的电容来实现滤波,以减小输入端受到的干扰。另外单片机还有模拟电源的输入端,因此在这里需要考虑干扰的问题,在该系统中的干扰较小,因此模拟地和数字地共地,模拟电源输入端增加一个滤波电容以减小干扰。由于该单片机内部集成了众多的外围模块,不但使电路的设计变得简单,还可以大大缩小电路板的尺寸。
如图2-9所示,LED为共阴极数码管,P4.0~P4.7既为LED的段选线,又为LED的位选线,通过SNJ74AHC373J锁存器与P5.1、P5.2的选择来实现。其工作方式为:当P5.1高电平时,P4.0~P4.7为LED的a、f、b、g、c、h、d、e的段选线;当P5.0为高电平时,P4.0~P4.7为LED的位选线,依次对应D4、D3、D2、D1、D0。
因为MSP430F149是一款低功耗的单片机,其IO端口的驱动能力十分有限,所有在数码管的段选信号、位选信号与MCU之间增加了两片SNJ74AHC373J锁存器,用作缓冲驱动,这样既可以正常驱动数码管又可以保护MCU的IO端口不会因为电流过大而损毁。
由上图可以看出,通过一个上拉电阻将SHDN管脚拉高,使该芯片一直处于工作状态,如果系统需要处于低功耗状态,也可以通过单片机来控制该管脚。在管脚C1+、C1-、C2+、C2-、V+、V-分别放置0.1uF的电容实现充电作用,满足相应的充电泵的要求。管脚T1OUT、TIN、RIOUT和RIN分别是232转换的输入输出脚,实现单片机的TTL电平与上位机接口电平的转换。为减小电源和输入端的干扰,还需要在复位芯片的电源输入腿加一个0.1uF的电容实现滤波。
本系统实现串口模块主要是与上位机的通信,单片机将采集到的数据送到上位机进行处理,从而减轻单片机系统的处理负担。由于单片机与上位机进行通信时接口电平不同,因此需要进行接口转换,这里采用SP3220芯片来完成该电平的转换。MSP430F149单片机内部集成了两个通用串行同步/异步模块USART0和USART1,均支持两种不同的串行协议,即;通用异步协议(UART协议)和同步协议(SPI协议)。本电路采用UART协议,实现串口通信相当容易,只需要设置适当的寄存器就可以使串口工作起来,再通过一个RS232接口 芯片SP3220与PC机通讯。串口通信
采用中断机制,发送数据和接收数据都采用中断方式。
这里采用SP3220芯片来完成该电平的转换,SP3220芯片具有以下特点: ◆功耗低、封装小
◆宽电压供电。供电电压为:3.0V~5.5V。 ◆上传速率可以高达235Kb/s。 ◆增强性ESD规范。
上图2-12是DB9连接器的引脚定义,在此我们用到了引脚2和引脚3,其中引脚3为RXD,此引脚用于接收外部设备送来的数据;引脚2为TXD,此引脚将处理器的数据发送给外部 设备
本系统共采用三个独立式按键,直接用I/O口线构成单个按键电路,其中采集键的作用是确定开始采集并送LED显示,查询键用来查看历史记录,通信键用来开串行中断与PC通讯。 键盘扫描控制有定时查询法和中断控制法两种,因为MSP430F149单片机的P1端口有中断能力,因此在此选择使用中断方式。 2.2.8存储模块 为了在某些特殊的场合下(如通信故障时),能够成功的保存数据,应该设计相应的外部存储模块。本系统的外部存储模块采用美国ATMEL 公司生产的低功耗CMOS型E2PROM器件AT24C02,它内含256×8 位存储空间,具有工作电压宽(2.5~5.5 V)、擦写次数多(大于10000 次)、写入速度快(小于10ms)、抗干扰能力强、数据不易丢失、体积小等特点。它采用了I2C总线规程,使主/从机双向通信。主机通过SCL引脚产生串行时钟信号并发出控制字,控制总线数据传送的开始、方向和停止。无论是主机还是从机,接收到一个字节后必须发出一个确认信号、。
AT24C02 占用很少的资源和I/O线,并且支持在线编程,数据实时存取十分方便。AT24C02与单片机的连接图如图2-14所示。
AT24C02各引脚的功能如下:
A2~A0:这3个引脚是器件地址选择引脚。将这3个引脚配置成不同的编码值,在同一串行总线上最多可扩充8片同一容量或不同容量24系列EEPROM芯片。
SCL:串行移位时钟控制端。写入时上升沿起作用,读写时下降沿起作用。 SDA:串行数据输入输出口,是一个双向引脚,容量扩展时可将多片24系列的SDA引脚相连,实际使用时该引脚必须接一个上拉电阻。
TEST:硬件写保护控制引脚。当其为低电平时,正常写操作,高电平时,对EEPROM部分存储区域提供硬件写保护功能,即对被保护区域只能读不能写。 GND:接地。
VCC:接+5V电压。 2.2.9单片机复位
在单片机系统中,单片机需要复位电路,复位电路可以采用RC复位电路 ,
也可以采用复位芯片实现的复位电路,RC复位电路具有经济性,但可靠性不高,用复位芯片实现的复位电路具有很高的可靠性,因此为了保证复位电路的可靠性,该系统采用复位芯片实现的复位,该系统采用MAX809芯片。为减小输入端的干扰,还需在复位芯片的电源输入端加一个0.1uF的电容实现滤波。
MAX809是一种单一功能的微处理器复位芯片,用于监控微控制器和其他逻辑系统的电源电压,它可以在上电、掉电和节电情况下向微控制器提供复位信号。当电源电压低于预设的门槛电压时,器件会发出复位信号,直到在一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压为止。MAX809能监控5V、3.3V和3V电压,精度很高,不需要上拉电阻。MAX809有低电平有效的复位输出,并使用3管脚的SOT23封装,如下图所示: