MSP430F149單片機在目標指示器設計中的應用

復位電路設計

指示器復位電路的設計一定要使指示器能夠充分復位，在各種復雜情況下穩定可靠地工作。MSP430F149有一RST復位管腳，它與不可屏蔽中斷功能管腳復用，可由軟件選擇其功能，正常情況下為復位功能。指示器采用外接芯片復位的方法，在復位腳上連接復位芯片STM811，具體電路見圖5目標指示器核心電路中的STM811電路所示。MSP430F149單片機要求在復位管腳上獲得1.1V～1.5V的復位電壓（系統電源電壓為3.3V），復位電壓持續的時間最小為2µs。當管腳RST/NMI上的電壓到達Vmin（1.1V）時，系統進入復位狀態。當電壓上升到VPOR （1.5V）后系統退出復位狀態。

晶振電路設計

對于一個高可靠性的系統設計，晶體的選擇非常重要，尤其是設計帶有睡眠喚醒（往往用低電壓以求低功耗）的系統，這是因為低供電電壓提供給晶體的激勵功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振。這一現象在上電復位時并不特別明顯，原因是上電時電路有足夠的擾動，很容易建立振蕩。在睡眠喚醒時，電路的擾動要比上電時小得多，起振變得很不容易。在振蕩回路中，晶體既不能過激勵（容易振到高次諧波上），也不能欠激勵（不容易起振）。

MSP430F149可接入2個外部振蕩器，一個為低速晶體振蕩器，經過XIN和XOUT兩個引腳相連，另一個為高速晶體振蕩器，經過XT2IN和XT2OUT兩個引腳，根據需要外接電容，范圍可以為450KHz～8MHz。

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

根據系統頻率與工作電壓的關系，系統選擇了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系曲線圖

圖4 晶振電路原理圖

JTAG接口電路設計

MSP430F149單片機的優點之一是可以通過JTAG控制器實現程序代碼的下載，并利用它完成軟件的在線調試。JATG是一種所謂的邊界掃描技術標準，即IEEE1149.1，它是一種能夠對芯片進行在線測試的接口技術，JATG接口在實際應用中只用到了少量的幾個引腳，主要包括：TDO（測試數據輸出）、TDI（測試數據輸入）、TMS（測試模式選擇）、TCK（測試時鐘輸入）、RST（復位）和TCLK/XOUT等。

圖5中的SIPL8電路接口為ProgPort可編程接口。將其與MSP430F149對應的引腳相接，接口另一端接JTAG仿真器，就可以實現在線編程，向電路板上MSP430F149下載程序。

控制核心電路設計

指示器的主控電路控制信號采集電路的開始采樣及采樣結束后的數據保存與提取；作為下位機與PC機通信，負責將保存在存儲器中的采集數據傳遞給信號處理電路；控制信號調理電路，使調理后的信號不超過采集電路的閾值；協調其他外圍電路。

MSP430F149的P1、P2、P3、P4口可以用做普通的I/O口，它的供電系統由一片AS1117產生+3.3V提供，MSP430采用標準的4M晶振產生脈沖時序。

MSP430F149的P3.4、P3.5腳用于與RS232通信接口電路連接，實現在線編程和與計算機及其他設備的通信功能。A/D轉換器接收的模擬電壓的輸入范圍為0~+VREF 。在目標指示器中， +VREF由外部引入+3.3V的電壓基準， 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 目標指示器核心電路原理圖

GPS定位模塊電路設計

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

（1）GPS定位系統的特點

GPS即全球衛星定位系統，它由太空部分、監控部分和用戶部分組成，GPS系統的特點具體體現為：①定位精度高；②觀測時間短；③可提供三維坐標；④操作簡單；⑤功能多、應用廣；⑥全天候作業。

（2）GPS定位模塊電路實現

由于GPS輸出的是RS-232信號，因此，GPS模塊通過信號轉換芯片MAX3232與單片機相連，實現RS232電平與TTL電平的轉換，電路串口連接圖如圖6所示，其中35引腳為單片機的數據接收引腳，34引腳為單片機的數據發送引腳。

圖6 GPS定位模塊電路接口圖

MAX3232是MAXIM公司生產的低功耗、單電源雙RS232發送/接收器，現選用MAX3232的其中一路進行發送/接收。因為MAX232具有驅動能力，所以不需外加驅動電路。MAX232芯片內部含有一個電容性電壓發生器，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只要單一的＋5V電源即可。

接口電路設計時，采用3線制（RXD、TXD、GND）軟握手方式。即將GPS接收機和單片機“發送數據線（TXD）”與“接收數據線（RXD）”交叉連接，二者的地線（GND）直接相連，其他信號線都可不用，握手信號采用軟件方法產生。這樣既能實現預定的目標，又能簡化電路設計，節約成本。

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

燈光顯示模塊電路設計

燈光顯示模塊用于模擬顯示各種不同類型的發光目標，其基本任務為當接收主控站發送來的目標顯示命令后，單片機進行命令處理，燈光顯示模塊能夠按指示器要求的顯示方式顯示燈光。