基于msp430g2211實現(xiàn)風(fēng)速測試儀

目錄第一 概 1.1基本情況介 1.2總體設(shè)計方案介 1.2.1硬件設(shè)計方案介 目錄第一 概 1.1基本情況介 1.2總體設(shè)計方案介 1.2.1硬件設(shè)計方案介 1.2.2軟件設(shè)計方 第二章硬件系統(tǒng)的設(shè) 2.1MSP430G2系列LaunchPad開發(fā)板組成及硬件資源情況介 2.2傳感器選型和性能指標(biāo)參數(shù)介 2.3單元電路的介 2.4系統(tǒng)組成原理圖和器件清 2.4.1系統(tǒng)組成框 2.4.2系統(tǒng)組成原理 2.4.3元器件清 2.5PCB板的設(shè)計要求及注意事項說 2.5.1原理圖的繪 2.5.2PCB的繪 2.6硬件的安裝、調(diào)試和測 第三章軟件系統(tǒng)的設(shè) 3.1監(jiān)控程序總體流程框圖的介 3.2各功能子程序在CCS環(huán)境下的設(shè)計與調(diào) 3.2.1工程的創(chuàng) 3.3程序的調(diào) 第四章總結(jié)與思 第一概1.1基本情況介紹TILaunchPadMSP430G2211單片機CPU風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動（1.2總體設(shè)計方案介紹 硬件設(shè)計方案介紹調(diào)節(jié)電位器使CPU第一概1.1基本情況介紹TILaunchPadMSP430G2211單片機CPU風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動（1.2總體設(shè)計方案介紹 硬件設(shè)計方案介紹調(diào)節(jié)電位器使CPU風(fēng)扇（實際上就是一個直流無刷電機）1s1.1CPU（直流電機1.1-11.2.2軟件設(shè)計方案1.2鐘、I/O、定時器和液晶模塊，然后開啟I/O1s0定時器中斷開始I/O由計數(shù)值計算風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，同時使1.2.2軟件設(shè)計方案1.2鐘、I/O、定時器和液晶模塊，然后開啟I/O1s0定時器中斷開始I/O由計數(shù)值計算風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，同時使計數(shù)值清上升沿捕獲計數(shù)值加液晶顯示轉(zhuǎn)速值中斷返中斷返-2設(shè)備初始化（看門狗、時鐘、I/O口、定時器和液晶）等待中（I/O上升沿捕獲和定時器1s）第二系統(tǒng)的2.1MSP430G2系列LaunchPad開發(fā)板組成及硬件第二系統(tǒng)的2.1MSP430G2系列LaunchPad開發(fā)板組成及硬件資源情況介紹CPULaunchPad（1）Lauchpad（2）MinUSB（3）兩塊MSP430G系列芯有容量的128Bytes（4）210210（5）132.768KHzLaunchPad大家拿到開發(fā)板的時候可以看到在仿真器中最大的那塊芯片也是一 1xx系-3eZ430-2012/F2013TeZ430-ChronosPC9600minUSBIAR(ForMSP430)TI自己推出的CCS(CodeeZ430-2012/F2013TeZ430-ChronosPC9600minUSBIAR(ForMSP430)TI自己推出的CCS(CodeStudio)對應(yīng)用進行仿真、調(diào)試以及下載。仿真器對全速硬件斷點以及單步執(zhí)行是完全20針的DIP插座可以用于更換MSP430Reset板上有很多的跳線J1和J2IO引出的，J3eZ430J42.12.1信號12T3D4D-45CJ5選擇MSP430IOP1.0和P1.6LED連接，J6連接可以參考附錄中的電路圖（MSP-EXP430G25CJ5選擇MSP430IOP1.0和P1.6LED連接，J6連接可以參考附錄中的電路圖（MSP-EXP430G2LaunchPadExperimenterBoard2.2傳感器選型和性能指標(biāo)參數(shù)介紹本風(fēng)速測試儀的設(shè)計采用單光束反射式光電傳感器（ST188）1.特點（1）（2）檢測距離可調(diào)整范圍大，4-12mm（3）（4）ST288A2.外形尺寸（單位2.2ST1883.