微机原理与接口技术实验指导书

单片机原理与应用实验指导书嘉兴学院南湖学院PAGE1绪论该课程为电子信息类专业，尤其是电气工程及自动化、电子信息工程、自动化、机电一体化专业的重要课程。是一门计算机硬软件知识与数字信号处理知识相结合的课程。同学通过预习准备与上机操作练习，熟悉软件开发方法，理解各种单片机系统的实现，并掌握单片机系统设计和实现方法。本实验教学是高等院校电类专业为加强《单片机原理及应用》课程的理论学习而开设的综合性实践课程，它是根据有关实验题目，设计相应程序，提供实验的设备，同时也是对掌握有关实验设备的选择，操作使用的过程。因此所开设的每个实验都有明确的目的和要求。MSP-EXP430G2LaunchPad（以下简称G2）是TI公司推出的1款MSP430开发板，它提供了具有集成仿真功能的14/20引脚DIP插座目标板，可通过SpyBi-Wire（2线JTAG）协议对系统内置的MSP430超值系列器件（G系列）进行快速编程和调试。PAGE38实验一CCS使用实验一．实验目的1.了解CodeComposerStudio5.5软件的操作环境和基本功能，了解MSP430的软件开发过程。(1)学习创建工程和管理工程的方法。(2)了解基本的编译和调试功能。(3)学习使用观察窗口。(4)了解图形功能的使用二．实验原理CCS（CodeComposerStudio）是TI公司推出的“集成开发环境”IDE（IntergratedDevelopmentEnvironment）。所谓“集成开发环境”就是处理器的所有开发都在一个软件里完成，包括工程管理、程序编译、代码下载、调试等功能。CCS支持所有TI公司推出的处理器，包括MSP430、ARMCortex系列、C2000和DSP。 1.开发MSP430应用系统一般需要以下几个调试工具来完成：软件集成开发环境(CodeComposerStudio5.5)：完成系统的软件开发，进行软件和硬件仿真调试。它也是硬件调试的辅助手段。开发系统：实现硬件仿真调试时与硬件系统的通信，控制和读取硬件系统的状态和数据。 2.CodeComposerStudio5.5主要完成系统的软件开发和调试。它提供一整套的程序编制、维护、编译、调试环境，能将汇编语言和C语言程序编译连接生成COFF(公共目标文件)格式的可执行文件，并能将程序下载到目标板上运行调试。 3.用户系统的软件部分可以由CodeComposerStudio建立的工程文件进行管理，工程文件一般包含以下几种文件：-源程序文件：C语言或汇编语言文件(*.ASM或*.C)-头文件(*.H)-命令文件(*.CMD)-库文件(*.LIB,*.OBJ)三．实验设备与器材1．PC机一台；操作系统为WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系统为WindowsXP)。安装CCS软件。 2．MSPEXP430G2553launchpad核心实验板一块。3．USB连接电缆一条。四．实验内容与记录1．实验准备(1)连接实验设备检查EXP430G2553launchpad完好。(2)开启设备①接通计算机电源，进入Windows操作系统。②提供的USB电缆的扁平端连接到计算机的USB接口上。2．启动CodeComposerStudio5双击桌面上“CodeComposerStudio5.5.03．创建工程(1)创建新的工程文件首先，新建的工程会默认出现在之前选定的workspace文件夹中。点击File?New?CCSProject，输入Projectname：CCS_example，Outputtype：Excutable（可编译执行的，另一个可选项是Library），Device选择MSP430G2553，最后选择是“EmptyProject（withmain.c）工程建立后之后，自动生成了一堆文件，其中我们需要操作的就是main.c文件，编写各种代码，点击保存后可激活“关联跳转”。关联跳转非常有用，可以按住CTRL+鼠标左键点击任意函数，就会跳转到该函数的引用位置，按可以回到原代码位置。如果需要添加外部文件，注意好文件路径和头文件包含问题。双击打开main.c，输入下列程序：(2)在工程文件中添加程序文件（可选操作）：在任何一个工程中，都包含main.c文件，还可以有很多其他文件。在ProjectExplorer树形目录中，可以通过新建或者直接COPY的方法增加文件夹或c文件、h文件。(3)编译连接工程：程序编写完成后，点击即可开始编译。根据图中所示的编译错误提示窗逐条修改错误。(4)运行调试：点击行下载和仿真了，耐心等待后，得到仿真调试界面。完成后，代码被下载到G2单片机里，点击开始运行程序。(4)观察数据：在仿真运行后，点击ToolàGraphàSingleTime设置参数如下： 在断点位置点击右键，编辑断点属性。将Action改为RefreshAllWindows，这样就可以连续更新波形。分别把DisplayDataSize设为1024和128的显示效果五．实验小结与思考题总结CCS编译调试环境在使用上的特点，联系其它使用过的编译器，找出它们之间相似的功能。进一步掌握其它在实验中没有用到的功能选项和编译、调试技巧六．实验报告要求1．实验目的2．实验的基本原理3．实验程序的主要部分4．实验结果及问题分析

实验二MSP430系统时钟实验一．实验目的1.了解MSP430系统时钟工作原理。2.掌握MSP430系统时钟的配置方法。二．实验原理现代单片机的制造工艺都差不多，靠电子元件本身节能的潜力非常有限。单片机的低功耗主要是依靠间歇工作实现的，而间歇工作的方法就是启停系统时钟。如果像普通51单片机那样只有一个时钟，关掉时钟意味着单片机全面停工，节能的同时也没法正常使用了。所以出于低功耗的需要，MSP430单片机工作的系统时钟被分为了MCLK、SMCLK和ACLK三个，可以根据需要关闭其中的一个几个或全部。MCU内需要时钟的单元包括CPU和部分片内外设，三种时钟的功能区别如下：1）MCLK：主时钟（MainsystemClock）,专为CPU运行提供的时钟。MCLK频率配置的越高，CPU执行的速度越快。虽然CPU速度越快功耗也越高，但高频率的MCLK可以让CPU工作时间更短。所以正确的低功耗设计并不是要尽量降低MCLK，而是在不用CPU时立刻关闭MCLK。在大部分应用中，需要CPU运算的时间都非常短，所以，间歇开启MCLK（唤醒CPU）的方法节能效果非常明显。