燕山大学工学硕士学位论文
终端或 计算机 接收数据 发送数据 号地 发送数据 接收数据 终端或 计算机
图 3-10 终端/计算机与终端/计算机连接的最简单形
式
Fig.3-10 The simplest connection of terminal/computer with terminal/computer
D5
X S5
P3.6 P3.7 AV SS DV SS T IIN R IOU T R IIN T IOU T GND 23
5
M AX 3222
DB 9
图 3-11 实现通讯功能的硬件连接
图
Fig.3-11 Hardware connection circuit of communication realization
3.3.5 A/D 转换功能
在本系统中需将外部传感器采样的模拟信号转换为数字信号并交给单 片机进行处理，因此涉及到模数转换功能。MSP430F149 单片机本身集成 了 A/D 模块，简化了外围电路设计。
3.3.5.1 ADC12 功能简介 在 MSP430F149 中模数转换器 ADC12(Analog to Digital Converter)是 12 位精度的 A/D 转换模块，具有高速、通用的特点。 内含可独立配置的 5 大功能模块：带有采样/保持功能的 ADC 内核；可控 制的转换存储；可控制的参考电平发生器；可控制和选择的时钟源；可控 制的采样及转换时序电路。
ADC12 的主要特性可归纳为：最大采样速率为 200 ksps；转换为 12 位精度，1 位差分非线性，1 位积分非线性；内装采样/保持电路，可选择 软件、采样定时器或其它片内定时器来控制采样周期；内装 RC 振荡器， 可以用于产生采样序列；内装用于温度测量的热敏二极管；8 个可配置的
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第 3 章 系统硬件设
部信号采样通道；4 个内部通道，用于温度、Avcc 及外部参考电平采样； 内部的参外
考电平为 1.5 V 或 2.5 V，可用软件选择；可以为每个通道的正负 参考电平选择内部或外部的电压源；可选择转换时钟源；具有单通道单次、 单通道重复、序列通道单次、序列通道重复等转换模式；16 个保存转换结 果的 12 位寄存器，可独立用软件访问及配置通道及参考电平；ADC 内核 与参考电平发生器可分别进入省电模式
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。
3.3.5.2 A/D 功能实现 在使用 A/D 时，应首先设置相应的寄存器，可称其 为初始化操作，初始化流程如图 3-12 所示。
开始 写控 制寄存器 ADC12CTL0 写转换存储 寄存 器 ADC12MCTLx
写控 制寄存器 ADC12CTL1 写控 制寄存器 ADC12CTL0 写控 制寄存器 ADC12CTL0 返回
图 3-12 初始化流程
图
Fig.3-12 Initialization flowchart
图 3-12 中控制寄存器 ADC12CTL0 及 ADC12CTL1 主要用来定义转换 模式、采样和转换控制信号、A/D 时钟、采样时序等；转换存储控制寄存 器 ADC12MCTLx 可用来定义每次转换的采样通道和参考电平。
初始化的第一步是第一次写 ADC12CTL0，是为了通过复位 ENC 位禁 止转换，在 ENC 置位前的所有输入信号将被忽略。ADC12 共有 16 个转换 存储寄存器
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第 3 章 系统硬件设
(ADC12MEMx)使得 A/D 可以进行多次转换而不需要软件干
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第 3 章 系统硬件设
这一点提高了系统性能， 预。也减小了软件开销。并且每个转换存储寄存 器都配有一个控制寄存器(ADC12MCTLx)，提高了转换的灵活性。
初始化的第二步就是通过设置 ADC12MCTLx 中的 SREF 位及 INCH
位选择参考电平和采样通道。
ADC12 内部有两种参考电平，可以选择 1.5 V 或 2.5 V。参考电平可 以加在 A/D 内核的 VR+上，也可以从外部连接到 VREF+引脚上。如果用外 部的参考电平做参考，则通过 VeREF+引脚加到 VR+上。VR-的参考电平可以 选择 AVSS，也可以经过 VREF-或 VeREF-引脚由外部引入，如果 VREF-或 VeREF- 引脚未用，则 VR-连接到 AVSS。SREF 位与配置参考电平的关系见表 3-4 所示。
如果只用外部的参考电平，那么内部的参考电平发生器可以关闭，以
降低功耗。
表 3-4 参考电平配
置
Table 3-4 Selection of reference power
SREF 0 1 2、3 4 5 6、7 VR+电平 AVcc VREF+(内部) VeREF++(外部) AVcc VREF+(内部) VeREF++(外部) VR-电平 AVss AVss AVss VREF-/VeREF-(内部或外部) VREF-/VeREF-(内部或外部) VREF-/VeREF-(内部或外部) 参考电平 VR+和 VR-建立了可以得到读数的模拟输入信号上下限，分别 为满量程和―0‖值。在实际使用中，参考电平和输入模拟信号不应高于供 电电压和低于 VSS。转换数值在输入信号大于等于 VR+时为满量程值，小 于等于 VR-时为―0‖。
ADC12 的 8 个外部模拟信号通道和 4 个内部信号经过多路模拟开关选
择。通道由与每个转换存储器对应的 ADC12MCTLx 寄存器的 INCH 位选
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第 3 章 系统硬件设
见表 3-5 所示。，多路模拟开关为先关后开型，以减小因通道切换而引 入的噪声。择
它是一个 T 型开关，为了尽量减少通道间的耦合，未选中的通 道与 A/D 隔离，中间节点接模拟地(AVSS),使得杂散电容接地以减少串扰。
表 3-5 采样通道选
择
Table 3-5 Selection of sampling channel
INCH 0 1 2 3 ┇
输入通道 A0 A1 A2 A3 ┇ A15
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初始化的第三步是设置 ADC12CTL1 寄存器。ADC12CTL1 的 CONSEQ 位用于定义转换模式：当为 0 时选定单通道单次转换；为 1 时选定单通道 重复转换；为 2 时是序列通道单次转换；为 3 时则是序列通道重复转换。 单通道单次转换模式对单一通道完成一次采样，由 ADC12CTL1 中的 CStartAdd 位指定转换存储寄存器，用于保存转换结果。序列通道单次转 换模式对一个通道序列作一次转换，此时 CstartAdd 位指定的为第一个转 换存储寄存器，其后的转换将结果存放在顺序的转换存储寄存器中。单通 道重复转换模式与单通道单次转换模式类似，只是转换在选定的通道上重 复发生，直至用软件将转换停止。序列通道重复模式则与序列通道单次模 式类似，只是序列转换会重复发生，直至用软件将转换停止。以上各种转 换模式，在每次转换结束后，相应的中断标志位 ADC12IFG.x 都会置位。 如果此时允许中断，将产生中断服务请求。
ADC12CTL1 中的 ADC12SSEL 及 ADC12DIV 位分别用于选择转换时 钟源和选择分频系数。当 ADC12SSEL 设置为 0 时，时钟源为内部振荡器 ADC12OSC；为 1 时选 ACLK；为 2 选 MCLK；为 3 时则选择 SMCLK。
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