本書是兼顧課堂教學和全國大學生電子設計競賽的特點和需要而編寫的。書中以TI公司的MSP430系列16位超低功耗單片機為核心,用C語言作為編程語言,通過任務驅動介紹單片機的應用與調試技術。 全書共分12個項目。其中項目1~3為基礎內容,分別介紹MSP430單片機的基礎知識、C430基礎以及MSP430常用開發環境; 項目4~11為項目實訓部分,依據CDIO理念,把MSP430相關知識融入任務中,提供了大量應用實例; 項目12為一個綜合性項目,介紹MSP430單片機在GPSOne個人定位終端中的應用。
本書內容精練,實踐性和針對性強,實例豐富,既可作為電子信息類專業學生參加電子設計競賽、技能大賽前的培訓教材,也可作為高等?坪吐殬I院校電子類專業學生的教材與參考書。
MSP430系列單片機是TI公司推出的一款高效的16位微處理器系統,由于具有超低功耗、豐富的模擬和數字接口等優勢,近年來在各種電子類競賽中被廣泛應用。
MSP430單片機以其高性能、低功耗的特點,越來越受到關注,但適用于高職高專學生的教程卻很少,本書基于高職高專類學生參加電子設計競賽的需要,針對高職高專電子信息類學生的知識結構,本著“必需、夠用”和精講多練的原則,介紹MSP430單片機的技術知識。首先介紹MSP430單片機的入門知識,然后以CDIO模式分模塊對內部資源進行講解,知識點圍繞某一項目展開,使學生在做中學,做到“理論與實踐”一體化。
本書特色主要有以下幾個方面:
。1) 兼顧高職高專學生電子設計競賽和電子設計與制作專業方向人才培養的需要,突出應用,基礎知識以“必需、夠用”為原則。所選項目難度合理,實用性強。
(2) 體現基于CDIO的項目化教學的工程教育理念。以項目為主線,把每個項目的實施過程分為“構思、設計、實現、運行” 4個步驟。使學生在做項目的過程中提高項目構思、設計、實現和運行的能力,然后再運用這種能力去解決新的工程實際問題,從而提高適應工作環境和技術的發展變化的能力。
(3) 結合實際,突出重點與主流技術。選用目前大賽使用較多的MSP430系列單片機為核心,C語言作為編程語言。
。4) 行業企業工程技術人員參與教材編寫。聘請行業企業工程技術人員參與教材編寫,可得到更多的先進技術的支持,獲得更多的來源于工程實際的案例資源。把他們的豐富工程實踐經驗引入教材,使教材內容更具有新意,更貼近行業企業的應用實際。
本書緊密結合高職高專學生的實際,選材精練,突出實踐,講究實用,不僅可以作為高職高專類學生的教材,還可作為高職高專學生全國電子設計競賽的培訓教材,對電子信息類專業的工程技術人員也有較高的參考價值。
本書項目1、3、5~9及附錄部分由鄭煊編寫,項目2、4、10、11由劉萌編寫,項目12由張鹍編寫,鄭廣欣、宋換榮在模塊的程序調試和硬件制作方面做了大量工作,鄭煊負責全書的統稿和校稿。
山東大學張有志教授、張平慧教授以及TI公司的王沁、鐘舒陽兩位工程師為本書的完成提供了很大支持和幫助,在此表示感謝。
由于編者水平有限,且時間倉促,教材中難免有不妥或錯誤之處,敬請大家予以批評指正。
編者2014.4
項目1了解MSP430單片機
1.1MSP430單片機的特點
1.1.1MSP430的主要特點
1.1.2LaunchPad實驗板
1.1.3MSP430G2XX的特性
1.2MSP430單片機的應用前景
1.3MSP430單片機的選型
1.3.1MSP430命名規則
1.3.2MSP430系列產品
1.4MSP430單片機的最小系統
1.4.1時鐘系統
1.4.2系統復位
1.4.3調試接口
本章小結
思考題
項目2領會C430對標準C語言的擴展
2.1概述
2.2變量
2.3函數
2.3.1庫函數
2.3.2內部函數
2.3.3中斷函數
2.4C430的程序結構
2.4.1C430的基本結構
2.4.2C430的表達式語句
2.5C430單片機的編程方法
本章小結
思考題
項目3熟悉MSP430的開發環境
3.1常用開發軟件
3.2CCS軟件學習
3.2.1CCS開發環境簡介
3.2.2利用CCSv5.1調試C430程序的方法
3.2.3Grace軟件技術
3.2.4MSP430ware介紹
本章小結
思考題
項目4發光二極管的控制
4.1項目內容
4.2必備知識
4.2.1I/O口
4.2.2發光二極管簡介
4.3項目實施
4.3.1構思——方案選擇
4.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
4.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
4.3.4運行——運行測試、結果分析
本章小結
思考題
項目5數碼管顯示器及其接口電路
5.1項目內容
5.2必備知識