2）SMCLK：子系统时钟（Sub-mainClock），专为一些需要高速时钟的片内外设提供服务，比如定时器和ADC采样等。当CPU休眠时，只要SMCLK开启，定时器和ADC仍可工作（一般待片内外设完成工作后触发中断，唤醒CPU去做后续工作）。3）ACLK：辅助时钟（AuxillaryClock），辅助时钟的频率很低，所以即使一直开启功耗也不大，当然关掉也是可以的。辅助时钟可以供给那些只需低频时钟的片内外设，比如LCD控制器，还可用于产生节拍时基，与定时器配合间歇唤醒CPU。MCLK、SMCLK和ACLK三者关系用更形象的比喻就是主力部队（MCLK）、先头部队（SMCLK）、警戒哨兵（ACLK）的关系。1）需要用主力部队的时候不多，一般情况都处于休整状态，以节约“给养”（功耗）。2）能只用先头部队解决的问题，就别动用主力，待先头部队完成自己的任务后，再请主力出马。3）当没有实际“敌人”的时候，主力部队和先头部队都可以休整，但是要放上哨兵作为警戒，发现“敌人”可以随时唤醒主力部队。如图，MSP-EXP430G2开发板上P1.3接了一个按键，P1.0接了LED（用跳线帽连接），下面我们将编写一段代码，通过长延时控制P1.0LED亮灭，可以通过按键改变DCO频率，随着DCO改变，LED亮灭频率发生变化。原理：软件延时的时长与时钟频率成反比，改变DCO频率自然就会改变延时，从而引起LED闪烁频率的变化。三．实验设备与器材1．PC机一台；操作系统为WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系统为WindowsXP)。安装CCS软件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心实验板一块。3．USB连接电缆一条。四．实验内容与记录1．实验准备(1)连接实验设备检查EXP430G2553launchpad完好。(2)开启设备①接通计算机电源，进入Windows操作系统。②提供的USB电缆的扁平端连接到计算机的USB接口上。(3)启动CodeComposerStudio5双击桌面上“CodeComposerStudio5.5.0”2．实验步骤仅使用MSP-EXP430G2开发板进行实验插上P1.0和P1.6的LED跳线启动CCS，打开4_KEY_LED_Change_DCO工程下载并运行仿真程序观测LED闪烁频率按键后，LED闪烁频率变快每4次按键后，LED闪烁频率变回初始状态。3.源代码/**Key_LED_Change_DCO.c*硬件描述：LaunchpadG2553开发板上P1.3接了一个按键，P1.0接了LED（用跳线帽连接）。*功能描述：LED依靠长延时闪烁，每次按下按键后，系统时钟按1/8/12/16MHz循环改变，LED闪烁速度变化*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"//在main()函数前提前申明子函数voidP1_IODect(); //P1口的外部中断事件检测函数voidP13_Onclick(); //P1.3按键的中断事件处理函数voidGPIO_Init(); //GPIO初始化函数voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //关闭看门狗定时器 GPIO_Init(); //初始化GPIO _enable_interrupts(); //等同_EINT，使能总中断 while(1) { __delay_cycles(1000000); //与CPU时钟相关的长延时// __delay_cycles(100); //与CPU时钟相关的长延时 P1OUT^=BIT0; //LED亮灭状态改变 P1OUT^=BIT6; //LED亮灭状态改变 }}/***************************************************************************名称：GPIO_Init()*功能：设定按键和LED控制IO的方向，启用按键IO的上拉电阻*入口参数：无*出口参数：无*说明：无*范例：无*************************************************************************/voidGPIO_Init(){ //设定P1.0和P1.6的输出初始值 P1DIR|=BIT0+BIT6; //设定P1.0为输出 P1OUT|=BIT0+BIT6; //设定P1.0初值 //配合机械按键，启用内部上拉电阻 P1REN|=BIT3; //启用P1.3内部上下拉电阻 P1OUT|=BIT3; //将电阻设置为上拉 //配置P1.3中断参数 P1DIR&=~BIT3;//P1.3设为输入(可省略) P1IES|=BIT3;//P1.3设为下降沿中断 P1IE|=BIT3;//允许P1.3中断}/***************************************************************************名称：PORT1_ISR()*功能：响应P1口的外部中断服务*入口参数：无*出口参数：无*说明：P1.0~P1.8共用了PORT1中断，所以在PORT1_ISR()中必须查询标志位P1IFG才能知道* 具体是哪个IO引发了外部中断。P1IFG必须手动清除，否则将持续引发PORT1中断。*范例：无*************************************************************************/#pragmavector=PORT1_VECTOR__interruptvoidPORT1_ISR(void){ //启用Port1事件检测函数 P1_IODect(); //检测通过，则会调用事件处理函数 P1IFG=0; //退出中断前必须手动清除IO口中断标志}/***************************************************************************名称：P1_IODect()*功能：判断具体引发中断的IO，并调用相应IO的中断事件处理函数*入口参数：无*出口参数：无*说明：该函数兼容所有8个IO的检测，请根据实际输入IO激活“检测代码”。* 本例中，仅有P1.3被用作输入IO，所以其他7个IO的“检测代码”没有被“激活”。