MSP430单片机简介(创新实验)

1、MSP430单片机简介王晓宁王晓宁2014.05在讲单片机之前，我们先看一下数字电路中的例子在讲单片机之前，我们先看一下数字电路中的例子Multisim例子双向移位寄存器74LS194_With_Clock循环不停.ms11Multisim例子自动售饮料机的逻辑电路（例6.4.3）With Pulse Clock.ms11上面两个例子的共同特点是：上面两个例子的共同特点是：1.有有CLK时钟；时钟；2.有输入；有输入；3.有输出；有输出；4.有门电路和触发器、寄存器有门电路和触发器、寄存器 ；5.输入可以改变输出的状态；输入可以改变输出的状态；6.循环不停；循环不停；7.全部由硬件实现。全部由

2、硬件实现。1.有有CLK时钟时钟 (控制门电路，协调门电路的状态变化控制门电路，协调门电路的状态变化) ;2.有输入有输入 (感知外部世界的变化感知外部世界的变化) ;3.有输出有输出 (通过输出影响外部世界通过输出影响外部世界) ;4.有门电路和触发器、寄存器有门电路和触发器、寄存器 (逻辑处理和状态保存逻辑处理和状态保存) ;5.输入可以改变输出的状态输入可以改变输出的状态 (控制作用控制作用) ;6.循环不停循环不停 (只要不断电，在时钟信号的驱动下，系统会无休无止的运行下去只要不断电，在时钟信号的驱动下，系统会无休无止的运行下去) ;7.全部由硬件实现全部由硬件实现 (没有软件编程环节

3、没有软件编程环节) 。 单片机也是一个数字系统，而且是一个完备的数字系统，它有单片机也是一个数字系统，而且是一个完备的数字系统，它有自己的时钟，有输入、输出，也有门电路和触发器、寄存器，还有自己的时钟，有输入、输出，也有门电路和触发器、寄存器，还有计数器、计数器、ADC、存储单元等等；更重要的是，它有自己的、存储单元等等；更重要的是，它有自己的CPU（相（相当于人的大脑），因此它具有了更强的判断和处理能力。而且它可当于人的大脑），因此它具有了更强的判断和处理能力。而且它可以通过软件编程来实现相应的检测和控制功能，因此单片机系统是以通过软件编程来实现相应的检测和控制功能，因此单片机系统是软件软件

4、+硬件。硬件。 人本身也是软件人本身也是软件+硬件（思想硬件（思想+躯体）躯体）1.有有CLK时钟；时钟；2.有输入；有输入；3.有输出；有输出；4.有门电路和触发器、寄存器有门电路和触发器、寄存器 ；5.输入可以改变输出的状态；输入可以改变输出的状态；6.循环不停；循环不停；7.全部由硬件实现。全部由硬件实现。一般数字系统的特点一般数字系统的特点 MSP430是美国德州仪器（是美国德州仪器（TI）生产的单片机。）生产的单片机。 MSP430单片机有许多系列，从单片机有许多系列，从1XX系列到系列到6XX系列，系列，以及以及G系列、系列、FR系列，还有系列，还有CC430等。每一个系列里面还等

5、。每一个系列里面还有许多型号，形成了一个器件各具特色、品种丰富的有许多型号，形成了一个器件各具特色、品种丰富的430大家庭。大家庭。MSP430单片机家族单片机家族MSP430支持的应用支持的应用MSP430 MCU 可支持数以千计的应用可支持数以千计的应用凭借凭借 MSP430 MCU 的超低功耗性的超低功耗性能、高集成度模拟与数字外设、以能、高集成度模拟与数字外设、以及易用的工具，客户可方便地实现及易用的工具，客户可方便地实现其产品的差异化。其产品的差异化。 下面以下面以MSP430G2553为例，来介绍为例，来介绍430单片机单片机的部分内容。的部分内容。MSP430单片机的基本框架，以

6、单片机的基本框架，以MSP430G2X53为例：为例：单片机本身像单片机本身像一个工厂，各一个工厂，各个部门之间通个部门之间通过地址和数据过地址和数据总线相互沟通。总线相互沟通。MSP430G2553的外观图的外观图为双列直插式封装为双列直插式封装其它的封装形式：其它的封装形式：为贴片式封装，为贴片式封装，但不是但不是2553系列。系列。左边这个也不是左边这个也不是430系列。系列。MSP430G2553管脚图：管脚图：20管脚的管脚的器件在器件在PCB板上的焊接方式：板上的焊接方式：MSP430LaunchPad 开发板开发板片上仿真器模块片上仿真器模块6针针 eZ430 连接器连接器MSP

