MSP430F149單片機(jī)在目標(biāo)指示器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

復(fù)位電路設(shè)計(jì)

指示器復(fù)位電路的設(shè)計(jì)一定要使指示器能夠充分復(fù)位，在各種復(fù)雜情況下穩(wěn)定可靠地工作。MSP430F149有一RST復(fù)位管腳，它與不可屏蔽中斷功能管腳復(fù)用，可由軟件選擇其功能，正常情況下為復(fù)位功能。指示器采用外接芯片復(fù)位的方法，在復(fù)位腳上連接復(fù)位芯片STM811，具體電路見圖5目標(biāo)指示器核心電路中的STM811電路所示。MSP430F149單片機(jī)要求在復(fù)位管腳上獲得1.1V～1.5V的復(fù)位電壓（系統(tǒng)電源電壓為3.3V），復(fù)位電壓持續(xù)的時(shí)間最小為2µs。當(dāng)管腳RST/NMI上的電壓到達(dá)Vmin（1.1V）時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)電壓上升到VPOR （1.5V）后系統(tǒng)退出復(fù)位狀態(tài)。

晶振電路設(shè)計(jì)

對(duì)于一個(gè)高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，晶體的選擇非常重要，尤其是設(shè)計(jì)帶有睡眠喚醒（往往用低電壓以求低功耗）的系統(tǒng)，這是因?yàn)榈凸╇婋妷禾峁┙o晶體的激勵(lì)功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振。這一現(xiàn)象在上電復(fù)位時(shí)并不特別明顯，原因是上電時(shí)電路有足夠的擾動(dòng)，很容易建立振蕩。在睡眠喚醒時(shí)，電路的擾動(dòng)要比上電時(shí)小得多，起振變得很不容易。在振蕩回路中，晶體既不能過激勵(lì)（容易振到高次諧波上），也不能欠激勵(lì)（不容易起振）。

MSP430F149可接入2個(gè)外部振蕩器，一個(gè)為低速晶體振蕩器，經(jīng)過XIN和XOUT兩個(gè)引腳相連，另一個(gè)為高速晶體振蕩器，經(jīng)過XT2IN和XT2OUT兩個(gè)引腳，根據(jù)需要外接電容，范圍可以為450KHz～8MHz。

系統(tǒng)頻率的選擇與系統(tǒng)的工作電壓密切相關(guān)，需要較高的工作電壓，就需要為系統(tǒng)提供較高的頻率，系統(tǒng)頻率和工作電壓之間的關(guān)系如圖3所示。

根據(jù)系統(tǒng)頻率與工作電壓的關(guān)系，系統(tǒng)選擇了4M的晶振，晶振電路如圖4所示。

圖3 工作頻率與工作電壓關(guān)系曲線圖

圖4 晶振電路原理圖

JTAG接口電路設(shè)計(jì)

MSP430F149單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)之一是可以通過JTAG控制器實(shí)現(xiàn)程序代碼的下載，并利用它完成軟件的在線調(diào)試。JATG是一種所謂的邊界掃描技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE1149.1，它是一種能夠?qū)π酒M(jìn)行在線測(cè)試的接口技術(shù)，JATG接口在實(shí)際應(yīng)用中只用到了少量的幾個(gè)引腳，主要包括：TDO（測(cè)試數(shù)據(jù)輸出）、TDI（測(cè)試數(shù)據(jù)輸入）、TMS（測(cè)試模式選擇）、TCK（測(cè)試時(shí)鐘輸入）、RST（復(fù)位）和TCLK/XOUT等。

圖5中的SIPL8電路接口為ProgPort可編程接口。將其與MSP430F149對(duì)應(yīng)的引腳相接，接口另一端接JTAG仿真器，就可以實(shí)現(xiàn)在線編程，向電路板上MSP430F149下載程序。

控制核心電路設(shè)計(jì)