*范例：无**********************************************************************/voidP1_IODect(){ unsignedintPush_Key=0; //排除输出IO的干扰后，锁定唯一被触发的中断标志位 Push_Key=P1IFG&(~P1DIR); //延时一段时间，避开机械抖动区域 __delay_cycles(10000); //消抖延时 //判断按键状态是否与延时前一致 if((P1IN&Push_Key)==0) //如果该次按键确实有效{ //判断具体哪个IO被按下，调用该IO的事件处理函数 switch(Push_Key){// caseBIT0: P10_Onclick(); break;// caseBIT1: P11_Onclick(); break;// caseBIT2: P12_Onclick(); break; caseBIT3: P13_Onclick(); break;// caseBIT4: P14_Onclick(); break;// caseBIT5: P15_Onclick(); break;// caseBIT6: P16_Onclick(); break;// caseBIT7: P17_Onclick(); break; default: break; //任何情况下均加上default }}}/***************************************************************************名称：P13_Onclick()*功能：P1.3的中断事件处理函数，即当P1.3键被按下后，下一步干什么*入口参数：无*出口参数：无*说明：使用事件处理函数的形式，可以增强代码的移植性和可读性*范例：无**************************************************************************/voidP13_Onclick(){ //Freq仅在P13_Onclick()中使用，但是又需要退出函数时不被清除 staticunsignedintFreq=0; //静态全局变量的典型应用场合 //变量从0~3循环移位 Freq++; if(Freq>3) Freq=0; //根据Freq的值，改变DCO设定频率 switch(Freq){ case0: DCOCTL=CALDCO_1MHZ; BCSCTL1=CALBC1_1MHZ; break; case1: DCOCTL=CALDCO_8MHZ; BCSCTL1=CALBC1_8MHZ; break; case2: DCOCTL=CALDCO_12MHZ; BCSCTL1=CALBC1_12MHZ;break; case3: DCOCTL=CALDCO_16MHZ; BCSCTL1=CALBC1_16MHZ;break; default: break; }}五．实验小结与思考题总结MSP430系统时钟工作原理及配置方法。进一步掌握其它在实验中没有用到的功能选项和编译、调试技巧。六．实验报告要求1．实验目的2．实验的基本原理3．实验程序的主要部分4．实验结果及问题分析

实验三MSP430中断实验一．实验目的1.了解MSP430中断工作原理。2.掌握MSP430中断时钟的配置方法。二．实验原理如图，MSP-EXP430G2开发板上P1.3接了一个按键，P1.0和P1.6接了LED（用跳线帽连接），下面我们将编写一段代码，两个LED保持1亮1灭，每次按下P1.3后，LED交换亮灭状态，要求不阻塞CPU。三．实验设备与器材1．PC机一台；操作系统为WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系统为WindowsXP)。安装CCS软件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心实验板一块。3．USB连接电缆一条。四．实验内容与记录1．实验准备(1)连接实验设备检查EXP430G2553launchpad完好。(2)开启设备①接通计算机电源，进入Windows操作系统。②提供的USB电缆的扁平端连接到计算机的USB接口上。(3)启动CodeComposerStudio5双击桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．实验步骤仅使用MSP-EXP430G2开发板进行实验插上P1.0和P1.6的LED跳线启动CCS，打开5_Interrupt_Key_LED工程下载并运行仿真程序观测初始时两个LED的亮灭状态每次按键后，两个LED切换亮灭3.源代码/**Interrupt_Key_LED.c*硬件描述：LaunchpadG2553开发板上P1.3接了一个按键，P1.0和P1.6各接了1个LED（用跳线帽连接）。*功能描述：按键按下的瞬间，两个LED切换亮灭状态*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"//在main函数前提前申明函数voidP1_IODect() ;voidP13_Onclick();voidGPIO_init();voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //关狗 GPIO_init(); //IO初始化 _enable_interrupts(); //使能总中断 _bis_SR_register(LPM3_bits); //休眠}/*******************************************************************************************************名称：GPIO_Init()*功能：设定按键和LED控制IO的方向，启用按键IO的上拉电阻*入口参数：无*出口参数：无*说明：无*范例：无******************************************************************************************************/voidGPIO_init(){ //设定P1.0和P1.6的输出初始值 P1DIR|=BIT0+BIT6; //设定P1.0和P1.6为输出 