• /  12
  • 下載費用: 14.9積分  

基于MSP430單片機的微功耗中文人機界面設計說明.docx

'基于MSP430單片機的微功耗中文人機界面設計說明.docx'
?基于MSP430單片機的微功耗中文人機界面設計在現代便攜式智能儀器或手持設備中,中文人機界面成為一種事實上的行業標準。能顯示漢字的圖形點陣液晶和可輸入數字的小鍵盤已成為智能設備必不可少的組成部分。同時作為便攜式設備基本要求的低功耗特性也貫穿于中文人機界面的設計始終。   這種低功耗中文人機交互界面需要設計者在選取MCU和具體元器件上有特殊考慮。微功耗、小體積應作為選擇相關器件的首要要求。   設計中,筆者采用MSP430F149單片機作為系統的MCU,通過選擇合適的液晶顯示模塊在3V電平構建了一個低功耗的中文人機界面。此中文人機界面構成了微功耗數據采集系統的重要組成部分。   一、MSP430系列FLASH型單片機的微功耗特點  儀器公司(TI)推出的MSP430F14x系列是超低功耗Flash型16位RISC指令集單片機。它采用"-紐曼"結構,RAM、ROM和全部外圍模塊都位于同一個地址空間。其具有豐富的片外圍,性價比極高。   MSP430F14x系列是TI的MSP430F1x系列(FLASH存儲器型)單片機中功能最強大的子系列。F14x具有更大的程序和數據存儲區、更多的外圍模塊,其片甚至還包括一個硬件乘法器。同時F14x系列單片機開發工具簡便,固化于FLASH存儲器的程序易于在線升級和調試,非常適合于開發消費類便攜式電子產品。   MSP430F14x單片機集中體現了現代單片機先進的低功耗設計理念。其設計結構完全以系統低功耗運行為核心。   這種低功耗結構具體體現在以下四點:  ?。?)高集成度的完全單片化設計?! ⒑芏嗤鈬K集成到了MCU芯片中,增大硬件冗余。部以低功耗、低電壓的原則設計,這樣系統不僅功能強、性能可靠、成本降低,而且便于進一步微型化和便攜化。  ?。?)部電路可選擇性工作。F14x單片機可以通過特殊功能寄存器選擇使用不同的功能電路,即依靠軟件選擇其中不同的外圍功能模塊,對于不使用的模塊使其停止工作,以減少無效功耗。  ?。?)具有高速和低速兩套時鐘?! ∠到y運行頻率越高,電源功耗就會相應增大。為更好地降低功耗,F14x單片機可采用三套獨立的時鐘源:高速的主時鐘、低頻時鐘(如32.768kHz)以及DCO片時鐘??稍跐M足功能需要的情況下按一定比例降低MCU主時鐘頻率,以降低電源功耗。在不需要高速運行的情況下,可選用副時鐘低速運行,進一步降低功耗。通過軟件對特殊功能寄存器賦值可改變CPU的時鐘頻率,或進行主時鐘和副時鐘切換。  ?。?)具有多種節能工作模式?! 14x單片機具有五種節能模式:LPM0、LPM1、LPM2、LPM3、LPM4。這五種模式為其功耗管理提供了極好的性能保證。圖1顯示了活動狀態(AM)與各種節能模式下消耗的實際工作電流大小。   圖1 F14x的工作模式與工作電流關系  由于MSP430F14x系列是專為超低功耗的便攜式應用開發的。利用先進的集成電路技術和生產工藝,其功耗已經跨越了毫安級,真正進軍到了微安級。   不僅如此,F14x的軟件結構也針對低功耗而設計。如從備用模式喚醒MCU僅需6μS。其中斷和子程序調用無層次限制,這種豐富的中斷能力減少了系統查詢的需要,可以方便地設計出中斷程序結構的控制程序。   利用F14x系列單片機,可以方便地構建一個低電壓的工作平臺。通過各功能模塊的智能運行管理和MCU的節能模式相結合,可以解決運行速度、數據流量與低功耗設計的矛盾,將各功能模塊的電流消耗降至最低狀態,限制活動狀態至最低要求。經過這樣優化,可以實現單片機的極低功耗。如在1MHz工作頻率下,F14x只消耗0.1~400μA電流(1.8~3.6V供電),如1.8V供電時,執行時僅消耗160uA的電流,備用時0.1uA,這時RAM中的數據還能有效保持。 概括來說,MSP430F14x單片機具有極低的功耗、強大的處理能力、豐富的片上外圍模塊,方便高效的開發方式。   本系統采用的MSP430F149單片機,是F14x系列中功能最強大的一款。它具有一個硬件乘法器、6個I/O端口(每個有8個I/O口)、1個精確的模擬比較器、2個具有捕捉/比較寄存器的定時器、8路12位A/D轉換器、片看門狗定時器、2個串行通信接口和60KB的FlashROM,2KB RAM。   F149還具有強大的擴展功能,其具有48個I/O引腳,每個I/O口分別對應輸入、輸出、功能選擇、中斷等多個寄存器,使得功能口和通用I/O口可以復用,大大增強了端口功能和靈活性,提高了對外圍設備的開發能力。   MSP430F149的以上特點,使其非常適合于構成一個全功能的便攜式單片機應用系統。   二、液晶顯示模塊與接口電路  圖形點陣式液晶可顯示用戶自定義的任意符號和圖形,并可卷動顯示,它作為便攜式單片機系統人機交互界面的重要組成部分被廣泛應用于實時檢測和顯示的儀器儀表中。支持漢字顯示的圖形點陣液晶在現代單片機應用系統中是一種十分常用的顯示設備,漢字BP機、手機上的顯示屏就是圖形點陣液晶。