1、1 MSP430G2系列LaunchPad開(kāi)發(fā)板應(yīng)用實(shí)例教程p實(shí)例名稱：實(shí)例名稱：基于基于MSP430G2211實(shí)現(xiàn)的風(fēng)速測(cè)試儀實(shí)現(xiàn)的風(fēng)速測(cè)試儀 p作作 者：者：林凱林凱p制作單位：制作單位：西安電子科技大學(xué)測(cè)控工程與儀器系西安電子科技大學(xué)測(cè)控工程與儀器系 MSP430 MSP430單片機(jī)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室單片機(jī)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室p制作時(shí)間：制作時(shí)間：20112011年年1212月月 2 教程內(nèi)容：作品基本情況介紹作品功能展示MSP430系列LaunchPad開(kāi)發(fā)板組成和硬件資源作品實(shí)物板器件布局及與開(kāi)發(fā)板的連接、傳感器型號(hào)和使用方法、顯示方式系統(tǒng)的工作原理介紹硬件單元電路PCB設(shè)計(jì)方法及注意事項(xiàng)3 教程內(nèi)容

2、系統(tǒng)的安裝、調(diào)試和連接監(jiān)控程序總體框圖在CCS環(huán)境下各功能子程序的設(shè)計(jì)與調(diào)試完整實(shí)物板上整個(gè)監(jiān)控程序的調(diào)試方法總結(jié)擴(kuò)展和發(fā)揮4 作品基本情況介紹 本作品是基于TI公司的LaunchPad開(kāi)發(fā)板開(kāi)發(fā)的，以MSP430G2211單片機(jī)作為主控芯片，利用光電傳感器對(duì)CPU風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)（風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速大小可以通過(guò)電位器調(diào)節(jié)）進(jìn)行信號(hào)采集，對(duì)輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行濾波、整形形成高頻窄脈沖已經(jīng)濾除后脈沖信號(hào)送入單片機(jī)。單片機(jī)的I/O口對(duì)送入信號(hào)的上升沿進(jìn)行實(shí)時(shí)捕獲計(jì)數(shù)，并在設(shè)定的定時(shí)中斷內(nèi)由該計(jì)數(shù)值計(jì)算出當(dāng)前風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，最后將轉(zhuǎn)速值送由液晶顯示。5 作品功能展示請(qǐng)看視頻演示6 MSP430系列LaunchPad開(kāi)發(fā)

3、板組成和硬件資源LaunchPad開(kāi)發(fā)板的內(nèi)容包括：1. LaunchPad開(kāi)發(fā)板 7 MSP430系列LaunchPad開(kāi)發(fā)板組成和硬件資源 2. 兩塊MSP430G系列芯片 -MSP430G2211： 低功耗16位單片機(jī) 一個(gè)片上比較器 2K容量的Flash 128Bytes的RAM -MSP430G2231: 低功耗16位單片機(jī) 片上擁有10位8通道的ADC 2K容量的Flash 128Bytes的RAM8 MSP430系列LaunchPad開(kāi)發(fā)板組成和硬件資源3. MiniUSB電纜 4. 1只32.768KHz的晶體5. 2排10針的排針和2排10針的插座9 實(shí)物板上器件的布局10

4、作品實(shí)物板與開(kāi)發(fā)板的連接11 傳感器型號(hào)及使用方法12 顯示方式 本作品的顯示部分采用了 12864M1圖形點(diǎn)陣液晶顯示器, 該顯示器自帶顯示字庫(kù)、采用 3.3V供電電壓、含背光且可以 通過(guò)外接的電位器調(diào)節(jié)顯示的 清晰度，由于采用了I2C的接 口方式（1根時(shí)鐘線、1根數(shù)據(jù) 線），所以只需占用兩個(gè)I/O 口。 注：本液晶原理圖上的引腳分布和 實(shí)物模塊中的引腳分布相同。 13 顯示方式14 系統(tǒng)組成框圖及原理 G2211單片機(jī) CPU風(fēng)扇（直流電機(jī)）光電傳感器液晶顯示電位器電源濾波電路整形電路15 硬件單元電路a) 電機(jī)供電模塊16 b) CPU風(fēng)扇和外部供電模塊 硬件單元電路17 硬件單元電路c