P1OUT|=BIT0; //设定P1.0初值 P1OUT&=~BIT6; //设定P1.6初值 //配合机械按键，启用内部上拉电阻 P1REN|=BIT3; //启用P1.3内部上下拉电阻 P1OUT|=BIT3; //将电阻设置为上拉 //配置P1.3中断参数 P1DIR&=~BIT3;//P1.3设为输入(可省略) P1IES|=BIT3;//P1.3设为下降沿中断 P1IE|=BIT3;//允许P1.3中断}/*******************************************************************************************************名称：PORT1_ISR()*功能：响应P1口的外部中断服务*入口参数：无*出口参数：无*说明：P1.0~P1.8共用了PORT1中断，所以在PORT1_ISR()中必须查询标志位P1IFG才能知道* 具体是哪个IO引发了外部中断。P1IFG必须手动清除，否则将持续引发PORT1中断。*范例：无******************************************************************************************************/#pragmavector=PORT1_VECTOR__interruptvoidPORT1_ISR(void){ //启用Port1事件检测函数 P1_IODect(); //检测通过，则会调用事件处理函数 P1IFG=0; //退出中断前必须手动清除IO口中断标志}/*******************************************************************************************************名称：P1_IODect()*功能：判断具体引发中断的IO，并调用相应IO的中断事件处理函数*入口参数：无*出口参数：无*说明：该函数兼容所有8个IO的检测，请根据实际输入IO激活“检测代码”。* 本例中，仅有P1.3被用作输入IO，所以其他7个IO的“检测代码”没有被“激活”。*范例：无******************************************************************************************************/voidP1_IODect(){ unsignedintPush_Key=0; //排除输出IO的干扰后，锁定唯一被触发的中断标志位 Push_Key=P1IFG&(~P1DIR); //延时一段时间，避开机械抖动区域 __delay_cycles(10000); //消抖延时 //判断按键状态是否与延时前一致 if((P1IN&Push_Key)==0) //如果该次按键确实有效{ //判断具体哪个IO被按下，调用该IO的事件处理函数 switch(Push_Key){// caseBIT0: P10_Onclick(); break;// caseBIT1: P11_Onclick(); break;// caseBIT2: P12_Onclick(); break; caseBIT3: P13_Onclick(); break;// caseBIT4: P14_Onclick(); break;// caseBIT5: P15_Onclick(); break;// caseBIT6: P16_Onclick(); break;// caseBIT7: P17_Onclick(); break; default: break; //任何情况下均加上default }}}/*******************************************************************************************************名称：P13_Onclick()*功能：P1.3的中断事件处理函数，即当P1.3键被按下后，下一步干什么*入口参数：无*出口参数：无*说明：使用事件处理函数的形式，可以增强代码的移植性和可读性*范例：无******************************************************************************************************/voidP13_Onclick(){ //翻转IO电平 P1OUT^=BIT0; P1OUT^=BIT6; }五．实验小结与思考题总结MSP430中断工作原理及配置方法。进一步掌握其它在实验中没有用到的功能选项和编译、调试技巧。六．实验报告要求1．实验目的2．实验的基本原理3．实验程序的主要部分4．实验结果及问题分析

实验四MSP430定时器实验—基于PWM的LED调光一．实验目的1.了解MSP430定时器工作原理。2.掌握MSP430定时器的使用方法。二．实验原理1.定时器原理定时器在任何单片机中都具有极其重要的作用。我们都知道单片机是顺序执行指令，我们把CPU看成是人，一个每次只能干一件事的人。没有定时器的帮助，人就会像在监狱服刑一样，早上起床，吃早饭，干苦力、放风、吃晚饭、睡觉、早上起床...偶尔有的变数就是有人探监（外部中断）。可怕的是，如果吃饭时“耳背”，狱警喊停没听见，那作为犯人就必须一直吃下去，干苦力时出了岔子就更悲催了。定时器是什么呢？实际就是能够对时钟进行计数的计数器，类似我们的闹钟。定时器的出现才使单片机成为几乎无所不能的完整的自由人。一个自由主人的一天是这样的：1）起床：相当于main循环的起始。2）刷牙：相当于执行各种inital操作，此task主人（CPU）必须亲力亲为，并且不能被其他事打扰。3）烧水：代表不需要人（CPU）一直干的task，主人灌好烧水壶后，只需打开灶台火焰即可。不巧的是烧水壶并没有水烧好的鸣响器（外设中断），怎么办？最傻的办法是主人得一直盯着看烧水的全过程。但是有定时器，主人就不必要这么做了。因为烧好一壶水的时间基本是知道的，主人设定好闹钟就可以去看报纸（其他任务）或者打瞌睡了（休眠）。待闹钟响起，人去关火，泡咖啡...4）敲门：有访客敲门相当于突发事件event。假设主人住在大庄园里，又恰巧没有门铃（外部中断）怎么办？难道要主人成天蹲在大门口吗？不用，有定时器呢。假定访客敲门都最少会敲5分钟，主人将定时器设定为5分钟响一次，每5分钟去门口看一次，这样就不会错过客人来访了。