MSP430单片机的开发及应用
上不同于一般积分和逐次比较等A/D转换原理,它的输入信号是加在A/D的电容网络上的,通过电容的充电来采样信号进行A/D转换的.其时序可以归纳为 :
,参考电平,时钟源, 选择通道模式分频因子,及中断允许 写结束采样控制位,开始转换 加信号,开始采样时序 转换结束延时到采样结束下次转换 A/D转换的时序和具体的一些注意事项和参数可参见参考资料1,但有几点必须注意的地方: 1.由于MSP430F149是采用加载信号到电容上充电的采样,因此必须要给一定的采样时间以能到达一定的精度和时间的不溢出,否则会出现时间溢出的中断.据测定其采样开始之后需要13个ADC12CLK周期延时.在实验时是采用的单步才能比较精确的测量，在全速时需要延时才能测量，否则采样结果为0。
2.在采样结束和转换的开始需要一个控制过程,这就是将ADC12CTL0的ENC和ADC12SC同时置“1”，则表明采样结束和转换开始，在我们的测试中，是将ADC12CTL0的控制位重复了一次以达到开始转换。
3．用外部参考电压时，转换公式为NADC=4095*（Vin—Vr-）/（Vr+—Vr-）。这于参考资料1上有不同。
4．由于低三位是电阻性的，因此精度上需要多次测量取平均值。
5．如果采用外参考电压，则不能认为悬空为0v，而必须要加一个电压，即使是0v也必须要加地，否则不能转换。 具体的A/D采样程序和结果在PCB测试中有比较详细的结果。
第四章 MSP430F149开发板的介绍及测试
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在这次毕业设计中，我们的主要任务是设计一个芯片的开发板，以能够供以后使用，考虑
到F149的资源，我们的设计外围模块功能图为：（电路见附） 晶振1和2 8路A/D外设及参考电压输入口3路传感器 可控硅 JATG口 MSP430F149主芯 片 比较器的输外存和适时 入口时钟 PWM滤波 232和485通讯口 电源管理和充电电 池
下面将分模块介绍各模块原理（标示见原理图）及调试程序和结果：
第一节 模数转换模块
在单片机的模数应用中，经常会设计到转换为检测电流的情况，而且还会遇到起始电流不为0mA而为4mA的情况，此时需要将电流转换为电压和加电压到参考电压负端的电路，在原理图中，rz.x和r11x构成分压并将电流转换为电压进入单片机采样转换,其中，d11x中每两个组成一对，其中的一个为精密电阻以起补偿用，使d11x和rz.x组成的分压精度更高。d11x构成过压保护和低压保护,克服一些意外毛刺等.对分压的电阻选定可以扩大转换范围,这由实际需要定,我们加了一路0.5分压的电路,可采样6v的电压.当起始电流为0mA时(即电流为0mA时转换为0),
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让P1.4口输出为高,此时三极管Qve1不导通,负参考电压为0v,此时的0mA转换为0,当起始电流为4mA时(即电流为4mA时转换为0),让P1.4口输出为低,此时三极管Qve1导通,负参考电压为Rve1和Rve2分压,电阻Rve1和Rve2的值由实验得出为13:2,负参考电压为0.35v,测试结果和调试程序可见刘亚娇的报告.但有几点问题为:
1. 分压电阻的阻值不能太大,一般数量级为100欧级,因为单片机内阻不大,一般为十千欧级,且线性度不太好.但电阻太小造成电流较大,这是使用A/D的局限. 2. 速度不能太快否则不能转换,负参考电压不能悬空.
比较器的输入原理与A/D的输入原理一样,也加了分压电阻和二极管的嵌位保护电路,可以电流比较又可以电压比较,测试结果可见第三章的有关节.
