MSP430F149单片机在目标指示器设计中的应用

复位电路设计

指示器复位电路的设计一定要使指示器能够充分复位，在各种复杂情况下稳定可靠地工作。MSP430F149有一RST复位管脚，它与不可屏蔽中断功能管脚复用，可由软件选择其功能，正常情况下为复位功能。指示器采用外接芯片复位的方法，在复位脚上连接复位芯片STM811，具体电路见图5目标指示器核心电路中的STM811电路所示。MSP430F149单片机要求在复位管脚上获得1.1V～1.5V的复位电压（系统电源电压为3.3V），复位电压持续的时间最小为2µs。当管脚RST/NMI上的电压到达Vmin（1.1V）时，系统进入复位状态。当电压上升到VPOR （1.5V）后系统退出复位状态。

晶振电路设计

对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其是设计带有睡眠唤醒（往往用低电压以求低功耗）的系统，这是因为低供电电压提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因是上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励（容易振到高次谐波上），也不能欠激励（不容易起振）。

MSP430F149可接入2个外部振荡器，一个为低速晶体振荡器，经过XIN和XOUT两个引脚相连，另一个为高速晶体振荡器，经过XT2IN和XT2OUT两个引脚，根据需要外接电容，范围可以为450KHz～8MHz。

系统频率的选择与系统的工作电压密切相关，需要较高的工作电压，就需要为系统提供较高的频率，系统频率和工作电压之间的关系如图3所示。

根据系统频率与工作电压的关系，系统选择了4M的晶振，晶振电路如图4所示。

图3 工作频率与工作电压关系曲线图

图4 晶振电路原理图

JTAG接口电路设计

MSP430F149单片机的优点之一是可以通过JTAG控制器实现程序代码的下载，并利用它完成软件的在线调试。JATG是一种所谓的边界扫描技术标准，即IEEE1149.1，它是一种能够对芯片进行在线测试的接口技术，JATG接口在实际应用中只用到了少量的几个引脚，主要包括：TDO（测试数据输出）、TDI（测试数据输入）、TMS（测试模式选择）、TCK（测试时钟输入）、RST（复位）和TCLK/XOUT等。

图5中的SIPL8电路接口为ProgPort可编程接口。将其与MSP430F149对应的引脚相接，接口另一端接JTAG仿真器，就可以实现在线编程，向电路板上MSP430F149下载程序。

控制核心电路设计

指示器的主控电路控制信号采集电路的开始采样及采样结束后的数据保存与提取；作为下位机与PC机通信，负责将保存在存储器中的采集数据传递给信号处理电路；控制信号调理电路，使调理后的信号不超过采集电路的阈值；协调其他外围电路。

MSP430F149的P1、P2、P3、P4口可以用做普通的I/O口，它的供电系统由一片AS1117产生+3.3V提供，MSP430采用标准的4M晶振产生脉冲时序。

MSP430F149的P3.4、P3.5脚用于与RS232通信接口电路连接，实现在线编程和与计算机及其他设备的通信功能。A/D转换器接收的模拟电压的输入范围为0~+VREF 。在目标指示器中， +VREF由外部引入+3.3V的电压基准， CREF引脚用0.1pF的电容耦合到地。其电路原理图如图5所示。

图5目标指示器核心电路原理图

GPS定位模块电路设计

GPS定位模块主要是向主控站返回目标指示器所处的位置，包括纵坐标、横坐标和高程，通过无线通信传输给主控站。

（1）GPS定位系统的特点

GPS即全球卫星定位系统，它由太空部分、监控部分和用户部分组成，GPS系统的特点具体体现为：①定位精度高；②观测时间短；③可提供三维坐标；④操作简单；⑤功能多、应用广；⑥全天候作业。

（2）GPS定位模块电路实现

由于GPS输出的是RS-232信号，因此，GPS模块通过信号转换芯片MAX3232与单片机相连，实现RS232电平与TTL电平的转换，电路串口连接图如图6所示，其中35引脚为单片机的数据接收引脚，34引脚为单片机的数据发送引脚。

图6 GPS定位模块电路接口图

MAX3232是MAXIM公司生产的低功耗、单电源双RS232发送/接收器，现选用MAX3232的其中一路进行发送/接收。因为MAX232具有驱动能力，所以不需外加驱动电路。MAX232芯片内部含有一个电容性电压发生器，可将输入的＋5V电源变换成为RS232所需的±10V电压，所以采用此芯片接口的串行通讯系统只要单一的＋5V电源即可。

接口电路设计时，采用3线制（RXD、TXD、GND）软握手方式。即将GPS接收机和单片机“发送数据线（TXD）”与“接收数据线（RXD）”交叉连接，二者的地线（GND）直接相连，其他信号线都可不用，握手信号采用软件方法产生。这样既能实现预定的目标，又能简化电路设计，节约成本。

MAX3232外围需要5个电容，其中4个电容C1、C2、C3和C4是内部电源转换所需要的电容，其取值均为1µF，另外还需1个C5为去耦电容，取值为0.1µF。

灯光显示模块电路设计

灯光显示模块用于模拟显示各种不同类型的发光目标，其基本任务为当接收主控站发送来的目标显示命令后，单片机进行命令处理，灯光显示模块能够按指示器要求的显示方式显示灯光。