其他时间，主人可以打dota或者发呆。5）吃药：假如主人每隔1小时需要吃药一次，这相当于对时间要求严格的task，按理说这不就是用个闹钟就完了吗。憋屈的是，主人只有1个闹钟，已经用在“接客”上了，怎么办？没关系，主人可以数定时5分钟的闹钟响了多少次，数够12次就吃药。类似的方法，主人可以数着闹钟的“节拍”处理其他对时间要求严格的task。6）有人来访：好了，5分钟去大门口看一次，真有访客了。访客分两种情况，送快递的（只需标记下，可以后续处理的event）或是上门拜访的（需要立刻接待处理的event）。因为对于快递包裹，主人验货收下即可（写全局变量标志位），以后有时间再研究包裹内的物品。而上门拜访的客人，主人立刻亲自接待（中断子函数，占用CPU）。7）客人赖着不走：客人脑子进水了说个没完没了（程序跑飞或外设错误），影响主人正常生活了，怎么办？没事，幸好有看门狗定时器在，每隔设定时间，必须喂狗（重置看门狗定时器），否则设定时间一到，看门狗该咬人了（重启单片机）。主人的一天要重新开始了。总结一下主人的一天，一个住着大庄园的主人，却没有仆人（有的话成双CPU了）。还非常憋屈的没有自动报警的烧水壶，庄园大门没有门铃，吃药都没有专人伺候。但是依靠闹钟（定时器），主人还是可以惬意的生活，有时间打dota，有时间打盹。甚至当“天下大乱”的时候，还有看门狗可以让一天重来。定时器作为单片机中最有用的片内外设，就是为弥补CPU顺序执行程序这个“死脑经”缺陷而量身定做的。学会使用定时器的思想，才算真正是单片机入了门。2.硬件原理如图，MSP-EXP430G2开发板上P1.3接了一个按键，P1.6为TA输出口并接了LED（用跳线帽连接），下面我们将编写一段代码，通过按键改变PWM占空比，从而改变LED亮度。三．实验设备与器材1．PC机一台；操作系统为WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系统为WindowsXP)。安装CCS软件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心实验板一块。3．USB连接电缆一条。四．实验内容与记录1．实验准备(1)连接实验设备检查EXP430G2553launchpad完好。(2)开启设备①接通计算机电源，进入Windows操作系统。②提供的USB电缆的扁平端连接到计算机的USB接口上。(3)启动CodeComposerStudio5双击桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．实验步骤仅使用MSP-EXP430G2开发板进行实验插上P1.0的LED跳线启动CCS，打开6_PWM_LED工程下载并运行仿真程序观测初始时LED的亮度（灭）每次按键后，LED变亮每10次按键以后，LED恢复初始亮度3.源代码/**PWM_LED.c*硬件描述：LaunchpadG2553开发板上P1.3接了一个按键，P1.6各接了1个绿光LED（用跳线帽连接）。*功能描述：按键按下的瞬间，LED亮度变化。需调用TA_PWM库函数。*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"#include"TA_PWM.h"voidP1_IODect();voidP13_Onclick();voidGPIO_init();voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //关狗 //初始化TA0为ACLK输入，不分频，通道1超前PWM，通道2关闭 TA0_PWM_Init('A',1,'F',0); TA0_PWM_SetPeriod(500); //设定PWM周期 GPIO_init(); //初始化GPIO _enable_interrupts(); //使能总中断_bis_SR_register(LPM3_bits); //LPM3方式休眠}/*******************************************************************************************************名称：GPIO_Init()*功能：设定按键和LED控制IO的方向，启用按键IO的上拉电阻*入口参数：无*出口参数：无*说明：无*范例：无******************************************************************************************************/voidGPIO_init(){ //TA0_PWM_Init()自动设置TA口（P1.6） //配合机械按键，启用内部上拉电阻 P1REN|=BIT3; //启用P1.3内部上下拉电阻 P1OUT|=BIT3; //将电阻设置为上拉 //配置P1.3中断参数 P1DIR&=~BIT3;//P1.3设为输入(可省略) P1IES|=BIT3;//P1.3设为下降沿中断 P1IE|=BIT3;//允许P1.3中断}/*******************************************************************************************************名称：PORT1_ISR()*功能：响应P1口的外部中断服务*入口参数：无*出口参数：无*说明：P1.0~P1.8共用了PORT1中断，所以在PORT1_ISR()中必须查询标志位P1IFG才能知道* 具体是哪个IO引发了外部中断。P1IFG必须手动清除，否则将持续引发PORT1中断。*范例：无******************************************************************************************************/#pragmavector=PORT1_VECTOR__interruptvoidPORT1_ISR(void){ //启用Port1事件检测函数 P1_IODect(); //检测通过，则会调用事件处理函数 P1IFG=0; //退出中断前必须手动清除IO口中断标志}/*******************************************************************************************************名称：P1_IODect()*功能：判断具体引发中断的IO，并调用相应IO的中断事件处理函数*入口参数：无*出口参数：无*说明：该函数兼容所有8个IO的检测，请根据实际输入IO激活“检测代码”。