng)用和多機應(yīng)用，且由于單片機具有顯著的優(yōu)點，它已成為科技領(lǐng)域的有力工具，人類生活的得力助手。它的應(yīng)用遍及各個領(lǐng)域，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p><b>　　①.單機應(yīng)用:</b></

57、p><p>　　(一個系統(tǒng)使用一塊單片機——普通應(yīng)用模式) </p><p><b>　?、?家用電器:</b></p><p>　　自從單片機誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機、電冰箱、電子玩具、收錄機等家用電器配上單片機后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。如高檔的洗衣機，空調(diào)器，電冰箱

58、，彩電，DVD，音響，手機，高檔電子玩具等電器，用單片機做自動控制。</p><p><b>　?、?智能設(shè)備:</b></p><p>　　用單片機改造普通儀器，儀表，讀卡機等，使其(集測量，處理，控制功能為一體)智能化，微型化。單片機廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測量的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。機電一體化是機

59、械工業(yè)發(fā)展的方向。機電一體化產(chǎn)品是指集成機械技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的機電產(chǎn)品，例如微機控制的車床、鉆床等。單片機作為產(chǎn)品中的控制器，能充分發(fā)揮它的體積小、可靠性高、功能強等優(yōu)點，可大大提高機器的自動化、智能化程度。</p><p>　?、?網(wǎng)絡(luò)與通信的智能接口:</p><p>　　在大型計算機控制的網(wǎng)絡(luò)或通信電路與外圍設(shè)備的接口電路中，用單片機來控制或管理，可

60、大大提高系統(tǒng)的運行速度和接口的管理水平。</p><p><b>　?、?工業(yè)測控:</b></p><p>　　單片機廣泛地用于各種實時控制系統(tǒng)中。例如，在工業(yè)測控、航空航天、尖端武器、機器人等各種實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器。單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。對工業(yè)設(shè)備(如機床，汽車，高檔中西

61、餐廚具，鍋爐，供水系統(tǒng)，生產(chǎn)自動化，自動報警系統(tǒng)，衛(wèi)星信號接收等)進行智能測控，大大地降低了勞動強度和生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。</p><p>　?、?多機應(yīng)用:(一個系統(tǒng)使用多塊單片機——高科技應(yīng)用模式) </p><p><b>　　⑦.功能彌散系統(tǒng):</b></p><p>　?、?并行多機處理系統(tǒng):</p>&l

62、t;p>　　在比較復(fù)雜的系統(tǒng)中，常采用分布式多機系統(tǒng)。多機系統(tǒng)一般由若干臺功能各異的單 片機組成，各自完成特定的任務(wù)，它們通過串行通信相互聯(lián)系、協(xié)調(diào)工作。單片機在這種系統(tǒng)中往往作為一個終端機，安裝在系統(tǒng)的某些節(jié)點上，對現(xiàn)場信息進行實時的測量和控制。單片機的高可靠性和強抗干擾能力，使它可以置于惡劣環(huán)境的前端工作。</p><p><b>　?、?局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng):</b></p>

63、<p>　　綜上所述，單片機已成為計算機發(fā)展和應(yīng)用的一個重要方面。另一方面，單片機應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計思想和設(shè)計方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實現(xiàn)的大部分功能，現(xiàn)在已能用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。</p><p>　　第2章 設(shè)計方案論述</p><p><b

64、>　　2.1可控硅介紹</b></p><p>　　晶閘管又叫可控硅?？煽毓?SCR: Silicon Controlled Rectifier)是可控硅整流器的簡稱。可控硅有單向、雙向、可關(guān)斷和光控幾種類型。它具有體積小、重量輕、效率高、壽命長、控制方便等優(yōu)點，被廣泛用于可控整流、調(diào)壓、逆變以及無觸點開關(guān)等各種自動控制和大功率的電能轉(zhuǎn)換的場合。它的出現(xiàn)，使半導(dǎo)體技術(shù)從弱電領(lǐng)域進入了強電領(lǐng)域，成

