单片微型计算机.doc

MSP430系列16位超低功耗单片机原理与应用

第1章概述

第1章概述
1.1单片微型计算机
1.1.1单片机的概念
微型计算机（微机）具有体积小、价格低、使用方便、可靠性高等一系列优点，因此一问世就显示出强大的生命力，被广泛用于国防、工农业生产和商业管理等领域。特别是近年来微处理器的高速发展，使其已渗透到人类生活的各个领域，给人类世界带来了难以估量的变革。
纵观微处理器的发展，可以明显地看出其正朝着两个方向进行：
一是朝着面向数据运算、信息处理等功能的系统机方向发展。系统机以速度快、功能强、存储量大、软件丰富、输入/输出设备齐全为主要特点，采用高级语言编程，适用于数据运算、文字信息处理、人工智能、网络通信等场合。
另一方面，在有些应用领域中，如智能化仪器仪表、电讯设备、自动控制设备、汽车乃至家用电器等，要求的运算、控制功能相对并不很复杂，但对体积、成本、功耗等的要求却比较苛刻。为适应这方面的需求，产生了一种将中央处理器、存储器、I/O接口电路以及连接它们的总线都集成在一块芯片上的计算机，即所谓的单片微型计算机，简称单片机（SingleChipMicrocomputer）。单片机在设计上主要突出了控制功能，调整了接口配置，在单一芯片上制成了结构完整的计算机，因此，单片机也称为微控制器（MCU）。
单片机分为通用型和专用型两大类，通常所说的单片机和本书介绍的MSP430系列单片机都是指通用型单片机。通用型单片机是把可开发的资源全部提供给使用者。专用型的单片机也叫专用微控制器，是针对某些应用专门设计的，例如频率合成调谐器、录音机机芯控制器、打印机控制器等。
1.1.2单片机的特点
单片机具有如下特点：
小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便地组装成各种智能式控制设备以及各种智能仪器仪表。
面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳性价比。
抗干扰能力强，适应温度范围宽，在各种恶劣环境下都能可靠地工作，这是其他机型无法比拟的。
可以很方便地实现多机和分布式控制，使整个系统的效率和可靠性大为提高。
著名的半导体厂商——美国德州仪器（TI）在20世纪70年代首先推出了TMS1000系列4位单片机。20世纪80年代到90年代，国内主要使用Intel的MCS51系列和Motorola的68HC系列8位单片机。目前主要的单片机厂商还有Atmel、Microchip、Philips等。
单片机由于应用面广，生产批量大而使成本低廉（目前最低价格为每片3~5元人民币），系统结构简单而使可靠性增加，采用CMOS工艺大大降低了功耗。因此单片机问世之后很快成为微型计算机的一个重要分支，发展极为迅速。从4位、8位、16位到32位单片机种类已有数百种，全世界去年销售量已达数亿片。
1.1.3单片机的应用
单片机可以应用到人类生活的各个领域中去。以下列出的都是单片机应用比较活跃的领域：
工业控制：单片机的结构特点决定了它特别适用于各种控制系统。它既可以作单机控制器，又可作为多级控制的前沿处理机用于控制系统，应用领域相当广泛。例如，在通用工控中，可用于各种机床控制、电机控制、工业机器人、各种生产线、各种过程控制、各种检测系统等；在军事工业中，可用于导弹控制、鱼雷制导控制、智能武器装置、航天导航系统等；在汽车工业中，可用于点火控制、变速器控制、防滑刹车、排气控制等。
智能化的仪器仪表：单片机用于包括温度、湿度、流量、流速、电压、频率、功率、厚度、角度、长度、硬度、元素测定等各类仪器仪表中，使仪器仪表数字化、智能化、微型化，功能大大提高。
日常生活中的电器产品：单片机可用于电子秤、录像机、录音机、彩电、洗衣机、高级电子玩具、冰箱、照相机、家用多功能报警器等。
计算机网络与通信方面：单片机可用BITBUS、CAN、以太网等构成分布式网络系统，还可以用于调制解调器、各种智能通信设备（例如小型背负式通信机、列车无线通信等）、无线遥控系统等。
计算机外部设备：单片机可用于温氏硬盘驱动器、微型打印机、图形终端、CRT显示器等。
总之，单片机具有体积小、功能强、价格便宜等优点，是微机应用产品化的最佳选择。单片机的出现也改变了传统的电路设计方法，过去经常采用模拟电路、脉冲电路、组合逻辑实现的电路系统，现在相当一部分可以用各种单片机（或叫做微控制器）予以取代。传统的逻辑设计方法正在演变成软件和硬件相结合的方法，许多电路设计问题将转化为程序设计问题。
1.2MSP430系列单片机
MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）1996年开始推向市场的一种16位超低功耗的混合信号处理器（MixedSignalProcessor）。称之为混合信号处理器，主要是由于其针对实际应用需求，把许多模拟电路、数字电路和微处理器集成在一个