基于MSP430的嵌入式系统开发与应用

　　本书系统地讲解了MSP430系列单片机的开发与应用，内容主要包括：MSP430单片机的最小系统设计，时钟、定时器、I/O、ADC、键盘、LCD模块的设计，传感器、音频信号分析、嵌入式远程监测的设计等。在此基础上讲解了心率仪、酒精检测仪、示波器、智能水表等作者多年来的MSP430单片机开发应用实例。本书在讲解每部分设计思路的同时均配有实验代码，能够帮助读者快速理解并掌握MSP430单片机的开发技巧。
　　本书内容丰富实用、由浅入深，讲解精炼到位，适合从事单片机开发的技术人员学习使用，也可用作大中专院校及高等院校电子、自动化等相关专业的教材和参考书。

第1章 MSP430基本性能及开发环境介绍
1.1 单片机概述
1.1.1 单片机概念
1.1.2 单片机发展历程
1.1.3 单片机发展方向
1.1.4 常用单片机介绍
1.1.5 单片机的应用
1.2 MSP430概述
1.2.1 MSP430的架构
1.2.2 MSP430存储器的结构和地址空间
1.2.3 超低功耗
1.2.4 片内外设
1.2.5 MSP430系列单片机命名规则
1.2.6 MSP430系列单片机选型
1.3 IAR Embedded Workbench
1.3.1 IAR Embedded Workbench概述
1.3.2　工程建立
1.3.3　熟悉平台
1.4 本章小结
第2章 MSP430最小系统
2.1 电源模块设计
2.1.1 AMS1117芯片
2.1.2 系统电源电路
2.2 复位电路
2.3 时钟电路
2.4 JTAG接口电路设计
2.5 本章小结
第3章 时钟与定时器
3.1 系统时钟
3.1.1 MSP430F1xx系列单片机的时钟结构
3.1.2 晶体振荡器
3.1.3 寄存器说明
3.1.4 实验程序
3.2 定时器
3.2.1 看门狗定时器
3.2.2 定时器A的结构与工作原理
3.2.3 定时器B的结构与工作原理
3.2.4 定时器实验程序
3.3 本章小结
第4章 I/O与中断
4.1 I/O和中断原理介绍
4.2 I/O端口配置操作
4.2.1 输入寄存器
4.2.2 输出寄存器
4.2.3 方向寄存器
4.2.4 上拉/下拉电阻使能寄存器
4.2.5 功能选择寄存器
4.2.6 P1和P2中断
4.2.7 I/O寄存器
4.3 I/O端口实验程序
4.4 本章小结
第5章 键盘
5.1 按键基本介绍
5.2 设计原理
5.2.1 独立按键设计
5.2.2 矩阵键盘
5.3 键盘实验程序
5.4 本章小结
第6章 模数转换ADC12
6.1 ADC12结构介绍
6.2 ADC12寄存器介绍
6.3 ADC12实验程序
6.3.1 实验程序一
6.3.2 实验程序二
6.4 本章小结
第7章 LCD设计应用
7.1 1602液晶模块应用设计
7.1.1 1602液晶模块简介
7.1.2 1602液晶模块硬件设计
7.1.3 1602液晶模块软件设计
7.1.4 1602液晶模块程序设计
7.2 FM12232F液晶模块应用设计
7.2.1 12232F液晶模块简介
7.2.2 12232F液晶模块硬件设计
7.2.3 12232F液晶模块软件设计
7.2.4 12232F液晶模块程序设计
7.3 12864液晶模块应用设计
7.3.1 12864液晶模块简介
7.3.2 12864液晶模块硬件设计
7.3.3 12864液晶模块指令说明
7.3.4 12864液晶模块软件设计
7.4 本章小结
第8章 环境参数检测应用
8.1 光照信息检测
8.1.1 光敏电阻介绍
8.1.2 电路设计
8.1.3 软件设计
8.1.4 结论
8.2 DS18B20温度检测
8.2.1 DS18B20介绍
8.2.2 硬件接口电路设计
8.2.3 软件设计
8.2.4 程序实现
8.3 SHT10温度、湿度检测
8.3.1 SHT10介绍
8.3.2 硬件接口电路设计
8.3.3 软件设计
8.3.4 实例程序
8.4 本章小结
第9章 音频信号分析
9.1 音频信号分析功能、原理及设计总体方案
9.1.1 音频信号分析功能及原理
9.1.2 总体设计方案
9.2 音频信号分析仪的硬件设计
9.2.1 输入模块电路设计
9.2.2 复位电路设计
9.2.3 JTAG接口电路设计
9.2.4 本地显示模块电路设计
9.2.5 按键模块电路设计
9.2.6 系统电源电路设计
9.3 信号分析仪的软件电路设计
9.3.1 系统主函数设计
9.3.2 ADC函数设计
9.3.3 FFT函数设计
9.3.4 显示程序设计
9.3.5 数据处理程序设计