65、為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、軍事科研以至商業(yè)、民用電器等方面爭相采用的元件。</p><p>　　2.1.1可控硅的分類</p><p>　　自從20世紀50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。</p><p>　　可控硅從外形上分主要有螺旋式、平板式和平底式三種。其中螺旋式

66、的應(yīng)用較多。</p><p>　　按其工作特性，可控硅(THYRISTOR)可分為普通可控硅(SCR)即單向可控硅、雙向可控硅(TRIAC)和其它特殊可控硅。</p><p>　　2.1.2可控硅的主要參數(shù)</p><p>　　可控硅的主要參數(shù)有：</p><p>　?、?額定通態(tài)平均電流IT在一定條件下，陽極---陰極間可以連續(xù)通過的50赫

67、茲正弦半波電流的平均值。</p><p>　?、?正向阻斷峰值電壓VPF 在控制極開路未加觸發(fā)信號，陽極正向電壓還未超過導(dǎo)能電壓時，可以重復(fù)加在可控硅兩端的正向峰值電壓?？煽毓璩惺艿恼螂妷悍逯担荒艹^手冊給出的這個參數(shù)值。</p><p>　?、?反向陰斷峰值電壓VPR當可控硅加反向電壓，處于反向關(guān)斷狀態(tài)時，可以重復(fù)加在可控硅兩端的反向峰值電壓。使用時，不能超過手冊給出的這個參數(shù)值。&

68、lt;/p><p>　　④.控制極觸發(fā)電流Ig1 、觸發(fā)電壓VGT在規(guī)定的環(huán)境溫度下，陽極---陰極間加有一定電壓時，可控硅從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)所需要的最小控制極電流和電壓。</p><p>　　⑤.維持電流IH在規(guī)定溫度下，控制極斷路，維持可控硅導(dǎo)通所必需的最小陽極正向電流。 </p><p>　　近年來，許多新型可控硅元件相繼問世，如適于高頻應(yīng)用的快速可控硅，可以

69、用正或負的觸發(fā)信號控制兩個方向?qū)ǖ碾p向可控硅，可以用正觸發(fā)信號使其導(dǎo)通，用負觸發(fā)信號使其關(guān)斷的可控硅等等。</p><p>　　2.1.3常用封裝形式</p><p>　　常用可控硅的封裝形式有TO-92、TO-126、TO-202AB、TO-220、TO-220AB、TO-3P、SOT-89、TO-251、TO-252等。</p><p>　　2.1.4主要生產(chǎn)

70、廠家</p><p>　　主要廠家品牌有：ST，NXP/PHILIPS，NEC，ON/MOTOROLA，RENESAS/MITSUBISHI，LITTELFUSE/TECCOR，TOSHIBA，JX ，SANREX，SANKEN ，SEMIKRON ，EUPEC，IR等。</p><p>　　2.2可控硅的結(jié)構(gòu)和特性</p><p>　　可控硅由四層半導(dǎo)體材料組成的

71、，有三個PN結(jié)，對外有三個電極：第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。晶閘管和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷?，關(guān)鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。</p><p>　　①可控硅有三個電極----陽極（A）陰極（C）和控制極（G）。它有管芯是P 型導(dǎo)體和N 型導(dǎo)體交迭組成的四層結(jié)構(gòu)，共有三個PN 結(jié)。如圖：<

72、/p><p>　?、诳煽毓韬椭挥幸粋€PN 結(jié)的硅整流二極度管在結(jié)構(gòu)上迥然不同?？煽毓璧乃膶咏Y(jié)構(gòu)和控制極的引用，為其發(fā)揮“以小控大”的優(yōu)異控制特性奠定了基礎(chǔ)。在應(yīng)用可控硅時，只要在控制極加上很小的電流或電壓，就能控制很大的陽極電流或電壓。目前已能制造出電流容量達幾百安培以至上千安培的可控硅元件。一般把5安培以下的可控硅叫小功率可控 硅，50安培以上的可控硅叫大功率可控硅。 </p><p>　　

