1,MSP430G2系列Launchpad作品開發(fā)實例教程,實例名稱：基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器作者：秦臻制作單位：西安電子科技大學測控工程與儀器系MSP430單片機聯(lián)合實驗室制作時間：2011年12月,2,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,作品基本情況介紹本作品使用MSP430G2211單片機實現(xiàn)了通過按鍵對四路功率繼電器進行選擇控制，達到對四路交流電源加電/斷電的控制要求，由于是對220V市電進行控制，所以作品中盡可能的考慮了使用安全問題，使用了隔離電路以及在每一路上都有功率限制。,3,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,MSP430G2211單片機MSP430G2系列單片機是德州儀器公司推出的一系列針對于低成本低功耗應用的單片機，針對不同的應用，提供了具有不同模塊的多種型號。具體功能表如下表。,4,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,MSP430G2系列選型表,5,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,MSP430G2系列Launchpad是TI推出的一款低成本的開發(fā)平臺。它適用于適用于TI最新MSP430G2xx系列產(chǎn)品，其基于USB的集成型仿真器可提供為全系列MSP430G2xx器件開發(fā)應用所必需的所有軟、硬件。LaunchPad具有集成的DIP目標插座，可支持多達20個引腳，從而使MSP430ValueLine器件能夠簡便地插入LaunchPad電路板中。此外，其還可提供板上Flash仿真工具，以直接連接至PC輕松進行編程、調(diào)試和評估。LaunchPad試驗板還能夠?qū)Z430-RF2500T目標板、eZ430-Chronos手表模塊eZ430-F2012T/F2013T目標板進行編程。此外，它還提供了從MSP430G2xx器件到主機PC或相連目標板的9600波特UART串行連接。,6,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,MSP430G2系列Launchpad開發(fā)板硬件資源USB調(diào)試與編程接口無需驅(qū)動即可安裝使用，且具備高達9600波特的UART串行通信速度支持所有采用PDIP14或PDIP20封裝的MSP430G2xx和MSP430F20 xx器件分別連接至綠光和紅光LED的兩個通用數(shù)字I/O引腳可提供視覺反饋兩個按鈕可實現(xiàn)用戶反饋和芯片復位器件引腳可通過插座引出，既可以方便的用于調(diào)試，也可用來添加定制的擴展板高質(zhì)量的20引腳DIP插座，可輕松簡便地插入目標器件或?qū)⑵湟瞥?7,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,MSP430G2系列Launchpad開發(fā)板組成及硬件資源,EmbeddedEmulation,6-pineZ430Connector,PartandSocket,CrystalPads,PowerConnector,ResetButton,LEDsandJumpersP1.0&P1.6,P1.3Button,ChipPinouts,USBEmulatorConnection,8,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,系統(tǒng)總體設計方案為了實現(xiàn)安全的控制220V的交流電，本作品使用隔離控制大功率繼電器的方式實現(xiàn)。220V交流電引入系統(tǒng)后，經(jīng)過繼電器和保險管后再經(jīng)過四路插座輸出。在控制繼電器的方式上，為了安全起見，控制信號通過光耦隔離之后控制繼電器。本作品可以實現(xiàn)4路220W的功率輸出控制。各個模塊之間的具體工作關系如下，用戶通過鍵盤像MSP430處理器發(fā)送命令，MSP430G2211處理器在檢測到案件后，會對相應的繼電器控制I/O置位，注意此時的控制信號是隔離之前的信號；此信號經(jīng)過隔離模塊之后交給控制模塊，用來控制相應的繼電器動作，從而使得不同的通道導通。