指示器的主控電路控制信號(hào)采集電路的開始采樣及采樣結(jié)束后的數(shù)據(jù)保存與提?。蛔鳛橄挛粰C(jī)與PC機(jī)通信，負(fù)責(zé)將保存在存儲(chǔ)器中的采集數(shù)據(jù)傳遞給信號(hào)處理電路；控制信號(hào)調(diào)理電路，使調(diào)理后的信號(hào)不超過采集電路的閾值；協(xié)調(diào)其他外圍電路。

MSP430F149的P1、P2、P3、P4口可以用做普通的I/O口，它的供電系統(tǒng)由一片AS1117產(chǎn)生+3.3V提供，MSP430采用標(biāo)準(zhǔn)的4M晶振產(chǎn)生脈沖時(shí)序。

MSP430F149的P3.4、P3.5腳用于與RS232通信接口電路連接，實(shí)現(xiàn)在線編程和與計(jì)算機(jī)及其他設(shè)備的通信功能。A/D轉(zhuǎn)換器接收的模擬電壓的輸入范圍為0~+VREF 。在目標(biāo)指示器中， +VREF由外部引入+3.3V的電壓基準(zhǔn)， CREF引腳用0.1pF的電容耦合到地。其電路原理圖如圖5所示。

圖5 目標(biāo)指示器核心電路原理圖

GPS定位模塊電路設(shè)計(jì)

GPS定位模塊主要是向主控站返回目標(biāo)指示器所處的位置，包括縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)和高程，通過無線通信傳輸給主控站。

（1）GPS定位系統(tǒng)的特點(diǎn)

GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它由太空部分、監(jiān)控部分和用戶部分組成，GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)具體體現(xiàn)為：①定位精度高；②觀測(cè)時(shí)間短；③可提供三維坐標(biāo)；④操作簡(jiǎn)單；⑤功能多、應(yīng)用廣；⑥全天候作業(yè)。

（2）GPS定位模塊電路實(shí)現(xiàn)

由于GPS輸出的是RS-232信號(hào)，因此，GPS模塊通過信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片MAX3232與單片機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，電路串口連接圖如圖6所示，其中35引腳為單片機(jī)的數(shù)據(jù)接收引腳，34引腳為單片機(jī)的數(shù)據(jù)發(fā)送引腳。

圖6 GPS定位模塊電路接口圖

MAX3232是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232發(fā)送/接收器，現(xiàn)選用MAX3232的其中一路進(jìn)行發(fā)送/接收。因?yàn)镸AX232具有驅(qū)動(dòng)能力，所以不需外加驅(qū)動(dòng)電路。MAX232芯片內(nèi)部含有一個(gè)電容性電壓發(fā)生器，可將輸入的＋5V電源變換成為RS232所需的±10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通訊系統(tǒng)只要單一的＋5V電源即可。

接口電路設(shè)計(jì)時(shí)，采用3線制（RXD、TXD、GND）軟握手方式。即將GPS接收機(jī)和單片機(jī)“發(fā)送數(shù)據(jù)線（TXD）”與“接收數(shù)據(jù)線（RXD）”交叉連接，二者的地線（GND）直接相連，其他信號(hào)線都可不用，握手信號(hào)采用軟件方法產(chǎn)生。這樣既能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)，又能簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，節(jié)約成本。

MAX3232外圍需要5個(gè)電容，其中4個(gè)電容C1、C2、C3和C4是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需要的電容，其取值均為1µF，另外還需1個(gè)C5為去耦電容，取值為0.1µF。

燈光顯示模塊電路設(shè)計(jì)

燈光顯示模塊用于模擬顯示各種不同類型的發(fā)光目標(biāo)，其基本任務(wù)為當(dāng)接收主控站發(fā)送來的目標(biāo)顯示命令后，單片機(jī)進(jìn)行命令處理，燈光顯示模塊能夠按指示器要求的顯示方式顯示燈光。