MSP430单片机课程设计报告
数字电压表和键盘扫描
专 业：
班 级：
姓 名：
学 号：
指导老师：
一．设计任务及要求
1、 电压表：利用 MSP430F449 内部的 ADC 模块以及课程设计实验板接口电路，通过编程完成数字电压表功能。 结果在 LCD 上显示。芯片采用MSP430F449单片机，MSP430F449是一款功能强大的16位单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算；还有高效的查表处理指令。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。同时它还有运算速度快、超低功耗、片内资源丰富、方便高效的开发环境等优点。通过将单片机与液晶显示屏、电位器调节等模块相连，
2、 键盘：根据课程设计实验板键盘电路，通过编程完成键盘输入功能，作为其他选题的人机交互工具。
二．原理电路图
三．实验内容
（一）设计思想：
本课题是利用MSP430单片机、LCD显示模块、电位器调节等模块的构建数字电压表。MSP430系列单片机自身内部带有 A／D转换模块，用它制作的数字电压表具有测量范围精度高、速度快、性能稳定和电路简单且工作可靠等特点，具有很好的使用价值。LCD显示模块是128×64点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，可显示8192个中文汉字（16X16点阵）、128个字符（8X16点阵）及64X256点阵显示RAM（GDRAM）。可与CPU直接连接，可采用8位并行及串行两种连接方式。具有多种显示功能如光标显示、画面移位、睡眠模式等。。
本设计系统结构图如下图所示
系统结构图
（二）参数计算
ADC12_A可通过引脚VREF+/VeREF+和VREF-和VeREF-分别提供VR+和VR-外部参考电压。当REFOUT=1并且该引脚提供参考电压时，需要外部存储电容器。
ADC12_A内置参考电源，分别有六种不同的组合，从而提供符合要求的参考电压。
ADC12_A内核是一个12位的模数转换器，能够将结果放在转换器存储中。该内核使用两个可编程的参考电压（VR+和VR-）定义转换的最大值和最小值。当输入模拟电压等于或大于VR+时，ADC12_A输出满量程值0FFFH；当输入电压小于等于VR-时，ADC12_A输出0.输入模拟电压的追中转换结果满足公式：
NADDC=4095x（Vin-VR-）/(VR+-VR-)。
其中NADC≤4095，故可知：Vin≤VR+。
（三）编程步骤（关键步骤）
1、电压变初始化程序：
#include
#include
#include
#include
//定义液晶显示笔画
#define a (0x01)
#define b (0x02)
#define c (0x10)
#define d (0x08)
#define e (0x40)
#define f (0x20)
#define g (0x04)
//#define h (0x80)
//显示字符的指针
const unsigned char LCD_Tab[] = {
a+b+c+d+e+f ,//显示 "0", LCD_Tab[00]
b+c ,//显示 "1", LCD_Tab[01]
a+b+d+e+g ,//显示 "2", LCD_Tab[02]
a+b+c+d+g ,//显示 "3", LCD_Tab[03]
b+c+f+g ,//显示 "4", LCD_Tab[04]
a+c+d+f+g ,//显示 "5", LCD_Tab[05]
a+c+d+e+f+g ,//显示 "6", LCD_Tab[06]
a+b+c ,//显示 "7", LCD_Tab[07]
a+b+c+d+e+f+g ,//显示 "8", LCD_Tab[08]
a+b+c+d+f+g ,//显示 "9", LCD_Tab[09]
a+b+c+e+f+g ,//显示 "A", LCD_Tab[0A]
c+d+e+f+g ,//显示 "b", LCD_Tab[0B]
a+d+e+f ,//显示 "C", LCD_Tab[0C]
b+c+d+e+g ,//显示 "d", LCD_Tab[0D]
a+d+e+f+g ,//显示 "E", LCD_Tab[0E]
a+e+f+g ,//显示 "F", LCD_Tab[0F]
0 ,//显示 " ", LCD_Tab[10]
};
unsigned int results = 0;
unsigned int lastresults = 0;
void mInitSTDIO() // 系统初始化
{