極限參數(shù)表 -5 4.光電特2.3ST1887mm-6 正向_5反向--集電極暗--1集電極亮----飽和-4.光電特2.3ST1887mm-6 正向_5反向--集電極暗--1集電極亮----飽和--4V傳輸響應(yīng)IF=20mA,-5--5-s輸入6VP輸出V6V-℃-℃2.35.應(yīng)用電2.35.應(yīng)用電2.4ST188注:由于剛開始并不知道所購的 風(fēng)扇帶有測速信號輸出端，故設(shè)計了基-72.3單元電路的介紹1.電機供電模LED1.8V20mA。C2輸出電壓在2.測速信號的處理模2.3單元電路的介紹1.電機供電模LED1.8V20mA。C2輸出電壓在2.測速信號的處理模2.6R5將其上拉至電源電壓，然后經(jīng)過簡單的一階RC低通濾波（截止頻率為-8f 211033.核心板和擴展板供電電源模f 211033.核心板和擴展板供電電源模2.73.3VLaunchPadUSB壓（12V）3.3VLM111710uF2.82.94.核心板與擴展板連接模-95.12864液晶顯示模5.12864液晶顯示模2.112.12V0和VEE12864M1的（1）實物2.1312864M1-10（2）模塊特（a）128×64（b）（c）8位、4（2）模塊特（a）128×64（b）（c）8位、4行ROM（HCGROM（g）64×16位字符產(chǎn)生（i）自動復(fù)位（RESET）功（j）（3）引腳特-111接地2345R/W/H：讀L:6IO和背光正引腳接正電源，接地引腳和背光負(fù)引腳接地，V0和VEE1K可動端和一固定端，電位器的另一固定端接地。由于串口液晶采 的接口方式，（4）原理2.14IO和背光正引腳接正電源，接地引腳和背光負(fù)引腳接地，V0和VEE1K可動端和一固定端，電位器的另一固定端接地。由于串口液晶采 的接口方式，（4）原理2.14（5）最大工作范(a)邏輯工作電壓（Vdd(b)電源地（GND(c)LCD驅(qū)動電壓（op-12L：(d)輸入電壓（6）電氣特性（測試條件（ih（il(d)輸入電壓（6）電氣特性（測試條件（ih（il（oh（ol2.2～3.0mA（不含背光（f）(g)側(cè)白光工作電流(7)串口時序2.156.CPU風(fēng)扇模2.16CPU-13Freq:CPUI/OFreq:CPUI/OPower：接地Vin：代替開關(guān)電源的+12VGND：代替開關(guān)電源的外部電源的接地端-142.4系統(tǒng)組成原理圖和器件清單2.4.1系統(tǒng)組成框圖CPU（直流電機2.172.4.2系統(tǒng)組成2.4系統(tǒng)組成原理圖和器件清單2.4.1系統(tǒng)組成框圖CPU（直流電機2.172.4.2系統(tǒng)組成原理圖TILaunchPad（MSP430G2211為核心）的實例擴展板的最終原-15-162.4.3元器件2.4.3元器件-172.5PCB板的設(shè)計要求及注意事項說明2.5.1原理圖的繪圖畫原理圖前先將自己構(gòu)思的電路模塊借助于Multisim或Proteus2.5PCB板的設(shè)計要求及注意事項說明2.5.1原理圖的繪圖畫原理圖前先將自己構(gòu)思的電路模塊借助于Multisim或ProteusPCBProtel99SE或AltiumDesigner接）就倒成PCB2.5.2PCB的繪1.制作物理邊Keep-out-182.元件的布局（1）上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC（2）3.布線布線（Layout）PCB個系統(tǒng)性能的好壞，這一點在高速PCB0.050mm，寬度為1～1.5mm2.元件的布局（1）上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、IC（2）3.布線布線（Layout）PCB個系統(tǒng)性能的好壞，這一點在高速PCB0.050mm，寬度為1～1.5mm時，通過2A于31.5mm可滿足要求（PCB應(yīng)的關(guān)系如表2.6所示。