基于LaunchPAD MSP430G2553的应用电路板设计(2)
MSP430系列单片机是美国德州仪器1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器,其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中，正因为其低功耗、多性能而深受电子爱好者、研发人员的喜爱，目前有四大使用比较广泛的领域，【1】一是在工业控制方面，二是在智能化仪器仪表方面，三是在计算机网络与通信方面，四是在日常生活方面。【2】在使用过程中，单片机不易受到外界环境的影响导致发生死锁等一系列问题，从而导致系统能正常工作，应用在教学实验设计中事非常理想的。
本文提出了一种基于MSP430G2553单片机电压频率转换的教学实验应用开发板的设计方案，该装置采用全数字模块，这样既降低了整个装置的成本，又减小了装置的体积，同时避免了由于采用单片机而带来的一系列负面影响，提高了整个装置的抗干扰能力；该装置拥有两个数码管、八个发光管、LCD5110液晶显示、LMV342D/A转换电路、薄膜按键、电容触摸按键、以及为了更好利用I/O口而设计的拨码开关；另外不在工作状态的节点全部自动切断电源，极大地降低了整个装置的功耗；很关键的一点是采用的频率值和电压值的转换关系成线性关系，极大地提高了装置对电压值的采集的和检测的精度，本方案内容丰富、功能强大、价格低廉、应用范围广，更可以完美的应用于教学实践和工业生产之中图1.1就是本次设计所使用的LaunchPADMSP430G2553开发板。
图1.1 MSP430G2553开发板图
2．系统构建概述
系统构建的合理性，直接影响着电路的性能，也决定了电路应用的可靠性。因此系统方案的选择至关重要，与设计完成后的应用与实际推广有着密不可分的关系。
2.1 设计方案
一个好的系统应具有结构简单、可靠性高、成本低、功能强大、内容丰富等特点，可广泛应用于各类教学实践、编程仿真模拟、工业生产等场合。
此次共有三种设计方案:①采用电压频率转换然后传输到控制器机，由控制器的频率计部分读出频率并且按照一定规则转换成电压值，再由显示模块显示。②运用芯片TL431实现线形调节电压，配合AD7888高速、低功耗12位AD转换器，加上PWM运放跟随器，实现调度器串口、NOKIA5110手机字体设计程序的模拟；③运用MSP430G2553自带的AD转换的方法【3】，外加一个分压器可以自动的对电路进行0——2.5V的分压，应用LMV342的 DA转换电路，实现双通道的轨到轨的积分跟随电路，在应用电路板上加上1个2位数码管、八组发光管、薄膜按键、电容式触摸按键及5110接口，利用所有I/O完成呼吸灯、温度检测、长短按键等程序的模拟。
方案③可以增加整个系统的稳定性，相对于其它的AD/DA转化电路的精度来说没有利用单片机以及LMV342模块实现的电压频率转换实现的精度高；应用电容式触摸按键能更好、更方便的控制各个IO口的工作情况；由5110显示加上数码管能更全面的完成实验测得的结果，各有各的用处；成本很低廉，各大环节的应用增大了系统的动态范围，并且Launch PAD小巧轻便、可随身携带、功能俱全，故综合考虑选择方案③。
整个系统是基于MSP430G2553单片机的，用MSP430G2553单片机作为控制器，成本较之于ARM开发板和FPGA开发板低很多，并且功耗低【4】，本身自带的AD转换模式，这也是选用MSP430G2553单片机作为控制器的很重要的原因。本次设计所用到的开发版是一个最小系统板，有复位功能，可在线烧写程序，携带、应用十分的方便。单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机,是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管他的大部分功能集成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件：CPU、内存、内部和外部总线系统，目前大部分还会具有外存。同时集成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备。而现在最强大的单片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块芯片上。纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，这些都离不开单片机。单片机以其性能高、速度快、体积小、价格低、稳定可靠、通用性强等突出优点被广泛应用于各大领域。由于单片机型号很多，有ATMEL 系列，AVR系列，STC系列，还有Silicon Lab公司的C8051FXX系列等等。