unsigned int i;
// 主时钟初始化
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // stop watchdog timer
FLL_CTL0 |= XCAP14PF; // Configure load caps
// 定时器A初始化
TACTL = TASSEL0 + TACLR; // ACLK, clear TAR
TACCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
TACCR0 = 16384; // 定时器常数（0.5秒）
TACTL |= MC0; // Start Timer_a in upmode
// P5口初始化
P5SEL = 0xFF; // P5用于LCD显示
// P6口初始化
P6SEL = 1; // P6.0用于ADC
P3DIR |= 0xFE; // 设置P6.1~P6.7为输出方式(临时)
// ADC12初始化
ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_6;// 打开ADC12, 2.5V参考电压, 设置SHT0 = 4*ADC12CLK*32
ADC12CTL1 = SHS_0 + SHP + CONSEQ_0; // SHS_0：采样输入信号源选用ADC12SC
// SHP：采样输入信号上升沿触发采样定时器,
// CONSEQ_0：单通道单次模式,
ADC12MCTL0 = INCH_8 + SREF_1 + EOS; // ref+=AVcc, channel = A3, end seq.
ADC12IE = 0x01; // ADC12.0通道中断使能
for(i=0;i<0x3600;i++); //为参考电源启动提供延时
ADC12CTL0 |= ENC; // ADC12转换允许
// 初始化 LCD
LCDCTL = LCDON + LCD4MUX + LCDP0; // 4-Mux LCD, segments S0-S15
BTCTL = BTFRFQ1;
for(i = 0; i < 8; i++) LCDMEM[i] = 0; // 清除显示
}
#pragma vector=TIMERA0_VECTOR
__interrupt void Timer_A0(void)
{
if(abs(results-lastresults)>8){
lastresults=results;
}
_BIC_SR_IRQ(LPM0_bits); // Clear LPM0, SET BREAKPOINT HERE
}
void displayData(int data){
LCDMEM[6] = LCD_Tab[data/1000000];
LCDMEM[5] = LCD_Tab[data%1000000/100000];
LCDMEM[4] = LCD_Tab[data%100000/10000];
LCDMEM[3] = LCD_Tab[data%10000/1000];
LCDMEM[2] = LCD_Tab[data%1000/100]+0x80; //此位需要加上小数点
LCDMEM[1] = LCD_Tab[data%100/10];
LCDMEM[0] = LCD_Tab[data%10];
}
void delay(){
int j=0;
for(;j<10000;j++);
}
//主程序
main()
{
int i;
mInitSTDIO(); // 系统初始化
_EINT(); // 开启中断
for(i = 0;i < 1000;i++); //延时
_BIS_SR(LPM0_bits); // Enter LPM0
while(1)
{
displayData(results);
ADC12CTL0 |= ADC12SC; // 开始转换
delay();
}
}
// ADC12 中断服务程序
#pragma vector=ADC_VECTOR
__interrupt void ADC12ISR(void)
{
results = 2.8*1000/4096*ADC12MEM0; //采样数值转换
_BIC_SR_IRQ(LPM0_bits); // Clear LPM0, SET BREAKPOINT HERE
}
2、 键盘初始化程序：
#include
#include
#include
//定义液晶显示笔画
#define a (0x01)
#define b (0x02)
#define c (0x10)
#define d (0x08)