對于集成電路，尤其是數(shù)字電路，通常選0.02~0.3mm2.6PCB-195～8mm,線電阻大,線上的電壓降也就大,影響電路的性能；線寬太寬,則布線密度不高,加,除了增加成本外,也不利于小型化1.2～2.5mmPCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路,個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)用大面積銅層作地線用,但是對大電流的話，如果電流負(fù)荷以20A/mm2計算,當(dāng)覆銅箔厚度0.5mm時,(5～8mm,線電阻大,線上的電壓降也就大,影響電路的性能；線寬太寬,則布線密度不高,加,除了增加成本外,也不利于小型化1.2～2.5mmPCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路,個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)用大面積銅層作地線用,但是對大電流的話，如果電流負(fù)荷以20A/mm2計算,當(dāng)覆銅箔厚度0.5mm時,(能滿足一般的應(yīng)用要求,大功率設(shè)備板上的地線和電源,根據(jù)功率大小,可適當(dāng)增加線寬而在小功率的數(shù)字電路上,為了提高布線密度,最小線寬取0.254--1.27mm(10—15mil)能滿足20A20mm,（1）-2022111324226PCBWW2.19(a)拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載，減緩上升時間(b)阻抗不連續(xù)會造成信號的反射PCBWW2.19(a)拐角可以等效為傳輸線上的容性負(fù)載，減緩上升時間(b)阻抗不連續(xù)會造成信號的反射(c)直角尖端產(chǎn)生的EMI（2）(a)抗干擾能力強，因為兩根差分走線之間的耦合很好，當(dāng)外界存在噪聲干擾時(b)能有效抑制EMI，同樣的道理，由于兩根信號的極性相反，他們對外輻射的(c)時序定位精確，由于差分信號的開關(guān)變化是位于兩個信號的交點，而不像普(a)等長。這是為了保證兩個差分信號時刻保持相反極性，減少共模分量(b)等距。這主要是為了保證兩者差分阻抗一致，減少反射（3）-212.20S2.21盡量增加平行線間的距離（S）,3H，H（1）2.20S2.21盡量增加平行線間的距離（S）,3H，H（1）-22（3）PCB（5）（6）（3）PCB（5）（6）（7）4.覆銅PCB時在覆銅之前，首先加粗相應(yīng)的電源連線：5.0V、3.3V（2）-235.5.PCB-242.6硬件的安裝、調(diào)試和測試一、元件的焊接和調(diào)試（按模塊進行1.電機（CPU風(fēng)扇）供電電源模J1、電源導(dǎo)通/S1D1R1D1LM31712VR22.6硬件的安裝、調(diào)試和測試一、元件的焊接和調(diào)試（按模塊進行1.電機（CPU風(fēng)扇）供電電源模J1、電源導(dǎo)通/S1D1R1D1LM31712VR22.232．3.3V電源模3.3V電源模塊包括濾波電容C3、C5、C6和穩(wěn)壓芯片LM1117-3.3111712V3.3V將電源指示燈D29、濾波電容C3C33.3V-253.電機和外部電源接線源線和地線分別通過排針接到排針P3相應(yīng)的針腳（1、23）一步的焊接了。這里，4和512V4.電機測速信號的調(diào)理整形模-262.26R53.3V必須的。R5R6C4R22.26R53.3V必須的。R5R6C4R20Hz90HzR55.液晶模2.279腳排針焊接到電路板P41K的電位器焊接到R10用排線P419引腳接到液晶的VSS、VDD、VO、CS、SID、SCLK、VEE、-27BLKR106.核心板和擴展板的連接端板上的P1.0、P1.1、P1.2分別和液晶上的SID、SCLK和電機的測速信號輸出管腳，BLKR106.核心板和擴展板的連接端板上的P1.0、P1.1、P1.2分別和液晶上的SID、SCLK和電機的測速信號輸出管腳，二、硬件的安裝、調(diào)試和測1.核心板和擴展板的連-282.29核心板和擴展板的連接如圖22.29核心板和擴展板的連接如圖2核心板的USB接口和PC機的主USB如圖所示核心板和PC機的連接是通過USB3.開關(guān)電源與擴展板上的電源插座相連-292.314.CPU風(fēng)扇與擴展板上的2.314.CPU風(fēng)扇與擴展板上的對應(yīng)接線端子的連接5.液晶模塊和擴展板上的對應(yīng)接線端子-302.332.336.風(fēng)速測試儀完整的硬件組裝結(jié)果2.347.