5、) 測(cè)速信號(hào)處理模塊18 硬件單元電路d) 核心板和擴(kuò)展板（除電機(jī)外）3.3V供電模塊19 硬件單元電路d) 核心板和擴(kuò)展板（除電機(jī)外）3.3V供電模塊20 硬件單元電路e) 核心板與擴(kuò)展板連接模塊21 硬件單元電路f) 12864液晶顯示模塊22 PCB板裸圖23 PCB設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)n布線時(shí)盡量避免直角走線，因?yàn)橹苯亲呔€會(huì)使傳輸線的線寬發(fā)生變化，造成阻抗的不連續(xù)。n導(dǎo)線的寬度選擇與確定（參考下一頁(yè)表） 根據(jù)電路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，這樣可以減少環(huán)路面積。n導(dǎo)線的間距選擇與確定 導(dǎo)線的最小間距主要由最壞情況下的線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。對(duì)于集成電路，尤其是數(shù)字電路，只要工藝

6、允許，導(dǎo)線間距可小至 58mm。 如果線寬太小,則印刷導(dǎo)線電阻大,線上的電壓降也就大, 影響電路的性能； 如果線寬太寬,則布線密度不高,板面積增加,除了增加成本外,也不利于小型化. 24 PCB設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng) PCB板的線寬、覆銅厚度與通過(guò)的電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系 25 PCB設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng)n所有平行信號(hào)線之間要盡量留有較大的間隔，以減少串?dāng)_。如果有兩條相近的信號(hào)線，最好在兩線之間走一條地線，這樣可以起到屏蔽作用。n雙面板布線時(shí)，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小寄生耦合；作為電路的輸入及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。n

7、PCB板上若裝有大電流器件，如繼電器、指示燈、喇叭等，它們的地線最好要分開(kāi)單獨(dú)走，以減少地線上的噪聲，這些大電流器件的地線應(yīng)連到插件板和背板上的一個(gè)獨(dú)立的地總線上去，而且這些獨(dú)立的地線還應(yīng)該與整個(gè)系統(tǒng)的接地點(diǎn)相連接。 26 PCB設(shè)計(jì)方法和注意事項(xiàng) n大電流信號(hào)、高電壓信號(hào)與小信號(hào)之間應(yīng)該注意隔離 。n如果板子上有小信號(hào)放大器，則放大前的弱信號(hào)線要遠(yuǎn)離強(qiáng)信號(hào)線，而且走線要盡可能地短，如有可能還要用地線對(duì)其進(jìn)行屏蔽。n盡量減少過(guò)孔、跳線的使用。 n與焊盤相連的線盡量畫粗，能放淚滴就放淚滴。n如果PCB的地較多，有SGND、AGND、GND等等，就要根據(jù)PCB板面位置的不同，分別以最主要的“地”作

8、為基準(zhǔn)參考來(lái)獨(dú)立覆銅，數(shù)字地和模擬地應(yīng)分開(kāi)。 n由于大面積覆銅的板子在過(guò)波峰焊時(shí)有可能會(huì)翹起來(lái)，甚至?xí)鹋?。從這點(diǎn)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格覆銅的散熱性要好些。通常是高頻電路對(duì)抗干擾要求高的多用網(wǎng)格，低頻電路有大電流的電路等常用完整的鋪銅。27 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接1.核心板、擴(kuò)展板通過(guò)排針和排針插座連接起來(lái)28 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接2.核心板的從USB接口和PC機(jī)的主USB接口通過(guò)USB數(shù)據(jù)線 連接起來(lái)29 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接3.開(kāi)關(guān)電源與擴(kuò)展板上的電源插座相連30 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接4.CPU風(fēng)扇與擴(kuò)展板上的對(duì)應(yīng)接線端子通過(guò)導(dǎo)線相連31 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接5.液晶模塊和擴(kuò)展板上的對(duì)應(yīng)接線端

9、子通過(guò)排線相連 擴(kuò)展板上的P4接線端子的管 腳19分別對(duì)應(yīng)液晶模塊上的GND、VCC、V0、CS、SID、SCLK、 VEE、BLA、BLK管腳,安裝時(shí)只需用排線將它們一一相連即可。32 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接6.風(fēng)速測(cè)試儀完整的硬件組裝結(jié)果33 系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與連接7.通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器（電源接通后）調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速34 監(jiān)控程序總體流程圖開(kāi) 始 設(shè) 備 初 始 化（ 看 門 狗 、 時(shí) 鐘 、 I/O口 、 定 時(shí) 器 和 液 晶 ） 等 待 中 斷（ I/O上 升 沿 捕 獲 中 斷 和 定 時(shí) 器 1s中 斷 ）I/O口 中 斷上 升 沿 捕 獲 計(jì) 數(shù) 值 加 1中 斷 返 回定 時(shí)