第二节 传感器模块
在开发板中,设计了3路传感器,将220v和更高的电压转换为可用A/D检测的低压,然后通过A/D采样,判断高压信号的稳定度后,再将P1.4口置高,此时二极管DT1和三极管T1导通,可控硅TRIAC工作,在外部高电压的工频正弦电压达到0v附近时将JK1上的3、4导通，3、4外部接单片机可控负载，当断电时，利用可控硅的特性，在断开后高频正弦电压达到0v时才断开，这就避免了高压工作时的断电的辐射造成的环境和人体的伤害，原理图中TR起可控硅的电流放大作用。其测试结果的时序图可以表示为：
220v 高压U 0v 0v
外部开关
P4.4口
可控硅 控制后开关
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结果可以看到,经可控硅后,电压的开启可关闭不会发生在高压部分,这对环境和人体的辐射达到了尽可能的小.
第三节 外存和实时时钟模块
考虑到单片机有时需要实时时钟和外存,因此本设计加了一个8563实时时钟芯片和24WCxx的片外存储,采用I2C 总线结构传送数据和时钟,通过P4.6传送SCL时钟信号,P4.5传送地址、控制、应答和数据信号。8563接一个32767HZ的晶振产生实时时钟，R32、R31是提拉电阻，以从8563和24WCxx中输出数据。由于本设计中只有一个片外存储，因此其芯片地址为1010000，8563的读的芯片地址为1010011，写地址为1010010，关于I2C 总线的帧结构为：
A B D D|| C scl
|| sda || 启动 数据电平 数据变 停止信号 稳定有效 化段
A：总线非忙阶段 B：启动数据阶段 C：停止数据段 D：数据有效段
其中测试时产生的字节访问帧结构为：
主机 启 片选 读/ 应 存储单元地址 应 数据字节 应 停止 动 地址 写 答 答 答
sda
S 1010000R/ P W
调试程序流图和帧结构的顺序一样，在这儿就不在重复，调试程序见附eerom.s43。
调试结果为：往外存中的10000000地址写入10101010字节数据后读出仍然为10101010，表明对外存的读写正确。对8563的读写一样。对I2C 总线的使用最重要的是时序的正确。这是编程最重要的一点。
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另外，对读信号时，要注意是启动后，先写片选地址，再送写信号，等应答后送要读的地址，然后才是启动，之后是送片选地址，再送读信号，等应答之后才是地址上的数据。这与写时序是不一样的。
第四节 485和232通讯模块
单片机通讯时需要转换电平，这就要485和232电平驱动，在开发板中，我们用了MAX202E和MAX485芯片作为驱动，MAX202芯片可以实现短距离的通信，是属于单端驱动方式，能将-15v~+15v 的电压转换为0~5v的电压,速率能达到20K,输出电流可达到500mA,实现了TTL—EIA电平的转换,由于MAX202芯片是全双工的,因此其使能引脚是全使能的,又由于MAX202芯片输出是 5v的电压,而430芯片是3v电压,因此需要一个由RM3和RM4组成的分压电路,由于受430内阻和MAX202输出电流的影响,当RM3和RM4分别取2千欧和3千欧时分压之后的电压刚好能达到的电压3v,因此取RM3和RM4为2千欧和3千欧.注:RS—232 电平规定为-3v— -15v为“1”，+3v—+15v为“0”。而RS—485电平属于平衡电平，是通过两路的比较决定正负的，RU4起连接两路的作用，但由于是半双工电路，因此需要使能端口，又由于 启动电平为大于5v，因此需要加CM1和RC7的微分电路产生一个比较大的驱动使能信号，当要使能时，P1。0口发出一个“1”电平，则CM1和RC7的微分使输出到MAX485上的电平为一个尖峰信号，从而驱动。RM1，RM2的分压电路和RM3，RM4的分压原理一样。MAX232和MAX485分别接到430的USART1和USART0上，实现了多机通信。在调试中，我们是将430和计算机的超级终端相连实现的测试，原理为： MSP430 MAX计算机接收 发送 电平驱动 的通讯口202电的串口 USART1 平驱1 接收 电平转换 发送 动 0—3v -15v~+15v 电平反向 调试程序流图为：
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