73、要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，松開按鈕開關(guān)，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。</p><p>　　晶閘管的特點是“一觸即發(fā)”。但是，如果陽極或控制極外加的是反向電壓，晶閘管就不能導(dǎo)通。控制極的作用是通過外加正向觸發(fā)脈沖使晶閘管導(dǎo)通，卻不能使它關(guān)斷。那么， 用什么方法才能使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷呢?使導(dǎo)通的晶閘管關(guān)斷，可以斷開陽

74、極電源(圖③中的開關(guān)S)或使陽極電流小于維持導(dǎo)通的最小值(稱為維持電流)。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關(guān)斷。</p><p>　　2.3 調(diào)光燈設(shè)計的功能要求和工作原理</p><p>　　本設(shè)計要求具有對燈泡亮度調(diào)節(jié)的功能，通過電路實現(xiàn)可控硅不同導(dǎo)通角的控制來進行明顯不同亮度的顯示。具體的調(diào)節(jié)原理不做要求。</p>

75、<p>　　調(diào)光燈的工作原理是通過改變電阻來實現(xiàn)調(diào)節(jié)燈的亮暗的，電壓一定時，電阻越大，功率越小，耗電量越小，燈越暗。</p><p>　　2.4可控硅作用、特點</p><p>　　普通二極管整流電路存在一個局限性：在輸入的交流電壓一定時，輸出的直流電壓也是一個固定值，不能任意調(diào)節(jié)，但在許多情況下，都要求直流電壓能進行調(diào)節(jié)，即有可控、可調(diào)的特點，可控硅的出現(xiàn)有效地解決了這個問題

76、，使半導(dǎo)體器件從弱電領(lǐng)域進入強電領(lǐng)域。</p><p>　　優(yōu)點：體積小、動作迅速、壽命長。</p><p>　　缺點：控制比較復(fù)雜。</p><p>　　用途：整流、調(diào)節(jié)、開關(guān)、逆變。</p><p>　　2.4.1單向可控硅</p><p>　　單向可控硅是一種可控整流電子元件，能在外部控制信號作用下由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通

77、，但一旦導(dǎo)通，外部信號就無法使其關(guān)斷，只能靠去除負載或降低其兩端電壓使其關(guān)斷。單向可控硅是由三個PN結(jié)PNPN組成的四層三端半導(dǎo)體器件與具有一個 PN結(jié)的二極管相比，單向可控硅正向?qū)ㄇ沂芸刂茦O電流控制；與具有兩個PN結(jié)的三極管相比，差別在于可控硅對控制極電流沒有放大作用。</p><p>　　2.4.2單向可控硅基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　單相可控硅具有：a、三個PN結(jié)，b、3個電極的

78、四層結(jié)構(gòu)，如圖1示：</p><p>　　2.4.3雙向可控硅</p><p>　　雙向可控硅具有兩個方向輪流導(dǎo)通、關(guān)斷的特性。雙向可控硅實質(zhì)上是兩個反并聯(lián)的單向可控硅，是由NPNPN五層半導(dǎo)體形成四個PN結(jié)構(gòu)成、有三個電極的半導(dǎo)體器件。由于主電極的構(gòu)造是對稱的（都從N層引出），所以它的電極不像單向可控硅那樣分別叫陽極和陰極，而是把與控制極相近的叫做第一電極A1，另一個叫做第二電極A2。雙

79、向可控硅的主要缺點是承受電壓上升率的能力較低。這是因為雙向可控硅在一個方向?qū)ńY(jié)束時，硅片在各層中的載流子還沒有回到截止狀態(tài)的位置，必須采取相應(yīng)的保護措施。雙向可控硅元件主要用于交流控制電路，如溫度控制、燈光控制、防爆交流開關(guān)以及直流電機調(diào)速和換向等電路。</p><p>　　單向可控硅和雙向可控硅，都是三個電極。單向可控硅有陰極（K）、陽極（A）、控制極（G）。雙向可控硅等效于兩只單項可控硅反向并聯(lián)而成。即其中