7、430器件和插座器件和插座外置晶体接口外置晶体接口电源连接器电源连接器复位按钮复位按钮LED和跳线和跳线P1.0 & P1.6P1.3 按钮按钮芯片引出脚芯片引出脚USB 仿真器接口仿真器接口MSP430 LaunchPad 原理图，不包括仿真器原理图，不包括仿真器通过软件（程序）来控制单片机的方法：通过软件（程序）来控制单片机的方法：软件（例如用软件（例如用C语言编写的程序）语言编写的程序）单片机各模块的寄存器和控制寄存器单片机各模块的寄存器和控制寄存器单片机的模块（单片机的模块（I/O口，定时器，口，定时器，ADC，通信等），通信等）输入按键输入按键触摸按键触摸按键传感器等传感器等

8、外围电路（外围电路（LED，LCD，电机驱动，电机驱动，无线收发，无线收发，SD卡卡等等）等等）电源电源例一、例一、MSP430单片机的单片机的I/O口口 I/O（英文（英文Input，Output的缩写）口是单片机与外部世界进行沟通的缩写）口是单片机与外部世界进行沟通的主要通道，通过的主要通道，通过I/O口可以输入数字信号（高、低电平）、模拟信号；口可以输入数字信号（高、低电平）、模拟信号；可以输出数字信号（高、低电平）、可以输出数字信号（高、低电平）、PWM波、或模拟信号。波、或模拟信号。 另外，另外，MSP430的大部分的大部分I/O口具有中断能力。口具有中断能力。 与与I/O口相关的寄

9、存器有（以口相关的寄存器有（以P1口为例）：口为例）：P1IN，输入寄存器，只读（地址：，输入寄存器，只读（地址：020h)P1OUT，输出寄存器，可读可写（地址：，输出寄存器，可读可写（地址：021h)P1DIR，方向寄存器，可读可写（地址：，方向寄存器，可读可写（地址：022h)P1IFG，中断标志寄存器，可读可写（地址：，中断标志寄存器，可读可写（地址：023h)P1IES，中断沿选择寄存器，可读可写（地址：，中断沿选择寄存器，可读可写（地址：024h)P1IE，中断使能寄存器，可读可写（地址：，中断使能寄存器，可读可写（地址：025h)P1SEL，端口选择寄存器，可读可写（地址：，端口

10、选择寄存器，可读可写（地址：026h)P1SEL2，端口选择寄存器，端口选择寄存器2，可读可写（地址：，可读可写（地址：041h)P1REN，电阻使能寄存器，可读可写（地址：，电阻使能寄存器，可读可写（地址：027h)当编写程序，当编写程序，涉及涉及I/O口的口的操作时，我们操作时，我们需要跟这些寄需要跟这些寄存器打交道。存器打交道。I/O口寄存器的取值及其意义口寄存器的取值及其意义如前所述，在如前所述，在G2553单片机中，与单片机中，与I/O口相关的寄存器有口相关的寄存器有P1IN，P1OUT，P1DIR，P1IFG，P1IES，P1IE，P1SEL，P1SEL2，P1REN。这些寄存。这

11、些寄存器的存储结构相同，都是器的存储结构相同，都是8位的寄存器。位的寄存器。寄存器的寄存器的8位结构图如下：位结构图如下：寄存器中各位的取值要么为寄存器中各位的取值要么为1，要么为，要么为0，不同的取值有不同的含义和状态：，不同的取值有不同的含义和状态：对对P1IN寄存器，若相应的位为寄存器，若相应的位为1，则说明与该位对应的输入信号为高电平（，则说明与该位对应的输入信号为高电平（1）；）；若相应的位为若相应的位为0，则说明与该位对应的输入信号为低电平（，则说明与该位对应的输入信号为低电平（0）。）。例如：例如：则，对应这则，对应这3位的输入为低电平位的输入为低电平对应这对应这5位的输入为高电

12、平位的输入为高电平设设P1IN的内容如下：的内容如下：对对P1DIR寄存器，相应的位为寄存器，相应的位为1，则说明与该位对应的管脚被定义为输出方向；，则说明与该位对应的管脚被定义为输出方向；相应的位为相应的位为0，则说明与该位对应的管脚被定义为输入方向。，则说明与该位对应的管脚被定义为输入方向。例如：例如：对其它的寄存器对其它的寄存器P1IFG，P1IES，P1IE，P1SEL，P1SEL2，P1REN等，等，各个位上的不同取值，都有相应的不同含义。各个位上的不同取值，都有相应的不同含义。对对P1OUT寄存器，相应的位为寄存器，相应的位为1，则说明与该位对应的输出信号为高电平（，则说明与该位对