9.3.6 输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率
9.3.7 失真度的分析与计算
9.4 信号分析仪的调试情况
9.4.1 小系统板的调试
9.4.2 输入模块电路的调试及结果
9.4.3 系统调试结果及误差分析
9.5 本章小结
第10章 嵌入式环境信息监测系统
10.1 总体设计
10.2 硬件设计
10.2.1 网络通信模块
10.2.2 信息采集
10.2.3 单片机系统和电源设计
10.3 软件设计
10.3.1 温湿度采集系统软件设计
10.3.2 数据长期存储设计
10.3.3 CS8900A驱动程序
10.3.4 TCP/IP协议精简
10.3.5 气体采集
10.3.6 扩展专用网络屏显示部分
10.4 系统功能测试
10.4.1 系统基本功能测试
10.4.2 系统扩展功能测试
10.5 本章小结
第11章 心率测量仪
11.1 心电信号的特性和设计要求
11.1.1 心电信号的特殊性质
11.1.2 相应的设计要求
11.1.3 系统的设计思想
11.2 心率测量仪的硬件设计
11.2.1 总体设计
11.2.2 电源电路设计
11.2.3 心电信号采集及预处理的电路设计
11.2.4 时钟电路设计
11.2.5 JTAG接口电路设计
11.2.6 复位电路设计
11.2.7 MSP430FG439与PC机的通信接口电路设计
11.2.8 LCD显示电路设计
11.2.9 键盘电路设计
11.3 心率测量仪的软件设计
11.3.1 心率信号处理与计算程序
11.3.2 PC机端口通信软件
11.4 调试
11.4.1 系统硬件电路测试方法
11.4.2 软硬件联合调试与分析
11.5 本章小结
第12章 无线环境监测系统
12.1 系统总体方案设计
12.1.1 方案选择
12.1.2 系统总体方案
12.2 硬件电路设计与计算
12.2.1 发射电路设计
12.2.2 发射电路计算
12.2.3 接收电路分析
12.2.4 接收电路设计与计算
12.2.5 信息采集电路设计
12.3 系统软件设计
12.3.1 通信协议分析
12.3.2 工作流程图通信协议分析
12.4 系统测试
12.4.1 测量仪器
12.4.2 测量方法
12.4.3 测量数据完整性及结果分析
12.5 本章小结
第13章 基于MSP430的便携式酒精检测仪的设计
13.1 酒精浓度检测原理和总体方案设计
13.1.1 酒精浓度检测原理
13.1.2 总体方案设计
13.2 酒精检测仪的硬件设计
13.2.1 电源电路设计
13.2.2 复位电路设计
13.2.3 时钟电路设计
13.2.4 LCD显示电路设计
13.2.5 JTAG接口设计
13.2.6 酒精传感器检测酒精浓度信号接口电路设计
13.2.7 信号调理电路设计
13.2.8 报警电路设计
13.3 酒精检测仪的软件设计
13.3.1 时钟选择程序设计
13.3.2 初始化SD16模/数转换程序设计
13.3.3 酒精浓度信号采样程序设计
13.3.4 酒精浓度信号处理程序设计
13.4 酒精检测仪的调试情况
13.5 本章小结
第14章 基于MSP430的通用示波器图文显示系统
14.1 通用示波器图文显示系统设计的方案规划和论证
14.1.1 主控单元
14.1.2 X/Y通道控制单元
14.1.3 Z通道控制单元
14.2 通用示波器图文显示系统的硬件设计
14.2.1 硬件设计与实现
14.2.2 MSP430F169最小系统单元
14.2.3 X/Y通道控制单元
14.2.4 Z通道控制单元
14.2.5 人机接口单元
14.2.6 电源系统
14.2.7 电路抗干扰措施
14.3 通用示波器图文显示系统的软件设计与实现
14.3.1 静态显示图像软件结构
14.3.2 动态显示图像软件结构
14.3.3 翻转显示图像软件结构
14.3.4 动画显示图像软件结构
14.3.5 扩展功能软件结构
14.3.6 键控菜单系统设计
14.4 系统调试
14.4.1 调试平台
14.4.2 性能分析
14.4.3 按键控制性能分析
14.5 本章小结
第15章 基于MSP430的智能水表设计
15.1 智能水表总体设计
15.2 智能水表的硬件设计
15.2.1 串口通信模块电路设计
15.2.2 流量检测电路设计
15.3 水表客户端软件设计
15.3.1 数据库创建和访问
15.3.2 利用ADO组件访问数据库
15.3.3 水表管理系统工作流程
15.3.4 按钮事件处理
15.4 水表客户端程序设计
15.4.1 流量检测程序设计
15.4.2 短信发送部分程序设计
15.5 系统测试和结果分析
15.6 本章小结
附录