它與行列式小鍵盤組成了現代單片機應用系統中最常用的人機交互界面。   采用圖形點陣式液晶顯示較之其它顯示方式主要有以下優點: ?。?)工作電壓低、功耗極低。工作電壓3~5V,工作電流≤10uA/cm2,特別適用于便攜式的儀器儀表中?! 。?)液晶顯示屬被動顯示,受外界光線干擾小?! 。?)圖形點陣式液晶可顯示的信息量大,分辨率高?! 。?)不產生電磁干擾?! 。?)可靠性高。使用壽命長。   在設計中,筆者采用了信利(TRULY)公司的MG-12232液晶顯示模塊。MG-12232模塊供電電壓的典型值為3V,工作電流的典型值為0.3mA,很適合本系統3V電平的低功耗環境。其可顯示圍為122×32點陣,即能實現所謂的"雙排漢顯"。MG-12232采用的控制器是兩片SED1520,一片SED1520控制器可以驅動16行×80列。SED1520控制器可以在3V邏輯下正常工作,因而避免了與MSP430單片機邏輯電平不匹配的問題。其具體結構框圖見圖2。   圖2 SED1520的引腳定義和結構框圖  SED1520控制器作為液晶顯示屏與MCU的接口,它直接驅動MG-12232液晶,控制字符、漢字以及圖形的顯示。由于MSP430F149具有48個I/O引腳,借助SED1520,可以直接利用MSP430的I/O口模擬液晶的讀寫和控制時序。使得MCU對液晶的操作實際上變為MCU對液晶顯示控制器SED1520的操作,因而接口電路的的硬件連接和軟件編程都簡單了很多。   圖2中"V5"引腳提供MG-12232液晶的對比度電壓,可以通過一個-12V電壓發生電路(如MAX765)產生,經一個100K電位器分壓后即可使用。   MCU可以通過SED1520的一些控制引腳和13條常用指令來訪問液晶顯示模塊。如"RST"用于重啟動SED1520,"E1"和"E2"分別用于使能兩片SED1520。"R/W"控制對SED1520的讀或寫。"A0"決定此次操作是指令讀寫還是數據讀寫。   一。省略部分。與部分程序實例   1、圖形點陣液晶的漢字字?! ∨c在DOS中顯示漢字不同的是,圖形點陣液晶并不是簡單地用畫點的方式來描出漢字。直接從中文系統漢字字庫中提取的漢字字模并不能直接在液晶上顯示,通常都必須經過格式上的調整和轉換。標準16點陣漢字(如希望漢字的HZK16)字模數據的排列形式如圖4。   由于一個SED1520顯示控制器能控制80×16點陣液晶的顯示,其顯示RAM共16行,分2頁,每頁8行。連續16列相鄰2頁的32字節顯示RAM就可以控制一個漢字的顯示區域(如圖5)。對這些顯示RAM賦以相應值就可以顯示出一個漢字。   圖4 標準漢字字模排列形式       圖5 SED1520漢字字模排列形式  由圖4和圖5所示可見,SED1520圖形點陣液晶顯示控制器漢字字模的排列順序和方式與標準漢字字模完全不同。液晶字模數據可以通過對標準字模數據進行位運算后得到。   實際編程中,具體漢字的液晶字模數據應存放在MSP430F149單片機的FLASH存儲器中。   2、液晶顯示器初始化流程  在液晶顯示信息之前,必須先對液晶進行初始化。   初始化的流程如下:   需注意,MG-12232模塊雖然一片SED1520控制器實際控制區域為61列,但清除顯示RAM時,仍應按80個RAM單元清除。   3、部分程序實例  程序是在MSP430單片機的開發平臺IAR Embedded Workbench下采用匯編語言編寫,仿真機采用了TI公司的MSP-FET430P410。 由于本系統中選用了MSP430F149單片機,對源程序編譯前需對IAR Embeded WorkBench平臺進行以下設置:   A. 點擊Project菜單下的Options…命令進入設置窗口,對左邊Category框的"XLINK"選項下的"Include"頁面進行設置,把"XCL file name"框的容設置為"C:Program FilesIAR Systemsew23430icc430msp430F149A.xcl"。   B. 點擊Project菜單下的Options…命令進入設置窗口,對左邊Category框的"C-SPY"選項下的"Setup"頁面進行設置,把"Chip Description"框的容設置為"C:Program FilesIAR Systemsew23430cw430msp430F149.ddf"。   以下給出了一些常量定義和發送命令字子程序(SEND_COM)、發送數據子程序(SEND_DATA)及液晶狀態查詢子程序(LCD_STE)的源代碼。   #include     "msp430x14x.h"   ;程序在液晶上顯示"漢字液晶"?! ?