Курсовая работа: Проектування вимірювальної системи температури
Для виконання поставленої задачі ми обираємо мікроконтролер типу MSP430F149, який здійснює основні функції управління, збору і передачі інформації, схема ввімкнення якого представлена на рисунку 3.2.
Мікроконтролер має: наявність процесора або арифметико-логічного пристрою, оперативної пам’яті, портів введення-виведення та інших периферійних засобів. Головним критерієм яким ми будемо керуватись є те, що для поставленої задачі нам потрібно вибрати такий мікроконтролер, який би мав невисоке енергозпоживання та в разі збою роботи головного сервера (комп’ютера) зміг би забезпечити роботу локальної вимірювльної системи.
Найбільшими виробниками мікроконтролерів в світі є Atmel Corporation, Texas Instruments&MAXIM, Analog Devices, Microchip. Менш потужними є Intel, Winbond, Scenix, Motorola. Компанія Texas Instruments розробила й серійно випускає сімейство мікроконтролерів MSP430, що задовольняє вимоги найвимогливішого розроблювача пристроїв на мікроконтролерах. Розглянемо модулі та периферійні пристрої мікроконтролера MSP430F149. Представимо узагальнений огляд кожного модуля й периферійного пристрою вибраного нами мікроконтролера.
Сімейство MSP430 має наступні ключові особливості:
Архітектура з наднизьким споживанням, що збільшує час роботи при
живленні від батарей:
- для збереження вмісту ОЗУ необхідний струм не більше 0,1 мкА;
- модуль тактування реального часу споживає 0,8 мкА;
- струм споживання при максимальній продуктивності становить 250 мкА;
Високоякісна аналогова периферія для виконання точних вимірів:
- убудовані модулі 12-розрядною або 10-розрядного АЦП швидкістю 200 ksps;
- є температурний датчик і джерело опорної напруги URef;
- здвоєний 12-розрядний ЦАП;
- таймери, керовані компаратором для виміру резистивних елементів;
- схема спостереження (супервізор) за напругою живлення;
16-розрядне RISC CPU, що допускає нові додатки до фрагментів коду:
- великий регістровий файл знімає проблему «вузького файлового горлечка»;
- компактне ядро має знижене енергоспоживання й вартість;
- оптимізоване для сучасного високорівневого програмування;
- набір команд складається з 27 інструкцій, підтримується сім режимів адресації;
- розширені можливості векторних переривань;
Можливість внутрішньо схемного програмування Flash-пам'яті дозволяє гнучко змінювати й обновляти програмний код, робити реєстрацію даних.
Допоміжна низькочастотна система тактування (ACLK) працює безпосередньо від звичайного 32 кГц годинного кристалу. Модуль ACLK може використатися як фонова система реального часу з функцією самостійного «пробудження». Інтегрований високошвидкісний осцилятор із цифровим керуванням (DCO) може бути джерелом основного тактування (MCLK) для ЦПУ й високошвидкісних периферійних пристроїв. Модуль
DCO стає активним і стабільним менш ніж через 6 мкс після запуску. Вирішення на основі архітектури MSP430 дозволяють ефективно використати високопродуктивне 16-розрядне CPU у дуже малі проміжки часу: низькочастотна допоміжна система тактування забезпечує роботу мікроконтролера в режимі ультранизького споживання потужності; активізація основного високошвидкісного модуля тактування дозволяє виконати швидку обробку сигналів.
Рисунок 3.1- Архітектура MSP430
Периферійні модулі відображаються в адресному просторі. Адреси зарезервовані для 16-розрядних периферійних модулів, вони доступні за допомогою команд-слів. Якщо використаються однобітні команди, то припускаються лише парні адреси, при цьому старший біт результату завжди буде містити «0». Читання бітів модулів за допомогою команд приведе до появи в старшому біті непередбаченого вмісту. Якщо в біт модуля будуть записуватися дані у вигляді слова, то в регістрі периферійного модуля збережеться тільки молодший біт цього слова, старший буде проігнорований.
При включенні мікроконтролера вивід RST/NMI конфігурується як вивід скидання. Його функціональне призначення визначається в регістрі керування сторожовим таймером WDTCTL. Якщо вивід RST/NMI запрограмований на функцію скидання, центральний периферійний пристрій буде перебувати в стані скидання доти, поки на цьому виводі присутній сигнал низького рівня. Після зміни рівня на цьому вході на рівень «1», центральний периферійний пристрій починає виконувати програму з команди, адреса якої зберігається у векторі скидання .
Універсальний синхронно - асинхронний прийомо - передавач (USART) периферійний інтерфейс підтримує два послідовних режими в одному апаратному модулі. В асинхронному режимі USART підключає MSP430 до зовнішньої системи через два зовнішніх виводи: URXD й UTXD. Режим UASRT має наступні особливості: