16位单片机原理及应用

目　录

第1章　MSP430系列单片机概述　1

1．1　超低功耗单片机　1

1．2　超低功耗单片机的发展及应用　2

1．3　超低功耗单片机系统的设计原则　3

1．3．1　硬件设计原则　3

1．3．2　软件设计原则　3

1．4 MSP430系列单片机简介　4

1．4．1　MSP430系列单片机的发展　4

1．4．2　MSP430系列单片机的特点　5

1．4．3　MSP430系列单片机的主要结构　6

1．4．4　MSP430各系列单片机介绍　8

1．5 MSP430系列单片机选型　10

思考练习题　13

第2章　MSP430F169单片机内部资源　14

2．1　MSP430F169单片机结构　14

2．1．1　MSP430F169内部结构　14

2．1．2　MSP430F169封装及引脚定义　15

2．2　MSP430F169的中央处理单元　17

2．2．1　中央处理单元的组成　17

2．2．2　MSP430F169CPU的寄存器资源　18

2．3　系统复位和工作模式　20

2．3．1　系统复位和初始化　20

2．3．2　工作模式及功耗　22

2．4　MSP430存储器组织与Flash操作　24

2．4．1　存储器组织结构　24

2．4．2　MSP430的Flash存储器　26

2．4．3　Flash操作　28

2．5　MSP430的基础时钟模块　35

2．5．1　各基础时钟模块介绍　36

2．5．2　时钟模块的寄存器　39

2．5．3　时钟应用举例　41

2．6　MSP430的中断和特殊功能寄存器　41

2．6．1　中断的结构和类型特点　41

2．6．2　中断响应过程　43

2．6．3　中断的嵌套　43

2．6．4　中断向量和特殊功能寄存器　43

2．7　电源监测模块SVS　45

2．7．1　电源监测模块概述　45

2．7．2　电源管理系统寄存器　47

2．7．3　SVS应用实例　48

思考练习题　48

第3章　MSP430指令系统与开发环境　49

3．1　MSP430指令系统概述　49

3．1．1　汇编语言语句格式　49

3．1．2　须ROM补偿的仿真指令　50

3．1．3　指令的时钟周期与指令长度　51

3．2　寻址模式　53

3．2．1　寄存器寻址　53

3．2．2　变址寻址　53

3．2．3　符号寻址　53

3．2．4　绝对寻址　54

3．2．5　寄存器间接寻址　54

3．2．6　间接增量寻址　54

3．2．7　立即寻址　55

3．3　指令系统介绍　55

3．3．1　数据传送类指令　55

3．3．2　数据运算类指令　58

3．3．3　逻辑操作类指令　63

3．3．4　位操作类指令　66

3．3．5　跳转与程序流程控制类指令　68

3．3．6　堆栈指针寻址　72

3．4　汇编语言程序设计　72

3．4．1　应用程序设计基础知识　73

3．4．2　汇编语言伪指令　73

3．4．3　常用的汇编程序设计方法　75

3．5　MSP430单片机C语言程序设计基础　77

3．5．1　IAR C430语言基础　77

3．5．2　IAR C430编译器支持的数据类型　78

3．5．3　IAR C430程序结构　80

3．5．4　IAR C430的函数　81

3．6　MSP430的开发环境　82

3．6．1　IAR Embedded Workbench概述　82

3．6．2　IAR Embedded Workbench使用　83

思考练习题　88

第4章　I/O端口操作　89

4．1　I/O端口特点及结构　89

4．2　I/O端口相关寄存器　93

4．3　I/O端口操作流程　95

4．4　I/O端口操作实例　96

4．4．1　I/O基本输入输出操作　96

4．4．2　I/O中断操作　96

4．4．3　I/O端口的第二功能操作　97

4．4．4　综合应用实例　97

思考练习题　101

第5章　定时器模块　102

5．1　定时器概述　102

5．2　定时器A　102

5．2．1　定时器A的结构　102

5．2．2　定时器A的主要寄存器　107

5．2．3　定时器A的中断管理　110

5．3　定时器B模块　111

5．4　应用实例　113

5．5　看门狗定时/计数器WDT　117

5．5．1　WDT工作原理　117

5．5．2　看门狗定时器寄存器　119

5．5．3　看门狗定时器应用举例　120

思考练习题　121

第6章　通用同步/异步收发器USART　122

6．1　通用异步串行接口　122

6．1．1　串行接口初始化/重配置的基本步骤　123

6．1．2　通用异步串行接口的数据格式　124

6．1．3　异步通信模式　124

6．1．4　串行操作自动错误检测　125

6．1．5　UART的波特率　125

6．1．6　异步模式下的寄存器　126

6．1．7　UART的设计举例　132

6．2　SPI接口　134

6．2．1　MSP430F169的同步操作　134

6．2．2　SPI初始化或重新配置流程　135

6．2．3　SPI模式引脚　135

6．2．4　SPI操作方式　135

6．2．5　SPI使能　137

6．2．6　SPI中断　138

6．2．7　同步模式的寄存器　139

6．2．8　应用举例　142

6．3　I2C模块　143

6．3．1　I2C模块简介　144

6．3．2　I2C模块的操作　145

6．3．3　I2C模块的寄存器　150

6．3．4　综合应用实例　158

思考练习题　165

第7章　比较器A　166

7．1　比较器A简介　166