10、 器 中 斷 由 計(jì) 數(shù) 值 計(jì) 算 風(fēng) 扇轉(zhuǎn) 速 ， 同 時(shí) 使 計(jì) 數(shù) 值 清 0液 晶 顯 示 轉(zhuǎn) 速 值中 斷 返 回35 各功能子程序在CCS下的設(shè)計(jì)與調(diào)試請(qǐng)看CCS下的講解 36 完整實(shí)物板上整個(gè)監(jiān)控程序的調(diào)試方法請(qǐng)看視頻演示37 總結(jié) 基于MSP430G2211實(shí)現(xiàn)的風(fēng)速測(cè)試儀的設(shè)計(jì)模塊不多、功能實(shí)現(xiàn)也不復(fù)雜，但是將整個(gè)設(shè)計(jì)流程從頭到尾完整地走一遍之后，你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己不但初步掌握了TI公司LaunchPad開(kāi)發(fā)板的組成、板上的硬件資源和MSP430G2211單片機(jī)的資源和使用，基本了解了印制電路板（原理圖和PCB）的設(shè)計(jì)流程（從仿真到實(shí)驗(yàn)再到制板）、學(xué)會(huì)了在CCS（Code Com

11、poser Studio）環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)G2211單片機(jī)的功能編程和調(diào)試并且積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。38 總結(jié) 從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)再到最終的軟硬件聯(lián)調(diào)，不僅學(xué)會(huì)了一種單片機(jī)的使用，更重要的是學(xué)會(huì)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)的總體流程和方法，難度可能不大，但動(dòng)手設(shè)計(jì)能力得到了實(shí)實(shí)在在地增強(qiáng)，我想這也是我們能從本次設(shè)計(jì)中得到的最寶貴的東西！39 擴(kuò)展和發(fā)揮 該風(fēng)速測(cè)試儀只能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)改變風(fēng)速，然后用光電傳感器測(cè)量產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和單片機(jī)的計(jì)算后得出風(fēng)速值，最終將風(fēng)速值送至液晶顯示。功能簡(jiǎn)單，無(wú)法自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速、無(wú)法掌握風(fēng)速變化的規(guī)律、無(wú)法實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控、無(wú)線遙控和狀態(tài)保存，總的來(lái)說(shuō)，是不具備控制的智能性、實(shí)時(shí)觀

12、測(cè)的直觀性、使用的方便性和狀態(tài)的可記憶性。正是基于以上考慮，提出了以下幾個(gè)可供進(jìn)一步發(fā)揮和擴(kuò)展的方向：40 擴(kuò)展和發(fā)揮u可以加裝溫度傳感器DS18B20（需要一個(gè)IO口），根據(jù)溫度的變化風(fēng)扇可以自動(dòng)改變轉(zhuǎn)速，這樣就有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，而且自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以將整個(gè)系統(tǒng)的智能性凸顯出來(lái)；u在風(fēng)速自動(dòng)調(diào)節(jié)的模式下，液晶屏可以由顯示轉(zhuǎn)速值模式切換到顯示/繪制風(fēng)速變化曲線模式，（需要一個(gè)按鍵中斷，一個(gè)IO口），該曲線也是反映溫度變化趨勢(shì)的曲線；41 擴(kuò)展和發(fā)揮u可以加裝DS1302實(shí)時(shí)鐘模塊，借助串口線將當(dāng)前時(shí)間和風(fēng)速值傳送給上位機(jī)，即實(shí)現(xiàn)風(fēng)速值的實(shí)時(shí)傳輸（需要五個(gè)IO口）。u風(fēng)速的調(diào)節(jié)除了可以根據(jù)溫度傳感器測(cè)量值的變化和手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器外，還可以加配遙控器（需要一個(gè)IO口），由遙控器上的按鍵控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止，并可實(shí)現(xiàn)逐級(jí)或連續(xù)變速。u若