80、一只單向硅陽極與另一只陰極相邊連，其引出端稱T2極，其中一只單向硅陰極與另一只陽極相連，其引出端稱T2極，剩下則為控制極（G）。</p><p>　　2.5可控硅的導(dǎo)通原理</p><p>　　為了說明可控硅的工作原理，將單相可控硅可切割為二個三極管，每一個晶體管的基極與另一個晶體管的集電極相連。如圖2示。</p><p>　　a、陽極與陰極之前只加正向電壓，可控硅

81、處于反向阻塞狀態(tài)。</p><p>　　b、控制極與陰極之間加正向電壓，可控硅不導(dǎo)通。</p><p>　　c、陽極與陰極之間加正向電壓(觸發(fā)脈沖)，同時在控制極與陰極之間加正向電壓，可控硅很快處于導(dǎo)通狀態(tài)，且可以允許大電流流過，(其電流值只受外接電阻的限制)，陽極和陰極之間的壓降為1V左右。</p><p>　　如圖2示：假設(shè)EG產(chǎn)生控制電流IG，加入可控硅的控制

82、極，則經(jīng)T2放大后，電流為IG加入可控硅的控制極，則經(jīng)T2放大后，電流為TC2=β2IG，而Ic2=Ib1，IG=β1IB1=β1β2IG，這個電流又流入T2的基極，再一次放大，這兩個晶體管之間存在著一個正反饋環(huán)，形成強烈的正反饋。因此，很快使兩個晶體管飽和導(dǎo)通，導(dǎo)通后其壓降很小，電源電壓幾乎全部加在負載上。</p><p>　　在可控硅導(dǎo)通之后，即使控制極電流消失，它的導(dǎo)通狀態(tài)完全依靠管子本身的正反饋作用來維持

83、，它仍然處于導(dǎo)通狀態(tài)，所以，控制極的作用，僅僅是觸發(fā)可控硅使其導(dǎo)通，導(dǎo)通之后，控制極就失去作用了。</p><p>　　2.6方案論證與比較</p><p><b>　　方案一：</b></p><p><b>　　純模擬電路</b></p><p>　　通過改變電阻和電容的值來改變燈的亮度。一般只

84、能實現(xiàn)對燈光點亮的快慢進行調(diào)節(jié)，不能滿足本設(shè)計的功能要求，故不采納。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　采用數(shù)字和模擬混合電路</p><p>　　并通過調(diào)節(jié)電燈電壓信號的占空比實現(xiàn)對燈光亮度的控制。包括單片機、晶閘管等主要器件。</p><p><b>　　方案示例：</

85、b></p><p>　　基于51單片機和晶閘管驅(qū)動器的燈控系統(tǒng)</p><p>　　此方案中，其控制電路主要由AT89C2051單片機和過零觸發(fā)光電隔離雙向晶閘管等組成的可編程控制電路和直流穩(wěn)壓電源(未畫出)組成。如圖所示。通過單片機AT89C2051執(zhí)行程序經(jīng)I/O口向過零觸發(fā)驅(qū)動電路發(fā)命令，實現(xiàn)燈光的控制。</p><p>　　此方案能夠?qū)崿F(xiàn)本設(shè)計的功能

86、要求，元器件簡單、廉價，但原理上是通過占空比來調(diào)節(jié)燈光亮度，信號頻率參數(shù)不確定，造成在電燈兩端的電壓信號頻率不確定，造成非50HZ電信號，對電網(wǎng)有污染。因此方案經(jīng)過實現(xiàn)和進一步討論，不予采用。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　采用數(shù)字和模擬混合電路，并通過調(diào)節(jié)電燈電壓信號的占空比實現(xiàn)對燈光亮度的控制。包括單片機、晶閘管等主要器件。&l