通過手動調(diào)節(jié)電位器（電源接通后）調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速-312.358CPU（2.358CPU（的頻率越高2.36(a)和(b)-32--33第三系統(tǒng)的3.1監(jiān)控程序總體流程框圖的介紹P1.1量加1sIO1min圈數(shù)，及RPM（RevolutionPerMinute,每秒轉(zhuǎn)動圈數(shù)）IO第三系統(tǒng)的3.1監(jiān)控程序總體流程框圖的介紹P1.1量加1sIO1min圈數(shù)，及RPM（RevolutionPerMinute,每秒轉(zhuǎn)動圈數(shù)）IO0IO01s定時器中斷開始I/O由計數(shù)值計算風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，同時使計數(shù)值清上升沿捕獲計數(shù)值加液晶顯示轉(zhuǎn)速值中斷返中斷返3.1-34設(shè)備初始化（看門狗、時鐘、I/O口、定時器和液晶）等待中（I/O上升沿捕獲和定時器1s）3.2各功能子程序在CCS3.2各功能子程序在CCS環(huán)境下的設(shè)計與調(diào)試3.2.1工程的創(chuàng)建雙擊CodeComposerStudioVxCoreEdition圖標(biāo)，出現(xiàn)WorkspaceLauncher3.2-35File->NewCCSFile->NewCCSproject（CreatanewCCSProject將此工程命名為WindSpeedTester3.43.4-363.5MSP430next3.5MSP430nextnext3.6-373.7ProjectsettingDeviceVariant3.7ProjectsettingDeviceVariant下的<selectfilter>MSP430GXXXFamily,在其右邊的下拉框中選擇MSP430G2211,其他的選項保持默認(rèn)3.8Finish源文件、頭文件的創(chuàng)建和源代碼的編寫-38右擊C/CProjectsWindSpeedTester[ActiveDebug],右擊C/CProjectsWindSpeedTester[ActiveDebug],newSourceFile，彈出的提示為創(chuàng)建一個新的源文件（Creatanew3.10LCD_12864.cnew后選擇HeadFile，彈出的提示為創(chuàng)建一個新的頭文件（Creatanewheader3.11HeaderfileLCD_12864.h，點擊Finish，這LCD_12864.h3.9-393.11子程序就可以點擊工具欄的“編譯活動的工程（BuildActiveProject）”圖3.11子程序就可以點擊工具欄的“編譯活動的工程（BuildActiveProject）”圖Project”。3.12（1）main.c在編寫 函數(shù)時，首先應(yīng)在文件的開頭加上兩個頭文和 前者的作用是將本MSP430G2211單片機的標(biāo)準(zhǔn)的main.cG2211LCD_12864.cmain-40LCD_12864.c中也應(yīng)包含頭文件#include<msp430g2211.h>IOSpeedNummainLCD_12864.c中也應(yīng)包含頭文件#include<msp430g2211.h>IOSpeedNummain//"看門狗配置//時鐘配置//GPIO配置，P10液晶串行數(shù)據(jù)輸P11液晶時鐘輸出//P12上升沿中斷使能//"TimerA0配置產(chǎn)生1s定時中init_lcd//LCD配置voidFaultRoutine(void)//時鐘故障，進入此"陷阱{陷}voidWatchdog_Config(void)//"看門狗"配{}voidClocks_Config(void)//時鐘配{if//如果校準(zhǔn)數(shù)據(jù)被擦除，則運行//設(shè)定范圍 