| 1、前言 MSP430型系列是一款超低功耗类型的微控制器，特别适合于手持设备和安全领域的应用。MSP430虽属微控制器，但在众多单片机系列中有独特的优势。该MSP430系列将大量的外围模块整合到片内，也适合于设计片上系统，具有丰富的不同型号的器件可供选择，给设计者带来很大的灵活性。其因就在于它是一个16位的精简指令构架，有大量的工作寄存器和数据存储器，其RAM单元也可以实现运算。在运算速度方面，MSP430系列单片机能在8HHz晶体的驱动下，实现125ns的指令周期。16位数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加)相配合，能实现数字信号处理的某些算法。2004年10月又推出了MSP430F2XX系列新款单片机，该款新品可实现前代产品两倍的处理性能，而待机功耗仅为前代产品的一半。 2、从安控探测器中看MSP430F11XX的应用 2.1是用于烟雾探测器的理想选择 2.11烟雾探测器组成方框 烟雾探测器是一项重要性很高的应用，不仅是因为人的生命有赖于传感器的可靠性，而且还因为误报警将导致巨额开销。探测烟雾的方法有很多种，不过最常用的还是光探测。为了获得高可靠性，需要采用高集成度解决方案。由于相关法律规定每个房间都必须安装探测器(比如在宾馆饭店中)，因此成本也是一项决定性因素。 为了实现低维护成本，电池必须具有长达数年的使用寿命，这就要求采取“脉冲式”应用方式，并具有快速唤醒时间、快速处理时间和超低待机电流。这使得MSP430混合信号处理器成为面向该应用的理想选择。  图1(a) 烟雾探测器组成方框中，其核心部分是MSP430F1111超低功耗类型的微控制器。图1(a)左框为脉冲式红外线(IR-Infrared)发送器与接收器，其脉冲式红外线发送器和红外线接收器被布设在具有隔外光措施的反射型测量室中，当来自IR发送器的光被烟雾所反射能够到达IR接收器，并实施了两项连续的测量。第一项是测量IR发送器关断时的环境光；第二项是测量IR发送器接通时的反射光。这种差分测量法不仅需要采用高动态范围线性传感器和电路，而且还要求系统具有高线性度。 2.12 MSP430F1111性能特征  图1(b)为MSP430F1111内部结构结图，其性能特征为：基本时钟系统(片内DCO一个晶体振荡器)；Timer_A3(带3个捕获/Lk较寄存器和PWM输出的16位定时器)；比较器_A(精确的模拟比较器，常用于斜边(Slope)A/D转换)；看门狗定时器/通用目的定时器；I/O端口1，2(每一个有8个I／O，均具有中断功能)。 2.2在玻璃裂损探测器中应用 2.21玻璃裂损探测器组成方框 标准的声学玻璃裂损传感器的工作原理是采用传声器来测量玻璃中压力差的声音频谱。第一个信号波代表由击中玻璃的物体所引发的振动。该频率约为200kHz。第二个频率约为5kHz的信号出现于玻璃破裂时。图2显示出了采用低压差稳压器、单电源运算放大器TLV2763和具有板载ADC的MSP4301132微控制器所构成的实现方案。需要采用快速轨至轨放大器来把换能器信号电平提升至ADC输入电压范围。随后的各级电路均被集成在MSP430F1132信号控制器中。单电源运算放大器TLV2763特点是：低电源电压1.8V至3.6V；非常低的电源电流20μA；超低功耗停机模式IQ=10nA/通道；具有快速轨至轨输入和输出能力。 2.22 MSP430F1132性能特征与MSP430F1111基本相同，但区别在干闪存为8KB，具有5通道10位A/D转换器 2.3 MSP430F169微控制器在门禁系统中的应用 在环境优雅的场所工作、生活时，希望能够拥有一套既有方便自己自由进出，又能有效控制他人随意闯入的安全防范措施。