87、t;/p><p><b>　　方案構(gòu)思：</b></p><p>　　基于MSP430F449單片機和數(shù)控可控硅觸發(fā)電路的燈控系統(tǒng)</p><p>　　此方案是基于MSP430F449單片機為設(shè)計的控制核心，且采用光電偶合器將觸發(fā)電路和主路電之間進行隔離，因而該電路具有可靠性和控制精度高，抗干擾能力強等優(yōu)點。因此我們決定采用此方案。</p&g

88、t;<p><b>　　2.6本章小結(jié)</b></p><p>　　本章主要對可控硅進行了介紹，介紹了可控硅的分類、可控硅的主要參數(shù)、常用封裝形式、主要生產(chǎn)廠家，分析了可控硅的作用、特點以及單相可控硅基本結(jié)構(gòu)。最后根據(jù)多亮度等級調(diào)光燈制作的設(shè)計功能要求，對各設(shè)計方案進行了論證與比較，最后闡述了設(shè)計的測試的方法與儀器測試數(shù)據(jù)及測試結(jié)果分析。</p><p>

89、;　　第3章 MSP430芯片介紹</p><p>　　3.1 MSP430芯片簡介</p><p>　　MSP430系列單片機是美國德州儀器(TI)1996年開始推向市場的一種16位超低功耗的混合信號處理器(Mixed Signal Processor)。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。<

90、;/p><p>　　3.2 MSP430 單片機的發(fā)展</p><p>　　MSP430 系列是一個 16 位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機，在 1996 年問世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，已成為眾多單片機系列中一顆耀眼的新星。</p><p>　　回憶 MSP430 系列單片機的發(fā)展過程，可以看出有這樣三個階段：</

91、p><p><b>　　開始階段:</b></p><p>　　從 1996 年推出 MSP430 系列開始到 2000 年初，這個階段首先推出有 33X 、32X 、31X 等幾個系列，而后于 2000 年初又推出了 11X 、11X1 系列。</p><p>　　MSP430 的 33X 、32X 、31X 等系列具有 LCD 驅(qū)動模塊，對提高

92、系統(tǒng)的集成度較有利。每一系列有 ROM 型( C )、OTP 型( P )、和 EPROM 型( E )等芯片。EPROM 型的價格昂貴，運行環(huán)境溫度范圍窄，主要用于樣機開發(fā)。這也表明了這幾個系列的開發(fā)模式，即：用戶可以用 EPROM 型開發(fā)樣機；用 OTP 型進行小批量生產(chǎn)；而 ROM 型適應(yīng)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品。</p><p>　　2000 年推出了 11X/11X1 系列。這個系列采用 20 腳封裝，內(nèi)存容量

93、、片上功能和 I/O 引腳數(shù)比較少，但是價格比較低廉。</p><p>　　這個時期的 MSP430 已經(jīng)顯露出了它的特低功耗等的一系列技術(shù)特點，但也有不盡如人意之處。它的許多重要特性，如：片內(nèi)串行通信接口、硬件乘法器、足夠的 I/O 引腳等，只有 33X 系列才具備。33X 系列價格較高，比較適合于較為復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)。當用戶設(shè)計需要更多考慮成本時，33X 并不一定是最適合的。而片內(nèi)高精度A/D 轉(zhuǎn)換器又只有 3

94、2X 系列才有。</p><p>　　尋找突破，引入Flash技術(shù):</p><p>　　隨著 Flash 技術(shù)的迅速發(fā)展，TI 公司也將這一技術(shù)引入 MSP430 系列中。在 2000 年 7 月推出 F13X/F14X 系列，在 2001 年 7 月到 2002 年又相繼推出 F41X 、F43X 、F44X 這些全部是 Flash 型單片機。</p><p>

95、　　F41X 單片機是目前應(yīng)用比較廣的單片機，它有 48 個 I/O 口，96 段 LCD 驅(qū)動。F43X 、F44X 系列是在 13X 、14X 的基礎(chǔ)上，增加了液晶驅(qū)動器，將驅(qū)動 LCD 的段數(shù)由 3XX 系列的最多 120 段增加到 160 段。并且相應(yīng)地調(diào)整了顯示存儲器在存儲區(qū)內(nèi)的地址，為以后的發(fā)展拓展了空間。</p><p>　　MSP430 系列由于具有 Flash 存儲器，在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)調(diào)試及實際