模式選擇：低頻模式（Lowfrequency-41//設(shè)定DCO步長調(diào)制BCSCTL3|=//LFXT1=VLO=//清除OSC故障標(biāo)志（OSCFaul//設(shè)定DCO步長調(diào)制BCSCTL3|=//LFXT1=VLO=//清除OSC故障標(biāo)志（OSCFaulBCSCTL2|=SELM_0+DIVM_3+DIVS_3//DCO=12MHz,MCLK=DCO/8,SMC//=}voidGPIO_Config(void)//I/O{//P1.0(SID)和P1.1(SCLK)輸//P1.2輸入風(fēng)扇輸出脈沖//上升沿中斷//中斷使能}voidTimerA0_Config(void)//0.5Hz1Hz{CCR0=10500-//每秒產(chǎn)生1次中斷//時鐘源:ACLK計數(shù)模式增計數(shù)//模塊0中斷使能}//開總中斷這樣void-42{Watchdog_Config();//"看門狗"配//時鐘配置//GPIO配置，P10液晶串行數(shù)據(jù)輸P11液晶時鐘輸出//P1.2上升沿中斷使能//"TimerA0配置產(chǎn)生{Watchdog_Config();//"看門狗"配//時鐘配置//GPIO配置，P10液晶串行數(shù)據(jù)輸P11液晶時鐘輸出//P1.2上升沿中斷使能//"TimerA0配置產(chǎn)生1s定時中init_lcd//LCD配置//開總中斷}1s#pragma//定時中斷向量聲明interruptTimer_A0(void)//TimerA01s定時中斷服務(wù)程{//計算風(fēng)扇每分鐘轉(zhuǎn)速RPM轉(zhuǎn)速1s內(nèi)上升沿個數(shù)//*60（1分鐘60秒）/2（風(fēng)扇轉(zhuǎn)一圈輸出2周期脈沖//脈沖上升沿計數(shù)清//風(fēng)扇轉(zhuǎn)速送液晶顯示}#pragma//P1口中斷源interruptP1_ISR(void)//聲明一個中斷服務(wù)程序，名為{//判斷P1中斷標(biāo)志位第2{//中斷處理程序：來一個上升沿，計數(shù)值加}//清除P1所有中斷標(biāo)志位-43}（2）LCD_12864.cg2211IOtypedefunsignedcharuchar，將unsignedint定義成uint,typedefunsignedchartypedefunsigned}（2）LCD_12864.cg2211IOtypedefunsignedcharuchar，將unsignedint定義成uint,typedefunsignedchartypedefunsignedint//x1液晶屏上半屏的列起始地址//x2液晶屏下半屏的列起始地址y//y液晶屏點陣的行起始地址#definecomm//comm代表命令#define1//dat代表數(shù)據(jù)LCD_SCLK_RESET-44voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharvoiddelay(uint（constuhrconst"當(dāng)前轉(zhuǎn)速是//顯示的物理量"voidwr_lcd(uchardat_comm,ucharvoiddelay(uint（constuhrconst"當(dāng)前轉(zhuǎn)速是//顯示的物理量"http://顯示的//顯示的物理量的單位};//本項目液晶顯示內(nèi)再下面是關(guān)于液晶初始化的程序, 初始化voidinit_lcd{wr_lcd//30基本指令動作wr_lcd//清屏，地址指針指向delay//執(zhí)行時間：1wr_lcd//光標(biāo)的移動方向:顯示向右移動，游標(biāo)跟著移動wr_lcd//}voidwr_lcd(uchardat_comm,uchar{-45uchardelay//要寫入的內(nèi)容//數(shù)據(jù)操作for(i=0;i<5;i++)//延{}LCD_SID_RESET;//寫數(shù)//dat_comuchardelay//要寫入的內(nèi)容//數(shù)據(jù)操作for(i=0;i<5;i++)//延{}LCD_SID_RESET;//寫數(shù)//dat_comm0寫命令；dat_comm1寫數(shù)據(jù){}{}//時鐘上升沿，數(shù)據(jù)寫入LCD_SID_RESET;//寫數(shù){{-46if((a&0x80)==0x80)//判斷該位是0還是{}{}a=a<<1;//輸出一位，左if((a&0x80)==0x80)//判斷該位是0還是{}{}a=a<<1;//輸出一位，左移一位，1幀8位的數(shù)據(jù)移位8}for(i=0;i<4;i++)//延{}}}/*-----------------------------------voiddelay(uint//延