* 本例中，仅有P1.3被用作输入IO，所以其他7个IO的“检测代码”没有被“激活”。*范例：无******************************************************************************************************/voidP1_IODect(){ unsignedintPush_Key=0; //排除输出IO的干扰后，锁定唯一被触发的中断标志位 Push_Key=P1IFG&(~P1DIR); //延时一段时间，避开机械抖动区域 __delay_cycles(10000); //消抖延时 //判断按键状态是否与延时前一致 if((P1IN&Push_Key)==0) //如果该次按键确实有效{ //判断具体哪个IO被按下，调用该IO的事件处理函数 switch(Push_Key){// caseBIT0: P10_Onclick(); break;// caseBIT1: P11_Onclick(); break;// caseBIT2: P12_Onclick(); break; caseBIT3: P13_Onclick(); break;// caseBIT4: P14_Onclick(); break;// caseBIT5: P15_Onclick(); break;// caseBIT6: P16_Onclick(); break;// caseBIT7: P17_Onclick(); break; default: break; //任何情况下均加上default }}}/*******************************************************************************************************名称：P13_Onclick()*功能：P1.3的中断事件处理函数，即当P1.3键被按下后，下一步干什么*入口参数：无*出口参数：无*说明：使用事件处理函数的形式，可以增强代码的移植性和可读性*范例：无******************************************************************************************************/voidP13_Onclick() //P1.3的事件处理函数{ //Bright在函数执行完后不能被清空，所以得设为静态局部变量 staticunsignedintBright=0; //循环改变PWM占空比 Bright=Bright+40; if(Bright>=400) //占空比最大40%，更亮的区间视觉变化不明显 Bright=0; TA0_PWM_SetPermill(1,Bright); //调用库函数，更新PWM占空比 _nop(); }五．实验小结与思考题总结MSP430定时器工作原理及配置方法。进一步掌握其它在实验中没有用到的功能选项和编译、调试技巧。六．实验报告要求1．实验目的2．实验的基本原理3．实验程序的主要部分4．实验结果及问题分析

实验五MSP430看门狗实验—呼吸灯一．实验目的1.了解MSP430看门狗工作原理。2.掌握MSP430看门狗的使用方法。二．实验原理1.WDT原理WDT（WatchDogTimer）俗称看门狗，是单片机非常重要的一个片内外设。早期，普通51单片机内部没有它，则有使用专门的外扩看门狗芯片。在电子产品中，被称为“狗”的就是忠诚可靠的代名词，比如电子狗（雷达测速狗）。什么是看门狗呢？看门狗实际就是一个定时器，只不过在定时到达时，可以复位单片机。这个功能对于实际工程应用中的产品非常有用。在很多应用中，单片机要经年累月的连续工作，如果期间单片机由于各种意外死机（俗称跑飞），则单片机就经年累月的不工作了，有了看门狗，就可以避免这种意外的发生。看门狗的原理就8个字“定时喂狗，狗饿复位”：1）单片机都是循环工作的，比如完成整个循环所需时间最长不超过0.5秒，则可以把看门狗定时器的定时值设为1秒，在主循环中加入看门狗定时值清零的代码（俗称喂狗）。2）这样一来，假如程序运行正常，则总会在看门狗定时器到点前“喂狗”，从而避免单片机复位。3）如果程序死机，则不会及时“喂狗”，单片机复位。复位后看门狗依然默认开启，继续守护着程序的正常运行。2.硬件原理呼吸灯就是亮度渐变的LED灯，普通LED可以用TA输出PWM来控制亮度，通过WDT定时中断来改变亮度，从而实现呼吸灯效果。如图7.4所示，G2板可以利用P1.6（PWM输出口）控制LED来实现呼吸灯。三．实验设备与器材1．PC机一台；操作系统为WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系统为WindowsXP)。安装CCS软件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心实验板一块。3．USB连接电缆一条。四．实验内容与记录1．实验准备(1)连接实验设备检查EXP430G2553launchpad完好。(2)开启设备①接通计算机电源，进入Windows操作系统。②提供的USB电缆的扁平端连接到计算机的USB接口上。(3)启动CodeComposerStudio5双击桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．实验步骤仅使用MSP-EXP430G2开发板进行实验插上P1.6的LED跳线启动CCS，打开7_1_Breath_Lamp工程下载并运行仿真程序观测LED的亮度随时间的变化3.源代码/**Breath_Lamp.c*硬件描述：P1.6(PWM输出口）接了1个绿光LED（用跳线帽连接）。*功能描述：LED亮度随时间渐渐变量又渐渐变暗，人称“呼吸灯”。需调用TA_PWM库函数。