5.2.1LED數碼管顯示原理
5.2.2LED數碼管顯示與驅動方式
5.3項目實施
5.3.1構思——方案選擇
5.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
5.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
5.3.4運行——運行測試、結果分析
本章小結
思考題
項目6按鍵及鍵盤控制
6.1項目內容
6.2必備知識
6.2.1中斷系統
6.2.2低功耗模式
6.2.3按鍵
6.2.4鍵盤
6.3項目實施
6.3.1構思——方案選擇
6.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
6.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
6.3.4運行——運行測試、結果分析
本章小結
思考題
項目7液晶顯示
7.1項目內容
7.2必備知識
7.2.1LCD顯示器
7.2.212864顯示屏的操作
7.3項目實施
7.3.1構思——方案選擇
7.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
7.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
7.3.4運行——運行測試、結果分析
本章小結
思考題
項目8倒計時器
8.1項目內容
8.2必備知識
8.2.1Timer_A定時器的結構和原理
8.2.2Timer_A的中斷
8.2.3Timer_A定時器的定時功能
8.3項目實施
8.3.1構思——方案選擇
8.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
8.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
8.3.4運行——運行測試、結果分析
本章小結
思考題
項目9電機控制
9.1項目內容
9.2必備知識
9.2.1Timer_A的捕獲/比較模塊
9.2.2Timer_A的輸出單元
9.2.3PWM控制直流電動機
9.3項目實施
9.3.1構思——方案選擇
9.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
9.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
9.3.4運行——運行測試、結果分析
9.4擴充知識——步進電動機原理及應用
9.4.1反應式步進電機原理
9.4.2步進電動機的單片機控制
本章小結
思考題
項目10模數轉換器ADC
10.1項目內容
10.2必備知識
10.2.1MSP430內部ADC
10.2.2ADC10模塊的中斷
10.2.3ADC內部溫度傳感器
10.3項目實施
10.3.1構思——方案選擇
10.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
10.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
10.3.4運行——運行測試、結果分析
10.4擴充知識
10.4.1數模轉換器DAC
10.4.2Flash存儲器
本章小結
思考題
項目11串行通信
11.1項目內容
11.2必備知識
11.2.1UART模式
11.2.2SPI模式
11.3項目實施
11.3.1構思——方案選擇
11.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
11.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
11.3.4運行——運行測試、結果分析
11.4擴充知識——nRF24L01射頻芯片簡介
11.4.1引腳功能及概述
11.4.2工作模式
11.4.3工作原理
11.4.4配置字
本章小結
思考題
項目12基于GPSOne的個人定位終端
12.1項目內容
12.1.1主要功能
12.1.2主要技術指標
12.2必備知識
12.2.1無線定位技術
12.2.2GPSOne定位系統組成
12.2.3GPSOne定位的優勢
12.3項目實施
12.3.1構思——方案選擇
12.3.2設計——硬件電路設計、軟件編程
12.3.3實現——硬件組裝、軟件調試
12.3.4運行——運行測試、結果分析
本章小結
附錄AMSP430G2553I/O口引腳功能
附錄BMSP430G2553的I/O口功能選擇
參考文獻