基于MSP430F149的單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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單片機(jī)芯片配以必要的外部器件，一般包括電源供入及電源開關(guān)、復(fù)位電路、晶振、輸入輸出電路等就能構(gòu)成最小系統(tǒng)。
MSP430F149芯片是美國TI公司推出的超低功耗微處理器，有60KB+256字節(jié)FLASH，2KBRAM，包括基本時(shí)鐘模塊、看門狗定時(shí)器、帶 3個(gè)捕獲／比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、帶7個(gè)捕獲／比較寄存器和PWM輸出的16位定時(shí)器、2個(gè)具有中斷功能的8位并行端口、4個(gè)8位并行端口、模擬比較器、12位A／D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)串行通信接口等模塊。MSP430F149芯片具有如下特點(diǎn)：
1)功耗低：電壓2．2V、時(shí)鐘頻率1MHz時(shí)，活動(dòng)模式為200μA；關(guān)閉模式時(shí)僅為0．1A，且具有5種節(jié)能工作方式。
2)高效16位RISC-CPU，27條指令，8MHz時(shí)鐘頻率時(shí)，指令周期時(shí)間為125ns，絕大多數(shù)指令在一個(gè)時(shí)鐘周期完成；32kHz時(shí)鐘頻率時(shí)，16位MSP430單片機(jī)的執(zhí)行速度高于典型的8位單片機(jī)20MHz時(shí)鐘頻率時(shí)的執(zhí)行速度。
3)低電壓供電、寬工作電壓范圍：1．8～3．6V；
4)靈活的時(shí)鐘系統(tǒng)：兩個(gè)外部時(shí)鐘和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘；
5)低時(shí)鐘頻率可實(shí)現(xiàn)高速通信；
6)具有串行在線編程能力；
7)強(qiáng)大的中斷功能；
8)喚醒時(shí)間短，從低功耗模式下喚醒僅需6μs；
9)ESD保護(hù)，抗干擾力強(qiáng)；
10)運(yùn)行環(huán)境溫度范圍為-40～+85℃，適合于工業(yè)環(huán)境。
MSP430系列單片機(jī)的所有外圍模塊的控制都是通過特殊寄存器來實(shí)現(xiàn)的，故其程序的編寫相對簡單。編程開發(fā)時(shí)通過專用的編程器，可以選擇匯編或C語言編程，IAR公司為MSP430系列的單片機(jī)開發(fā)了專用的C430語言，可以通過WORKBENCH和C-SPY直接編譯調(diào)試，使用靈活簡單。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
最小系統(tǒng)是由保證處理器可靠工作所必須的基本電路組成的，主要包括電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、通信接口電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路組成，其硬件框圖如圖1所示。
1．1 電源電路
本系統(tǒng)需要使用+5V和+3．3V的直流穩(wěn)壓電源，其中MSP430Fl49及部分外圍器件需要+3．3V電源，另外部分需要+5V電源。在本系統(tǒng)中，以+5V直流電壓為輸入電壓，+3．3V由+5V直接線性降壓。電源電路原理如圖2所示。
1．2 晶振電路
MSP430系列單片機(jī)時(shí)鐘模塊包括數(shù)控振蕩器(DCO)、高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器等3個(gè)時(shí)鐘源。這是為了解決系統(tǒng)的快速處理數(shù)據(jù)要求和低功耗要求的矛盾，通過設(shè)計(jì)多個(gè)時(shí)鐘源或?yàn)闀r(shí)鐘設(shè)計(jì)各種不同工作模式，才能解決某些外圍部件實(shí)時(shí)應(yīng)用的時(shí)鐘要求，如低頻通信、LCD顯示、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等。數(shù)字控制振蕩器DCO已經(jīng)集成在MSP430內(nèi)部，在系統(tǒng)中只需設(shè)計(jì)高速晶體振蕩器和低速晶體振蕩器兩部分電路。
低速晶體振蕩器(LFXTl)滿足了低功耗及使用32．768kHz晶振的要求。LFXTl振蕩器默認(rèn)工作在低頻模式，即32．768kHz，也可以通過外接450kHz～8MHz的高速晶體振蕩器或陶瓷諧振器工作在高頻模式，在本電路中我們使用低頻模式，晶振外接2個(gè)22pF的電容經(jīng)過XIN和XOUT 連接到MCU。
高速晶振也稱為第二振蕩器XT2，它為MSP430F149工作在高頻模式時(shí)提供時(shí)鐘，XT2最高可達(dá)8MHz。在系統(tǒng)中XT2采用4MHz的晶體，XT2外接2個(gè)22pF的電容經(jīng)過XT2IN和XT2OUT連接到MCU，原理如圖3所示。
評(píng)論