*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"#include"TA_PWM.h"#include"Breath_Lamp_Event.h"#include"Breath_Lamp_Global.h"#definePWM_PERIOD100voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //初始化TA定时器 TA0_PWM_Init('A',1,'F',0); //ACLK,不分频，TA0.1输出超前PWM TA0_PWM_SetPeriod(PWM_PERIOD); //设定PWM的周期 //初始化看门狗定时器 WDTCTL=WDT_ADLY_16; //WDT设为16ms定时器模式 IE1|=WDTIE; //使能寄存器IE1中相应的WDT中断位 _enable_interrupts(); //使能总中断 _bis_SR_register(LPM3_bits);}/***************************************************************************名称：WDT_ISR()*功能：响应WDT定时中断服务*入口参数：无*出口参数：无*说明：WDT定时中断独占中断向量，所以无需进一步判断中断事件，也无需人工清除标志位。*所以，在WDT定时中断服务子函数中，直接调用WDT事件处理函数就可以了。*范例：无*************************************************************************/#pragmavector=WDT_VECTOR //WatchdogTimerinterruptserviceroutine__interruptvoidWDT_ISR(void){ WDT_Ontime();}五．实验小结与思考题总结MSP430看门狗工作原理及配置方法。进一步掌握其它在实验中没有用到的功能选项和编译、调试技巧。六．实验报告要求1．实验目的2．实验的基本原理3．实验程序的主要部分4．实验结果及问题分析

实验六MSP430键盘实验—长短键识别一．实验目的1.了解MSP430看门狗工作原理。2.掌握MSP430看门狗的使用方法。3.掌握状态机建模编程思想。二．实验原理1.状态机原理有非常普遍的一类程序，事件的判断不仅与当前输入有关，还与之前的“积累效应”有关。比如，大家都知道计算机的键盘是能识别“长短键的”：1）当你短时间按下“a”时，屏幕上只显示1个a。2）当你按住“a”一定时间后，屏幕上就开始以“疯狂速度”显示aaaaaaa...了。3）如果只考察任何瞬态，都是“A”键被按下，应该事件处理都是一样的。但是，结果却不是这样。4）这说明，光判断“A”键被按下是不够的，还要看“A”键被按下多久，才能决定调用哪种事件处理函数。上面的这段描述，和数字电路中的时序逻辑电路非常像，电路的输出不仅取决于当前输入（A键按下），还与当前所处的状态有关（A键被“短按”状态和A键被“长按”状态），要对这类应用进行高效编程，流程图是不行的，需要用到传说中的状态机。状态机（StateMachine），也叫有限状态机（FiniteStateMachine），简称状态机。状态机的概念来源于时序逻辑电路，又细分为Mealy状态机和Moore状态机，两者的区别在于是否只根据状态就能得出输出结果。单片机中借用了这两种状态机的思想，引申出“状态中判断事件”和“事件中查询状态”两种单片机状态机的编程方法。下图是一个通用的状态转换图框架，所有状态机都可以基于该框架进行扩展，Event相当于事件检测函数检测出的事件，Action相当于事件处理函数。1）状态中判断事件对上图中的状态机进行编程，可以采用State状态中判断Event事件的方法。这种方法类似于Mealy型状态机（不完全等同），即在switch语句中，还需判断Event才能决定输出的结果。2）事件中查询状态对上图中的状态机进行编程，也可以采用Event事件中查询State状态的方法。这种方法类似于Moore型状态机（不完全等同），在Switch语句中，即无需再判断Event，由当前状态就知道结果。其中if(Event)表达的含义是无论用什么方法，只要能判断Event发生了，并不仅限于字面理解用if查询Event，还包括直接在中断中判断Event的情况。2.两种状态机的区别在时序逻辑电路中，Moore状态机和Mealy状态机都可以用来描述任何状态机，并且两种状态机也可以互相转换。在单片机的编程中，我们刚刚举例，也证明了事件中查询状态和状态中查询事件都可以用来描述状态机。那么这两种方法有什么优缺点呢？1）如果Event直接由中断引发，不需要if语句轮询就能判断，则用Moore型状态机（事件中查询状态）执行速度快。这是因为，只需执行对应Event的switch(State)语句，而且switch中只需对State进行判断就可以输出结果了。2）如果Event本身就需要轮询才能得出，则使用Mealy型状态机（状态中查询事件）的代码要简单。因为状态中查询事件只有一个switch(State)语句。3.硬件设置MSP-EXP430G2开发板上P1.3接了一个按键，P1.0和P1.6接了LED（用跳线帽连接），要求短按P1.3控制LED1的亮灭，长按P1.3控制LED2的亮灭。三．实验设备与器材1．PC机一台；操作系统为WindowsXP(或WindowsNT、Windows98、Windows2000，以下假定操作系统为WindowsXP)。安装CCS软件。2．MSPEXP430G2553launchpad核心实验板一块。3．USB连接电缆一条。四．实验内容与记录1．实验准备(1)连接实验设备检查EXP430G2553launchpad完好。(2)开启设备①接通计算机电源，进入Windows操作系统。②提供的USB电缆的扁平端连接到计算机的USB接口上。(3)启动CodeComposerStudio5双击桌面上“CodeComposerStudio5.5.02．实验步骤仅使用MSP-EXP430G2开发板进行实验插上P1.0和P1.6的LED跳线启动CCS，打开7_3_Key_Long_Short_Mealy工程下载并运行仿真程序短按键，切换LED1亮灭长按键，切换LED2亮灭打开7_4_Key_Long_Short_Moore工程重复以上实验3.