文档介绍：基于MSP430FXXX单片机的移动电站监控系统设计
程月蒙程培源吕海峰
(空军工程大学导弹学院 713800)
摘要本为介绍了一种基于MSP430FXXX单片机的某移动电站自动化监控系统。充分利用了高速芯片的特有性能,辅以简单的外围电路,实现对移动电站的自动控制。
关键词 MSP430FXXX 移动电站控制系统
1 引言
MSP430FXXX系列单片机作为一种较新的处理器,是Ti公司推出的一种面向工业控制、仪器仪表领域的低功耗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、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;有较高的处理速度,在 8MHz 晶体驱动下指令周期为125 ns 。这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
以柴油发电机组为基础的移动电站是目前应用非常广泛的现场发电系统,可以作为邮电通信、财政金融、广播电视系统的应急电源,满足短期供电的需求,也可以长期供电。它具有系统构建方便,实现简单,使用可靠和费用低廉的优点。因此,在现代工业生产中得到了越来越广泛的应用。
本文设计了一种基于MSP430FXXX单片机的某型移动电站监控系统,监控系统能够对柴油发电机组的运行状况进行监测和自动控制,并实现自动送电。
2 MSP430FXXX单片机简介
本文采用了MSP430FXXX系列中的MSP430F149作为控制系统的主控器件。MSP430F149单片机的内部结构如图1所示:
图1 MSP430F149内部结构图
MSP430F149的主要特点如下:
(1)超低功耗。MSP430F149单片机内置了功耗极低的快速闪存。在工作电压为3V,主频是1 MHz的时候,正常工作消耗电流小于400
A,从而可以使监控器的电流消耗更小,电池的寿命更长。
(2)片上存储器。芯片上有60K FLASH ROM和2K RAM存储器,用于存储程序指令和数据,适合快速的运算。数据存储区和程序存储区在同一地址空间、统一寻址,通过两条总线:程序总线和地址总线与CPU连接,存储区可以对字操作也可以对字节操作。程序指令可以加载到RAM中并在RAM中执行,这就大大提高了运算速度。
(3)多外设接口。两个时钟源可选的定时器,可工作在比较/捕获模式,可输出PWM波形。一个WATCHDOG(看门狗定时器),当程序遇到未知错误发生“死机”情况时CPU响应WATCHDOG中断,系统自动复位。
(4)硬件乘法器单元。硬件乘法器是一个未集成入CPU的16位外围模块。硬件乘法器可以作16位16位、16位8位、8位16位和8位8位的乘法运算(MPY)和乘加运算(MAC)。在乘法中,被乘数操作数和乘数操作数均被存入乘法器相应的寄存器中,用户在输入第二个操作数之后就可以从结果寄存器中读取结果。也就是说乘法操作不需要额外的时钟周期。在较复杂的数字信号处理中需要作大量的乘加运算,硬件乘法器的出现使得数字信号处理成为可能。
(5)晶振和时钟发生器。MSP430F149有3个晶振可供选择二两个外部晶振(低频LFXT1,高频LFXT2)和一个内置的由数字控制的RC振荡器DCO。芯片外围模块和CPU的时钟源可以在3个晶振中灵活选择,根据不同的工作状态为CPU和外围模块选择不同的时钟源,可以使芯