7．2　比较器A工作原理和操作流程　167

7．2．1　比较器A工作原理　167

7．2．2　比较器A基本操作流程　167

7．2．3　模拟输入信号选择　167

7．2．4　输出滤波器选择　168

7．2．5　电压基准的产生和选择　168

7．2．6　比较器端口禁止寄存器CAPD　168

7．2．7　比较器A的中断　169

7．2．8　用比较器A测量电阻元件　169

7．3　比较器A的寄存器说明　171

7．4　程序设计举例　173

思考练习题　175

第8章　ADC12模块　176

8．1　ADC12模块简介　176

8．1．1　ADC12模块的主要特点　176

8．1．2　ADC12模块的组成　177

8．2　ADC12模块的操作流程　179

8．2．1　ADC12模块的采样与转换　179

8．2．2　ADC12模块的采样保持触发信号　179

8．2．3　ADC12模块的采样模式　180

8．3　ADC12转换模式　181

8．3．1　单通道单次转换　181

8．3．2　序列通道单次转换　182

8．3．3　单通道多次转换　183

8．3．4　序列通道多次转换　184

8．4　ADC12寄存器说明　185

8．5　ADC12应用实例　190

8．5．1　ADC12操作流程及简单应用　190

8．5．2　综合应用实例　193

思考练习题　196

第9章　DAC12模块　197

9．1　DAC12简介　197

9．2　DAC12的操作　198

9．2．1　DAC12内核　198

9．2．2　DAC12的端口选择　199

9．2．3　DAC12的参考电压　199

9．2．4　更新DAC12的输出电压　199

9．2．5　DAC12_xDAT的数据格式　199

9．2．6　DAC12输出的偏移校准　200

9．2．7　DAC12中断　200

9．2．8　组合多个DAC12模块　201

9．3　DAC12的寄存器　201

9．4　DAC12应用实例　204

思考练习题　205

第10章　DMA模块　206

10．1　DMA控制器模块简介　206

10．1．1　DMA模块的特点　206

10．1．2　DMA控制器的结构　207

10．2　DMA模块的操作　208

10．2．1　DMA控制器的寻址模式　208

10．2．2　DMA控制器的传输模式　209

10．2．3　DMA触发方式　209

10．2．4　关闭DMA传输　211

10．2．5　DMA通道优先权　211

10．2．6　DMA传输周期　212

10．2．7　DMA与系统中断　212

10．2．8　DMA控制器的中断　212

10．2．9　DMA方式下的I2C的使用　213

10．2．10　使用DMA控制器的ADC12　213

10．2．11　使用DMA控制器的DAC12　213

10．3　DMA寄存器　213

10．4　DMA应用实例　217

思考练习题　219

第11章　基于MSP430的液晶显示系统控制　220

11．1　RT1602C模块介绍　221

11．1．1 RT1602C模块的引脚说明　221

11．1．2 RT1602C模块组件内部结构　　222

11．1．3 RT1602C模块的操作时序　222

11．1．4　RT1602C模块操作指令　224

11．1．5　RT1602C模块初始化过程　226

11．1．6　RT1602C模块使用实例　226

11．2　ST7920(12864)模块介绍　228

11．2．1　ST7920(12864)模块引脚说明　229

11．2．2　ST7920(12864)内部模块　230

11．2．3　ST7920(12864)模块操作时序　230

11．2．4　ST7920(12864)模块操作指令　232

11．2．5　ST7920(12864)模块初始化过程　235

11．2．6　ST7920(12864)模块应用实例　235

11．3　汉字图形点阵液晶模块开发　251

11．3．1　NOKIA5110模块引脚说明　251

11．3．2　NOKIA5110内部模块介绍　252

11．3．3　NOKIA5110模块操作时序　252

11．3．4　NOKIA5110模块操作指令　253

11．3．5　NOKIA5110模块初始化过程　254

11．3．6　NOKIA5110模块应用实例　255

思考练习题　260

第12章　综合应用实例　261

12．1　随动系统设计　261

12．1．1　系统分析　262

12．1．2　随动系统硬件电路设计　262

12．1．3　随动系统软件设计　267

12．2　小型跟踪器的设计　276

12．2．1　跟踪系统功能分析　276

12．2．2　跟踪器硬件电路设计　277

12．2．3　跟踪器软件设计　285

12．2．4　上位机软件设计　288

12．2．5　系统调试与结果　289

思考练习题　295

参考文献　296

单片机是高等院校工科类专业的重要专业基础课，传统教学以C51等8位单片机为主。随着单片机技术的发展，16位/32位单片机已成主流，因此，有必要选择一款难易适中的单片机作为教学对象。本书以近年来应用广泛的MSP430单片机为例，系统地讲解了16位单片机的原理及应用。全书共有12章，分章节介绍单片机的组成和结构、片上外设的工作原理、应用及设计，每章配有摘要、正文、基础实例和综合实例，并安排了丰富的课后习题。同时，本书还有针对性地安排了基于MSP430的小型项目的设计，并提供源代码。
　　本书适合高等学校工科类学生的单片机课程的教学，也可以作为培训或技术人员自学的参考书。