源代码Mealy状态机/**Key_Long_Short_Mealy*硬件描述：LaunchpadG2553开发板上P1.3接了一个按键，P1.0和P1.6各接了1个LED（用跳线帽连接）*功能描述：使用状态机判别长短按键，短按键切换LED1状态，长按键切换LED2状态*Createdon:2013-4-8*Author:Administrator*/#include"MSP430G2553.h"//对状态进行宏定义#defineIDLE 0#defineSHORT 1#defineLONG 2#defineCOUNTER_THRESHOLD30 /*长键判别门限*///全局变量unsignedcharWDT_Counter=0; /*用于对按键按下时间进行计数*///在main函数前提前申明函数voidGPIO_init();voidWDT_init();voidKey_SM();unsignedcharLongClick_Dect();voidP13_OnShortRelease();voidP13_OnLongClick();/******为符合阅读习惯，将main函数放最前面，但其他函数就必须提前声明***/voidmain(void){ WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD; //关狗 GPIO_init(); WDT_init(); _enable_interrupts(); //开总中断 _bis_SR_register(LPM3_bits); //LPM3休眠}/*******************************************************************************************************名称：GPIO_Init()*功能：设定按键和LED控制IO的方向，启用按键IO的上拉电阻*入口参数：无*出口参数：无*说明：无*范例：无******************************************************************************************************/voidGPIO_init(){ //设定P1.0和P1.6的输出初始值 P1DIR|=BIT0+BIT6; //设定P1.0和P1.6为输出 P1OUT|=BIT0; //设定P1.0初值 P1OUT&=~BIT6; //设定P1.6初值 //配合机械按键，启用内部上拉电阻 P1REN|=BIT3; //启用P1.3内部上下拉电阻 P1OUT|=BIT3; //将电阻设置为上拉}/*******************************************************************************************************名称：WDT_init()*功能：设定WDT定时中断为16ms，开启WDT定时中断使能*入口参数：无*出口参数：无*说明：WDT定时中断的时钟源选择ACLK，可以用LPM3休眠。*范例：无******************************************************************************************************/voidWDT_init(){ //设定WDT为 WDTCTL=WDT_ADLY_16; //WDT中断使能IE1|=WDTIE;}/*******************************************************************************************************名称：WDT_ISR()*功能：响应WDT定时中断服务*入口参数：无*出口参数：无*说明：不能直接判断事件，需启用状态机*范例：无******************************************************************************************************/#pragmavector=WDT_VECTOR__interruptvoidWDT_ISR(void){ //启用按键状态机 Key_SM();}/*******************************************************************************************************名称：Key_SM()*功能：判断出长短键*入口参数：无*出口参数：无*说明：本状态机为Mealy型状态机，在Switch(State)中需要判断事件*范例：无******************************************************************************************************/voidKey_SM(){ staticunsignedcharState; //状态机的状态变量 staticunsignedcharKey_Now; //记录按键的当前电平 unsignedcharKey_Past=0; //记录按键的前一次电平 unsignedcharKey_Dect=0; //按键状态值 Key_Past=Key_Now; //查询IO的输入寄存器 if(P1IN&BIT3) Key_Now=1; else Key_Now=0; //电平前高后低，表明按下 if((Key_Past==1)&&(Key_Now==0)) Key_Dect=1; //电平前低后高，表明按下 if((Key_Past==0)&&(Key_Now==1)) Key_Dect=2; switch(State) //该状态机靠扫描的按键值Key_Dect跳转状态 { caseIDLE: WDT_Counter=0; //空闲状态对计数清零 if(Key_Dect==1) State=SHORT; break; //路径1 caseSHORT: if(Key_Dect==2) //路径2 { State=IDLE; P13_OnShortRelease(); //短按事件处理函数 } if(LongClick_Dect()) //路径3 { State=LONG; P13_OnLongClick(); //长按事件处理函数 } break; caseLONG: WDT_Counter=0; //长按状态对计数清零 if(Key_Dect==2) State=IDLE; break; //路径4 defaul