#define e (0x40)
#define f (0x20)
#define g (0x04)
//#define h (0x80)
//显示字符的指针
const unsigned char LCD_Tab[] = {
a+b+c+d+e+f ,//显示 "0", LCD_Tab[00]
b+c ,//显示 "1", LCD_Tab[01]
a+b+d+e+g ,//显示 "2", LCD_Tab[02]
a+b+c+d+g ,//显示 "3", LCD_Tab[03]
b+c+f+g ,//显示 "4", LCD_Tab[04]
a+c+d+f+g ,//显示 "5", LCD_Tab[05]
a+c+d+e+f+g ,//显示 "6", LCD_Tab[06]
a+b+c ,//显示 "7", LCD_Tab[07]
a+b+c+d+e+f+g ,//显示 "8", LCD_Tab[08]
a+b+c+d+f+g ,//显示 "9", LCD_Tab[09]
a+b+c+e+f+g ,//显示 "A", LCD_Tab[0A]
c+d+e+f+g ,//显示 "b", LCD_Tab[0B]
a+d+e+f ,//显示 "C", LCD_Tab[0C]
b+c+d+e+g ,//显示 "d", LCD_Tab[0D]
a+d+e+f+g ,//显示 "E", LCD_Tab[0E]
a+e+f+g ,//显示 "F", LCD_Tab[0F]
0 ,//显示 " ", LCD_Tab[10]
};
int strfind(char *);
char Y[24];
signed char Step;
unsigned int ix;
unsigned char x,p3,Step_dir,str_cont;
unsigned int results,ccr0;
double dx;
void mInitSTDIO() // 系统初始化
{
unsigned char i;
// 主时钟初始化
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; // stop watchdog timer
FLL_CTL0 |= XCAP14PF; // Configure load caps
// 定时器A初始化
TACTL = TASSEL0 + TACLR; // ACLK, clear TAR
TACCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
TACCR0 = 32768; // 定时器常数（1秒）
TACTL |= MC0; // Start Timer_a in upmode
// 定时器B初始化
TBCTL = TASSEL0 + TACLR; // ACLK, clear TAR
TBCCTL0 = CCIE; // CCR0 interrupt enabled
TBCCR0 = 328; // 定时器常数（1/100秒）
TBCTL |= MC0;
// P1口初始化
P1DIR = 0; // 设置P1.0~P1.7为输入方式
P1IFG = 0; // 清除P1的中断标志
P1IE = 0xFF; // 设置 P1.0~P1.7 中断
P1IES = 0xFF; // 设置 P1.0~P1.7 下降沿中断
// P2口初始化
P2DIR |= 0xCF; // 设置P2.0~P2.3,P2.6,P2.7为输出方式
// P3口初始化
P3DIR = 0xFF; // 设置P3.0~P3.7为输出方式
// P4口初始化
P4DIR |= 0xFC; // 设置P4.2~P4.7为输出方式
// P5口初始化
P5SEL = 0xFF; // P5用于LCD显示
// P6口初始化
P6SEL = 1; // P6.0用于ADC
P3DIR |= 0xFE; // 设置P6.1~P6.7为输出方式(临时)
// ADC12初始化
ADC12CTL0 = ADC12ON + REFON + REF2_5V + SHT0_6;// 打开ADC12, 2.5V参考电压, 设置SHT0 = 4*ADC12CLK*32
ADC12CTL1 = SHS_0 + SHP + CONSEQ_0; // SHS_0：采样输入信号源选用ADC12SC
// SHP：采样输入信号上升沿触发采样定时器,
// CONSEQ_0：单通道单次模式,
ADC12MCTL0 = INCH_8 + SREF_1 + EOS; // ref+=AVcc, channel = A8, end seq.