96、應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點。這是 TI 公司推出具有 Flash 型存儲器及 JTAG 邊界掃描技術(shù)的廉價開發(fā)工具 MSP-FET430X110 ，將國際上先進的 JTAG 技術(shù)和 Flash 在線編程技術(shù)引入 MSP430。</p><p>　　這種以 Flash 技術(shù)與 FET 開發(fā)工具組合的開發(fā)方式，具有方便、廉價、實用等優(yōu)點，給用戶提供了一個較為理想的樣機開發(fā)方式。</p><p>

97、;　　另外，2001 年 TI 公司又公布了 BOOTSTRAP 技術(shù)，利用它可在燒斷熔絲以后只要幾根線就可更改并運行內(nèi)部的程序。這為系統(tǒng)軟件的升級提供了又一方便的手段。BOOTSTRAP 具有很高的保密性，口令可達到 32 個字節(jié)的長度。</p><p><b>　　蓬勃發(fā)展階段:</b></p><p>　　在前一階段，引進新技術(shù)和內(nèi)部進行調(diào)整之后，為 MSP43

98、0 的功能擴展打下了良好的基礎(chǔ)。于是 TI 公司在 2002 年底和 2003 年期間又陸續(xù)推出了 F15X 和 F16X 系列的產(chǎn)品。</p><p>　　在這一新的系列中，有了兩個方面的發(fā)展。一是從存儲器方面來說，將 RAM 容量大大增加，如 F1611 的 RAM 容量增加到了 10KB 。這樣一來，希望將實時操作系統(tǒng)( RTOS )引入 MSP430 的，就不會因 RAM 不夠而發(fā)愁了。二是從外圍模塊來說

99、，增加了 I 2 C 、DMA 、DAC12 和 SVS 等模塊。</p><p>　　在 2003 年中，TI 公司還推出了專門用于電量計量的 MSP430FE42X 和用于水表、氣表、熱表上的具有無磁傳感模塊的 MSP430FW42X 單片機。我們相信由于 MSP430 的開放性的基本架構(gòu)和新技術(shù)的應(yīng)用，新的 MSP430 的產(chǎn)品品種必將會不斷出現(xiàn)。</p><p>　　3.3 MSP

100、430 單片機的特點 </p><p>　　MSP430 系列單片機的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍的不斷擴大，主要取決于以下的特點。</p><p>　　強大的處理能力 MSP430 系列單片機是一個 16 位的單片機，采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式( 7 種源操作數(shù)尋址、4 種目的操作數(shù)尋址)、簡潔的 27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加

101、多種運算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速度，在 8MHz 晶體驅(qū)動下指令周期為 125 ns 。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。</p><p>　　在運算速度方面，MSP430 系列單片機能在 8MHz 晶體的驅(qū)動下，實現(xiàn) 125ns 的指令周期。16 位的數(shù)據(jù)寬度、125ns 的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能實現(xiàn)乘加)相配合，能實現(xiàn)數(shù)字信號處理的某些算法(如 FFT 等)。</p>

102、;<p>　　MSP430 系列單片機的中斷源較多，并且可以任意嵌套，使用時靈活方便。當系統(tǒng)處于省電的備用狀態(tài)時，用中斷請求將它喚醒只用 6us。</p><p>　　超低功耗 MSP430 單片機之所以有超低的功耗，是因為其在降低芯片的電源電壓及靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處。</p><p>　　首先，MSP430 系列單片機的電源電壓采用的是 1.8～3.6V