---------定義LCD的引腳  LCD_RST   EQU  04H    ;P4.2  LCD_E1   EQU  40H    ;P4.6   LCD_E2   EQU  20H    ;P4.5  LCD_RW   EQU  10H    ;P4.4  LCD_A0   EQU  08H    ;P4.3  ;----------定義LCD使用的數據寄存器  LCD_PAGE   EQU  0200h          ;定義顯示頁面  LCD_ORDER  EQU  0201h          ;暫存液晶控制指令  LCD_DATA   EQU  0202h          ;暫存液晶數據  LCD_CNT   EQU  0203h          ;液晶計數存儲器  LCD_ROW   EQU  0204h          ;存放列地址數據  LCD_LINE   EQU  0205h          ;存放行地址數據  LCD_CHAR  EQU  0206h          ;存放當前字符數據的首地址  LCD_BYTECNT EQU  0207h         ;存放要顯示的字節數  LCD_STATUS  EQU  0208h         ;存放液晶當前狀態的數據  SEND_COM  ;發送命令字子程序,以LCD_ORDER為入口參數  BIS.B #LCD_E1,&P4OUT     ;SETE1=1,使能CHIP1  CALL  #LCD_STE  BIC.B #LCD_A0,&P4OUT      ;A0=0,SENDOUTINSTRUCTION  BIC.B #LCD_RW,&P4OUT      ;R/W=0,WRITABLE  BIS.B #0FFH,&P5DIR        ;SETP5PINSOUTPUT   MOV.B LCD_ORDER,&P5OUT    ;SENDORDERBYTETOLCD  BIC.B #LCD_E1,&P4OUT      ;SETE1=0  RET  ;發送數據子程序,以LCD_DATA為入口參數  SEND_DATA BIS.B #LCD_E1,&P4OUT     ;SETE1=1  CALL  #LCD_STE  BIS.B #LCD_A0,&P4OUT     ;A0=1,SENDOUTDATA  BIC.B #LCD_RW,&P4OUT     ;R/W=0,WRITABLE  BIS.B #0FFH,&P5DIR       ;SETP5PINSOUTPUT   MOV.B LCD_DATA,&P5OUT   ;SENDDATABYTETOLCD  BIC.B #LCD_E1,&P4OUT     ;SETE1=0  RET      ;讀液晶當前狀態的子程序LCD_STE  LCD_STE   BIC.B #LCD_A0,&P4OUT    ;A0=0,SENDOUTINSTRUCTION  BIS.B #LCD_RW,&P4OUT    ;R/W=1,READABLE  BIC.B #0FFH,&P5DIR      ;SETP5PINSINPUT   STE_AGN  MOV.B &P5IN,LCD_STATUS   ;GETSTATUSDATAFROMLCD  BIT.B #80H,LCD_STATUS     ;如狀態存儲器第7位為1,忙,則等待  JC   STE_AGN  RET  五、結束語  本系統利用MSP430F149單片機、MG-12232圖形點陣液晶模塊和行列式鍵盤接口構建了基于3V電平的低電壓、微功耗的中文人機界面。實際使用中,此人機界面消耗電流不足1mA,這種設計方案取得了很好的微功耗效果。   參考文獻  1. MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機,胡大可,航空航天大學,2001  2. MSP430x1xx Family User''s Guide, 2000  3. MSP430x13x,MSP430x14x Data sheet, 2000
關 鍵 詞:
430 功耗 單片機 中文 msp 人機界面 msp430 基于 設計說明
 天天文庫所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:基于MSP430單片機的微功耗中文人機界面設計說明.docx
鏈接地址: http://www.094347.live/p-55568757.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服點擊這里,給天天文庫發消息,QQ:1290478887 - 聯系我們

本站為“文檔C2C交易模式”,即用戶上傳的文檔直接賣給(下載)用戶,本站只是中間服務平臺,本站所有文檔下載所得的收益歸上傳人(含作者)所有【成交的100%(原創)】。本站是網絡服務平臺方,若您的權利被侵害,侵權客服QQ:1290478887 歡迎舉報。

[email protected] 2017-2027 http://www.094347.live 網站版權所有

粵ICP備19057495號 

收起
展開
有没有苹果软件赚钱的 江西快3 开奖结果今天 重庆幸运农场官方平台 体彩七星彩综合走势图 广东十一选五玩法奖金 上海11选五每天多少期 湖北11选五遗漏统计 中国体育彩票开奖结果 炒股入门与技巧找专业杨方配i资 江西快三开奖结果查询 上海天天彩选4开奖软件