ADC12IE = 0x01; // ADC12.0通道中断使能
ADC12CTL0 |= ENC; // ADC12转换允许
// 初始化 LCD
LCDCTL = LCDON + LCD4MUX + LCDP0; // 4-Mux LCD, segments S0-S15
BTCTL = BTFRFQ1;
for(i = 0; i < 8; i++) LCDMEM[i] = 0; // 清除显示
//主程序
main()
{
int ix;
mInitSTDIO(); // 系统初始化
str_cont = 0;
Step_dir = 0;
str[0] = 0;
ccr0 = 327;
str_ok = 0;
_EINT(); // 开启中断
// Timer A0 中断服务程序
#pragma vector=TIMERA0_VECTOR
__interrupt void Timer_A0(void)
{
p3 <<= 1;
if(p3 == 0) p3 = 1;
P3OUT = p3;
// _BIC_SR_IRQ(LPM3_bits); // Clear LPM3 bits from 0(SR)
_BIC_SR_IRQ(LPM0_bits); // Clear LPM0, SET BREAKPOINT HERE
}
// Timer B0 中断服务程序
#pragma vector=TIMERB0_VECTOR
__interrupt void Timer_B0(void)
{
char i,L;
x <<= 1; // 键盘扫描
if((x & 0x07) == 0) x = 1;
P2OUT = (~x) & 0x07;
for(i = 0; i < 0x18; i++){
if(Y[i] < 6) Y[i]++;
if(Y[i] == 6){
for(L = 4; L > 0; L--) LCDMEM[L] = LCDMEM[L-1];
LCDMEM[0] = LCD_Tab[i];
Y[i] = 22;
}
}
// _BIC_SR_IRQ(LPM3_bits); // Clear LPM3 bits from 0(SR)
_BIC_SR_IRQ(LPM0_bits); // Clear LPM0, SET BREAKPOINT HERE
}
// ADC12 中断服务程序
#pragma vector=ADC_VECTOR
__interrupt void ADC12ISR(void)
{
dx =(double)ADC12MEM0; // Move results, IFG is cleared
// _BIC_SR_IRQ(LPM3_bits); // Clear LPM3 bits from 0(SR)
_BIC_SR_IRQ(LPM0_bits); // Clear LPM0, SET BREAKPOINT HERE
}
// P1 中断服务程序
#pragma vector=PORT1_VECTOR
__interrupt void P1INT(void)
{
unsigned int scan;
// unsigned char key;
scan = ~P2IN;
scan &= 0x0007;
scan <<= 8;
scan |= P1IFG;
switch(scan)
{
case 0x0101: // "0"键键值
Y[0] = 0;
break;
case 0x0102: // "1"键键值
Y[1] = 0;
break;
case 0x0104: // "2"键键值
Y[2] = 0;
break;
case 0x0108: // "3"键键值
Y[3] = 0;
break;
case 0x0110: // "4"键键值
Y[4] = 0;
break;
case 0x0120: // "5"键键值
Y[5] = 0;
break;
case 0x0140: // "6"键键值
Y[6] = 0;
break;
case 0x0180: // "7"键键值
Y[7] = 0;
break;
case 0x0201: // "8"键键值
Y[8] = 0;
break;
case 0x0202: // "9"键键值
Y[9] = 0;
break;
case 0x0204: // "A"键键值
Y[0x0a] = 0;
break;
case 0x0208: // "B"键键值
Y[0x0b] = 0;
break;
case 0x0210: // "C"键键值
Y[0x0c] = 0;
break;
case 0x0220: // "D"键键值
Y[0x0d] = 0;
break;
case 0x0240: // "E"键键值
Y[0x0e] = 0;
break;
case 0x0280: // "F"键键值
Y[0x0f] = 0;
break;
case 0x0401: // "UP"键键值
Y[0x10] = 0;
break;
case 0x0402: // "DN"键键值
Y[0x11] = 0;
break;
case 0x0404: // "L"键键值
Y[0x12] = 0;
break;
case 0x0408: // "R"键键值
Y[0x13] = 0;
break;
case 0x0410: // "STRAT"键键值
Y[0x14] = 0;
break;
case 0x0420: // "STOP"键键值
Y[0x15] = 0;
break;
case 0x0440: // "ESC"键键值
Y[0x16] = 0;
break;
case 0x0480: // "ENTER"键键值
Y[0x17] = 0;
break;
default: // 其它情况
LCDMEM[6] = 0;
break;
}
// if(key < 0x10) LCDMEM[6] = LCD_Tab[key];
// else LCDMEM[6] = 0;
P1IFG = 0;
_BIC_SR_IRQ(LPM0_bits); // Clear LPM3 bits from 0(SR)
}