13、应的输出信号为高电平（1）；相应）；相应的位为的位为0，则说明与该位对应的输出信号为低电平（，则说明与该位对应的输出信号为低电平（0）。）。例如：例如：当我们对当我们对I/O口的寄存器进行设置时，口的寄存器进行设置时，单片机的内部根据设置的状态以及单片机的内部根据设置的状态以及输入信号的变化，会产生如图所示输入信号的变化，会产生如图所示的逻辑控制和相应的输入的逻辑控制和相应的输入/输出。输出。该图表明了各个寄存器的不该图表明了各个寄存器的不同取值对同取值对I/O的控制作用的控制作用为简化起见，省略了某些为简化起见，省略了某些寄存器的控制作用。寄存器的控制作用。I/O口控制的例子（略）口控制的例

14、子（略） 中断是控制器或处理器为了快速响应及处理外部事件中断是控制器或处理器为了快速响应及处理外部事件（如按键、触摸屏、（如按键、触摸屏、AD转换结束、定时器计时到、以及与转换结束、定时器计时到、以及与外部模块接口等等），而采取的一种应对机制。中断就是外部模块接口等等），而采取的一种应对机制。中断就是一种临时打断，如果我们的程序中允许了某些中断并开启一种临时打断，如果我们的程序中允许了某些中断并开启了总中断，则当这些中断事件发生时，了总中断，则当这些中断事件发生时，CPU就会响应这些就会响应这些中断，也就是中断，也就是CPU先去处理这些中断事件（或称突发事件）先去处理这些中断事件（或称突发事件

15、）处理完后，处理完后，CPU再返回到原来的被中断点，继续处理它原再返回到原来的被中断点，继续处理它原来的事情。这个过程会涉及到来的事情。这个过程会涉及到PC（程序计数器）值的变化（程序计数器）值的变化及及SP（堆栈指针）的改变等等，不过（堆栈指针）的改变等等，不过PC和和SP的变化在我的变化在我们的们的C程序中是不可见的，或者说是我们不需要关心的，程序中是不可见的，或者说是我们不需要关心的，我们只要写好我们的我们只要写好我们的C程序就一切程序就一切OK了。了。单片机的中断及其处理过程单片机的中断及其处理过程单片机中断的例子（略）单片机中断的例子（略）CCS中自带的例子（略）中自带的例子（略）

16、以下应用实例为西电学生的作品，以下应用实例为西电学生的作品，它们均以它们均以Launchpad实验板为核心。实验板为核心。多路电源开关多路电源开关多路电源开关多路电源开关 MSP430G2231为主控芯片 四路继电器相互隔离 四个按键控制继电器开闭 继电器开闭情况由LED显示风速测试仪风速测试仪风速测试仪风速测试仪 MSP430G2211为主控芯片 驱动一个电源风扇 调理转速信号为PWM波 以脉冲计数方式测量风扇转速 风扇转速显示在LCD上家用窗帘控制器家用窗帘控制器家用窗帘控制器家用窗帘控制器 MSP430G2211位主控芯片 单片机驱动直流电机 手动按键控制和自动感光控制两种方式 自动感光

17、模式下光线强时自动关闭窗帘步进电机驱动器步进电机驱动器步进电机驱动器步进电机驱动器 MSP430G2231位主控芯片 单片机控制电机转速和方向 分为四相四拍和四相八拍两种方式 电机运转情况由数码管显示非法入侵报警器非法入侵报警器 MSP430G2211位主控芯片 单片机检测红外对管的开闭 侵入模式下蜂鸣器报警 手动解除报警状态数字频率计数字频率计数字频率计数字频率计 MSP430G2231位主控芯片 定时计数法测频率 兼容正弦波、三角波、锯齿波、矩形波 频率测量结果显示在LCD上自行车里程表自行车里程表自行车里程表自行车里程表 MSP430G2231位主控芯片 定时计数法测计算车轮转速 LCD显示当前速度、里程 手动复位里程计数 系统掉电数据不丢失多路数据采集器多路数据采集器多路数据采集器多路数据采集器 MSP430G2231位主控芯片 采集八路数据，四路电压、四路电流 自动零点校准功能 LCD同时八路数据显示温度报警器温度报警器温度报警器温度报警器 MSP430G2231位主控芯片 检测当前温度 温度超过阈值自动切断继电器 LCD显示温度、阈值和继电器开闭情况温度测试仪温度测试仪温度测试仪温度测试仪 MSP430G2231位主控芯片 PT100作为温度传感器 可以设置温度采样间隔 LCD显示当前温度和采样间隔简易电子秤简