在公司、工厂、学校、科研机构、医院、住宅、监狱、宾馆、图书馆、阅览室、车棚等多种场合，为了工作、生活的安全与有效，需要进行封闭认证出入管理。传统的方法是传达室工作人员对出入人员进行登记放行。这种方法费事、费力又容易造成差错。随着技术的进步、出现了电子化的门禁系统来进行出入口的自动管理。 门禁系统就是采用个人识别卡方式进行工作的。给每个有权进入的人发一张个人识别卡，相当于一把钥匙。系统根据该卡的卡号和当前时间等信息，判断该卡持有人是否可以进入(或出去)，如果可以，则系统自动开门，否则，则不开门。对于工厂、机关等需要考勤的场所，门禁系统还可以记录每个职工是否按时上下班。门禁系统的另一优点是可以随时增加和删除某一卡。而不必担心某一卡丢失后造成什么损失。 2.31门禁系统组成 门禁系统由读卡控制器、电磁锁、识别卡、计算机组成，如图3(a)所示。门禁系统中的核心是超低功耗快闪存储器MCU-MSP430F169  2.32门禁系统各部分功能 计算机：将授权卡片的号码送给控制器；将挂失卡片的号码送给控制器；设置控制器的系统时间；直接开锁；读取卡片的时间记录(考勤等)；对卡片的考勤情况进行管理(分类、排序等)。 读卡控制器 读卡控制器主要由MSP430F123、射频电路(T5557卡或mifare卡)、RS485通信电路、电磁锁驱动电路、LED驱动以及电源管理电路等组成，如图3(b)所示。 读卡控制器功能 存储1000张卡片的使用情况，包括有效卡和挂失卡；存储每张卡片的时间记录50条，循环覆盖，即达到第50条后从第一条开始记录并覆盖；根据读取的卡片信息决定是否开锁，只有授权过的卡片才能开锁(绿灯亮)，未经授权的卡片开锁时，发出声音报警并红灯亮；通过RS485接口来设置授权卡、挂失卡，系统时间；备用钥匙，当控制器失效或有效都可以开锁；当电源不足时，红色LED闪烁，否则常亮；采用5V供电。 2.33超低功耗快闪存储器MCU-MSP430F169主要特征及应用 作为基于MCU的超低功耗SoC(系统级芯片)，MSP430F169集成了一个8通道、200kSPS、12位ADC、两个12位DAC和一个可编程直接存储器存取(DMA)控制器，是那些对功耗、空间和成本敏感的应用的理想选择。该器件还包括60kB快闪存储器、2kBRAM、一个看门狗定时器、一个比较器、1 0通道脉宽调制、两个通用同步异步收发器(USART)，一个I2C、一个16位硬件乘法器和一个电源电压监控器(SVS)。图3(c)为MSP430F169内部结构框图。  主要特点：超低功耗，在2.2V(典型值)条件下为330pA(运行模式)和1.1pA(待机模式)；先进的16位RISC架构以短得多的代码长度实现了崭新的应用；系统内可编程快闪存储器允许在最后一刻改变代码、进行现场升级并将数据存入快闪存储器中；高性能集成模拟和数字外围元件降低了系统成本。 应用：还可在公用事业计量用表、便携式仪表、智能型检测等设备上使用。 2.4 MSP430F413与MSP430F1121为核心的汽车轮胎压力检测模块 该系统由放在驾驶室里的显示模块和放在轮胎内的测量模块组成。显示模块有点阵式LCD，可以显示轮胎的实时参数，如果有轮胎参数异常情况出现，LCD上会显示相应的报警信息。用户可以通过按键设定轮胎的各种参数。测量模块能够测量轮胎的压力和温度参数。通过射频信号将这些测量到的参数发送到驾驶室里的显示模块上以供驾驶员参考。图4(a)为具有集成LCD驱动器的高性能16位RISC快速擦写存储器MCU与MSP430F1121超低功耗类型的微控制器为核心的汽车轮胎压力检测模块组成方框图。  |
安全领域中的超低功耗类型的微控制器应用
发布: 2007-11-29 11:40 | 作者: 当当 | 来源: Internet | 查看: 80次
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