参考文献

随着计算机技术的不断进步，在不断积累和创新中，嵌入式微处理器正朝着超低功耗、小型化、高集成度方向发展。单片机技术已经渗透到了生产和生活的各个领域，在工业控制、仪器仪表、家用电器、计算机网络通信、医疗设备、汽车设备等领域中得到非常广泛的应用。单片机以其价格低、简单易用、应用广泛在现代嵌入式开发中占有重要的地位。
MSP430系列超低功耗单片机是TI公司于1996年开始推出的超低功耗16位单片机，自推出以来，凭借其自身优良的性能、方便灵活的开发方式、丰富的技术资料，在国内非常快速地发展开来。MSP430系列单片机为混合信号处理器（MixedSignalProcessor），混合信号处理器是针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。它的存储器模块是目前业界所有内部集成Flash存储器产品中能耗最低的一种，功耗仅为其他Flash单片机的五分之一。MSP430是一种基于精简指令集（RISC）的16位混合信号处理器，专为满足超低功耗需要而精心设计，其高度灵活的定时系统、多种低功耗模式、即时唤醒以及智能化自主型外设，不仅可实现真正的超低功耗优化，同时还能大幅延长电池寿命。
MSP430单片机可采用汇编语言或C语言进行程序设计，使用IAR EmbeddedWorkbench嵌入式工作台以及C-SPY调试器进行程序调试。IAR EmbeddedWorkbench为开发不同目标处理器的项目提供强有力的开发环境，并为每一种目标处理器提供工具。Workbench为开发和管理MSP430嵌入式应用程序提供了极大便利。JTAG(JointTest Action Group)技术是一种边界扫描技术标准，它是为了在线测试的需要而发展起来的针对芯片及线路板测试的接口技术。MSP430系列单片机支持JTAG调试，其硬件仿真器是一个简单的并口转接器，并且适用于所有的MSP430单片机，既降低了开发成本，也相对缩短了开发周期。
本书结构
本书分为两部分：基础篇和实践篇。基础篇中从单片机介绍开始，讲解支撑MSP430单片机运行起来的最小系统设计，进而分别介绍单片机内部非常重要的时钟、定时器、I/O、ADC等，以及外部扩展的键盘、LCD等的程序设计，帮助读者快速进入单片机学习的状态。实践篇中，选择了编者多年单片机开发实践中，相对成熟完整的一些设计作品作为实例，供读者参考学习。
本书特点
本书的特点：对单片机的讲解比较精炼，更侧重于编程实践。书中基础学习的部分提供了全部实验代码、电路图。在实践篇中，主要着重设计思路的讲解，给出比较关键的代码。笔者认为，对基础原理阐述过多，并不利于提高读者学习的兴趣，因而，希望读者能更注重去自行设计单片机系统和编写程序，在其中找到学习的乐趣，即使遇上困难或迷惑，也能在兴趣驱使下，借助互联网或其他方式去寻找更广阔的天空。
读者对象
? 单片机技术人员和爱好者
? 单片机培训老师和学生
? 大中专院校及高等院校相关专业学生
编者与致谢
本书主要由周金治、徐霞、赵海霞编著，粟思科审校。书中大量程序由郑希、王国辉、陈燕负责调试，他们同时也参与了本书的编写。此外，感谢西南科技大学信息工程学院网络技术实验室，感谢吴静、龙惠民老师，感谢李健、崔贺、张圆、李莲春、徐志华、徐海峰、杨彦超、曾波、徐超、赵雄、王屏华、罗丽、王萍、龙萍、程婵、刘从彬、王丹丹、孙悦、李慧芳等朋友对本书的大力支持，感谢李师师、郑希在后期书稿审阅时给予的帮助。
同时参与本书编写工作的人员还有：王治国、钟晓林、王娟、胡静、杨龙、张成林、方明、王波、陈小军、雷晓、李军华、陈晓云、方鹏、龙帆、刘亚航、凌云鹏、陈龙、曹淑明、徐伟、杨阳、张宇、刘挺、单琳、吴川、李鹏、李岩、朱榕、陈思涛和孙浩。
由于编者水平有限，书中难免有不当之处，恳请广大读者指正。读者有相关需求，请与我们联络，联系方式：[email protected]。

编著者