時時間{while(us--}voidLCD_Display(uint{-47uchari,gewei,shiwei,qianwei/*轉(zhuǎn)速值分離//////////千位消隱處理uchari,gewei,shiwei,qianwei/*轉(zhuǎn)速值分離//////////千位消隱處理{}//百位消隱處理{}if(shiwei==0&&qianwei==10&&baiwei==10)//十位"消隱"處{}//基本指令集//從第1行第1字開始顯示{wr_lcd(dat,display[i]);//"當(dāng)前轉(zhuǎn)}//wr_lcd(dat,0x3A);冒//從第2行第4字開始顯示-48//wr_lcd(dat,0x20);//冒/*----------以下四個語句是關(guān)于轉(zhuǎn)速值的分 //顯示千位//顯示百位////wr_lcd(dat,0x20);//冒/*----------以下四個語句是關(guān)于轉(zhuǎn)速值的分 //顯示千位//顯示百位//顯示十位//顯示個位{//顯示單位RPM(RevolutioMinute,//轉(zhuǎn)/分}}（3）LCD_12864.hmain.ctypedefunsignedchartypedefunsignedintinit_lcdchn_disp(constucharchn_disp1(constuchar-49img_disp(constucharimg_disp1(constucharlat_disp(uchardata1,ucharcon_disp(uchardata1,uchary0,ucharxl,ucharclrramwr_lcdimg_disp(constucharimg_disp1(constucharlat_disp(uchardata1,ucharcon_disp(uchardata1,uchary0,ucharxl,ucharclrramwr_lcd(uchardat_comm,uchardelay(uintdelay1(uintLCD_Display(uintconstucharLCD_128643.3程序的調(diào)試3.13可以點擊Debug視窗上的“運行（Run）”模式（從Debug視窗回到C/C++視窗），可以用“取消全部（Terminate，-50單步執(zhí)行(Step逐程序執(zhí)行(Step單步執(zhí)行返回(Step單步執(zhí)行(Step逐程序執(zhí)行(Step單步執(zhí)行返回(StepIO口（P1.2）圖3.14所示，在行標(biāo)68~72的中任意一個數(shù)字上右擊鼠標(biāo)，選擇Breakpoint->Breakpoint或選擇TooggleBreakpoint,3.14IO-513.153.15標(biāo)，選擇選擇TooggleBreakpoint,3.16681s如圖3.17，在行標(biāo)58~62的中任意一個數(shù)字上右擊鼠標(biāo)，選擇Breakpoint->Breakpoint或選擇TooggleBreakpoint,3.171s-523.18標(biāo)，選擇選擇TooggleBreakpoint,3.193.193.18標(biāo)，選擇選擇TooggleBreakpoint,3.193.1968大家可以觸類旁通，將斷點設(shè)置在工程中的任意一個.c我們在調(diào)試視窗（DebugPerspective）中還可以看到有復(fù)位重啟(1)View->Outline:可以在Outline的視窗中瀏覽到當(dāng)前源文件或頭文件下面的所有-533.20main.c、LCD_12864.cLCD_12864.hOutline3.20main.c、LCD_12864.cLCD_12864.hOutline(2)/(3)View->Console&View->ProblemsViewView->Problems3.21while(1);例如我將main()函數(shù)中while(1);語句后面的分號;3.22編譯后Console-543.23編譯后Problems3.23編譯后Problems標(biāo)志，如圖3.24錯誤修改后Console視窗提示信3.26錯誤修改后Problems-55(4)View->Debug與C/CPerspective(5)View->TargetConfiguration:目標(biāo)板(4)View->Debug與C/