高性价比的MSP430应用系统结构设计

文章摘要：图四是较为经典的MSP430应用系统框图，如果使用最经济的MSP430系列器件MSP430F11XX系列，则要解决五个问题：模数转换的问题、液晶显示问题、程序量小的问题、日历时钟的程序化、串行通讯问题。 1 模数转换（A/D）的问题解决方案 MSP430X11XX系列单片机片内有模拟比较器Comparator_A与功能强大的定时器Time_A，可以构成斜边（Slope）A/D转换，实现模拟量到数字量的转换。具体原理是（这里以电阻量到数字量的转换为例）。 图五

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图四是较为经典的MSP430应用系统框图，如果使用最经济的MSP430系列器件MSP430F11XX系列，则要解决五个问题：模数转换的问题、液晶显示问题、程序量小的问题、日历时钟的程序化、串行通讯问题。

1 模数转换（A/D）的问题解决方案

MSP430X11XX系列单片机片内有模拟比较器Comparator_A与功能强大的定时器Time_A，可以构成斜边（Slope）A/D转换，实现模拟量到数字量的转换。具体原理是（这里以电阻量到数字量的转换为例）。

图五 斜边（Slope）A/D转换原理图

在图五中，R1、R2分别为标准的参考电阻（R1）与被测量的电阻（R2），电容C1起充放电作用。比较器的输出CAOUT用于驱动定时器捕获的发生。MSP430内部的模拟比较器能产生用于比较的模拟电压（电源VCC、1/2VCC、1/4VCC、二极管管压降）。比较器负端选择1/2VCC。首先，标准电阻对电容C1充电到VCC，再通过参考电阻R1放电，同时记录定时器值T1；当电容放电到1/2VCC时，比较器产生输出，CAOUT触发定时器产生捕获动作，将定时器值T2读出；其次使用被测量电阻R2对电容充电到VCC，再通过R2放电，同时读取定时器值T3；当电容放电到1/2VCC时，比较器输出信号再次捕获定时器数据T4。则在电容放电的线性区域可以得到被测量电阻的阻值： R2 = （T2 - T1）* R1 / （T4 - T3） ，对于其他物理量的测量也可以使用类似的办法。

2 液晶显示问题的解决方案

MSP30X11XX没有液晶驱动能力，必须外部扩展。如果可以使用外扩2圆人民币不到的液晶驱动芯片（比如HT1621或其他），为什么还使用自带液晶驱动的40-70圆人民币左右的MSP430F43X、MSP430F44X系列呢。

这里以便宜的HT1621为例说明液晶驱动芯片与MSP430系列的接口。HT1621有128段的液晶驱动能力。有4个公共端、32个段输出，能实现静态、2MUX、3MUX、4MUX等液晶驱动方式。须3或4线与单片机接口，同时可定时输出信号驱动单片机（在单片机间歇工作时很有用），也能输出用于驱动蜂鸣器的信号。与MSP430单片机接口如图六所示。如果不需要读出显示内容，则读信号可以不使用，只需要3线就可实现液晶显示的驱动，在口线紧张的情况下，可这样使用。

图六 HT1621与单片机的接口

HT1621片内有32*8位静态显示存储器，该存储器的内容直接映射到液晶驱动器，可使用读写命令直接访问。通过对显示存储器内容的操作实现液晶显示。图七为MSP430单片机对1621的操作时序图。

图七 1621的操作时序

3 程序量小的解决方案

MSP430F11XX系列单片机最大的程序容量只有4K字节，对于大多数的用途基本够用，但对相对复杂的应用，就显得程序空间较小。对于MSP430系列单片机有个巧妙的解决办法：利用MSP430单片机的存储器是线性统一编址的特点，单片机运行的程序可以在除了片内外围模块空间而外的任何存储空间，这里将RAM用来做程序存储器使用。由于RAM内容可变，故可将程序存放在外部存储器中，在需要的时候调到RAM中，再执行RAM中的程序。而外部存储器选用串行24C系列EEPROM，可使系统体积减小，同时可使程序空间增加32K字节乃至128K字节！而系统成本增加很少。24C系列EEPROM与MSP430单片机的接口，这里不多说了，只需要两根I/O口线与两个上拉电阻。

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