103、電壓。因而可使其在 1MHz 的時鐘條件下運行時，芯片的電流會在 200～400uA 左右，時鐘關(guān)斷模式的最低功耗只有 0.1uA。</p><p>　　其次，獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計。在 MSP430 系列中有兩個不同的系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)：基本時鐘系統(tǒng)和鎖頻環(huán)( FLL 和 FLL+ )時鐘系統(tǒng)或 DCO 數(shù)字振蕩器時鐘系統(tǒng)。有的使用一個晶體振蕩器( 32768Hz )，有的使用兩個晶體振蕩器)。由系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU

104、 和各功能所需的時鐘。并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關(guān)閉，從而實現(xiàn)對總體功耗的控制。</p><p>　　由于系統(tǒng)運行時打開的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有著顯著的不同。在系統(tǒng)中共有一種活動模式( AM )和五種低功耗模式( LPM0～LPM4 )。在等待方式下，耗電為 0.7uA ，在節(jié)電方式下，最低可達 0.1uA。</p><p>　　系統(tǒng)工作穩(wěn)定。上電復(fù)位

105、后，首先由 DCOCLK 啟動 CPU ，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間。然后軟件可設(shè)置適當?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的系統(tǒng)時鐘頻率。如果晶體振蕩器在用做 CPU 時鐘 MCLK 時發(fā)生故障，DCO 會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復(fù)位。</p><p>　　豐富的片上外圍模塊 MSP430 系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看

106、門狗( WDT )、模擬比較器 A 、定時器 A ( Timer_A )、定時器 B ( Timer_B )、串口 0 、1( USART0 、1 )、硬件乘法器、液晶驅(qū)動器、10 位 /12 位 ADC 、IIC總線直接數(shù)據(jù)存取( DMA )、端口 O ( P0 )、端口 1～6 ( P1～P6 )、基本定時器( Basic Timer )等的一些外圍模塊的不同組合。其中，看門狗可以使程序失控時迅速復(fù)位；模擬比較器進行模擬電壓的比較，

107、配合定時器，可設(shè)計出 A/D 轉(zhuǎn)換器； 16 位定時器( Timer_A 和 Timer_B )具有捕獲 / 比較功能，大量的捕獲 / 比較寄存器，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM 等；有的器件更具有可實現(xiàn)異步、同步及多址訪問串行通信接口可方便的實現(xiàn)多機通信等應(yīng)用；具有較多的 I/O 端口，最多達 6*8 條 I/O 口線； P0 、P1 、P2 端口能夠接收外部上升沿或下降沿的中斷輸入； 12/14 位硬件 A/D 轉(zhuǎn)換器有較高的轉(zhuǎn)換

108、速率，最高可達 200kbps</p><p>　　方便高效的開發(fā)環(huán)境 目前 MSP430 系列有 OPT 型、FLASH 型和 ROM 型三種類型的器件，這些器件的開發(fā)手段不同。對于 OPT 型和 ROM 型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后在燒寫或掩膜芯片；對于 FLASH 型則有十分方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境，因為器件片內(nèi)有 JTAG 調(diào)試接口，還有可電擦寫的 FLASH 存儲器，因此采用先下載程序到 FLASH 內(nèi)，

109、再在器件內(nèi)通過軟件控制程序的運行，由 JTAG 接口讀取片內(nèi)信息供設(shè)計者調(diào)試使用的方法進行開發(fā)。這種方式只需要一臺 PC 機和一個 JTAG 調(diào)試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯編語言和 C 語言。</p><p>　　MSP430 單片機目前主要以 FLASH 型為主。</p><p>　　適應(yīng)工業(yè)級運行環(huán)境 MSP430 系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境溫度為 -40～+ 85

110、攝氏度 ，所設(shè)計的產(chǎn)品適合用于工業(yè)環(huán)境下。</p><p>　　3.4 MSP430 系列與89C51系列的比較</p><p>　　我國的多數(shù)讀者對89C51系列的單片機是很熟悉的，為了加深對 MSP430 系列單片機的認識，我們不妨將兩者進行一下比較。</p><p>　　首先，89C51單片機是 8 位單片機。其指令是采用的被稱為“ CISC ”的復(fù)雜指令集，