系統(tǒng)設計框圖如下：,9,基于MSP430G2211實現(xiàn)的多路電源開關控制器,10,單元電路介紹,MSP430G2211控制系統(tǒng)模塊如圖2.1所示，P1.6,P1.7,P2.6,P2.7用于產(chǎn)生四個繼電器的控制信號，由于本系統(tǒng)是用于大功率電源控制，從安全上考慮，在系統(tǒng)上電單片機復位階段，由于I/O電平不確定，有可能會給后級帶來安全隱患，所以這里將四路I/O口全部下拉，用改變I/O口方向的方法實現(xiàn)控制電平的切換。這樣，在系統(tǒng)復位到對I/O初始化的過程內(nèi)電平都可控。確保了系統(tǒng)可靠性。同時由于G2211系列I/O資源較少，這里同時將指示燈功能也通過硬件的方法實現(xiàn)，高電平的時候繼電器導通，并點亮相應LED。,11,單元電路介紹,繼電器控制模塊這里使用一種最常用的繼電器控制電路，同時為了保證系統(tǒng)安全，在每一路都增加的電流峰值吸收電路和保險管。,12,單元電路介紹,繼電器控制模塊ULN2003是一款大功率的達林頓管陣列芯片，用在控制繼電器上可以省略掉續(xù)流二極管。這里將經(jīng)過光耦隔離出來的單片機控制信號進行電平轉(zhuǎn)換和功率放大，以達到驅(qū)動繼電器的目的。在繼電器驅(qū)動中，R13和C1用于吸收在繼電器切換瞬間的電流尖峰，以免造成單片機干擾。,13,單元電路介紹,控制信號隔離模塊為了確?？刂瓢踩刂菩盘柸拷?jīng)過一片TLP521-4芯片進行電器隔離，將強電弱電完全分離。,14,單元電路介紹,隔離電源模塊由于控制信號的隔離，因此系統(tǒng)電源也隔離為兩套。電源引進系統(tǒng)后，一路經(jīng)過直接供給用于驅(qū)動繼電器和ULN2003；另一路經(jīng)過DC-DC隔離模塊之后供給單片機系統(tǒng)。,15,PCB設計注意事項,由于本系統(tǒng)引入了220交流電，為了滿足強電安全規(guī)范，在PCB設計時，應該將220V電源的走線寬度大于50mil,走線間距大于20mil,以滿足爬電距離要求。在加工PCB時也應要求PCB板厚度大于1.2mm。,16,作品實物圖,17,軟件程序流程圖,系統(tǒng)總流程圖本作品在軟件程序上的功能較為簡單，在對系統(tǒng)時鐘、鍵盤I/O以及控制繼電器的I/O進行初始化后，系統(tǒng)就開始等待鍵盤命令。,18,軟件程序流程圖,中斷服務程序流程圖由于控制繼電器的I/O口采用的下拉方式，所以控制程序使用改變I/O方向的方式來改變輸出電平。例如，需要將P1.6口輸出高電平時，需要將P1.6輸出設為高，同時將方向設置為輸出模式；如果希望P1.6輸出低電平，則將P1.6口方向置為輸入即可。這樣可以保證在系統(tǒng)復位時也有確定的低電平輸出。,19,CCS設計與調(diào)試方法介紹,CCS概述CodeComposerStudio(CCStudio)是用于德州儀器(TI)嵌入式處理器系列的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)。CCStudio包含一整套用于開發(fā)和調(diào)試嵌入式應用的工具。它包含適用于每個TI器件系列的編譯器、源碼編輯器、項目構建環(huán)境、調(diào)試器、描述器、仿真器、實時操作系統(tǒng)以及多種其他功能。,20,選擇一個工作空間,建立新工程,21,建立新工程,選擇File-New-CCSProject,進入如圖所示界面,22,建立新工程,選擇器件型號單擊Finish之后，還有最后一步就可以開始編程了,23,建立新工程,對工程單擊右鍵選擇New-SourceFile,添加一個main.c文件。以下就是完整的開發(fā)界面,24,開始調(diào)試,在程序編寫完成后，單擊Project-BuildActiveProject，如果沒錯就可以單擊快捷工具欄的debug按鈕開始在線調(diào)試，CCS提供了強大的調(diào)試工具，結合debug快捷工具可以實現(xiàn)全速運行，單步運行，設置斷點，觀察變量等一系列功能，如圖。,25,開始調(diào)試,26,總結與思考,作品總結MSP430G2系列單片機高性能低成本的特點決定了十分適合應用于類似本作品的這種應用當中。本作品在設計上充分考慮了MSP430G2系列單片機的資源，并同時重點對系統(tǒng)的安全性進行了考慮，采用了諸如隔離控制，保險管，尖峰吸收電路等一系列措施保證系統(tǒng)的安全可靠。本作品安全可靠，使用方便，充分利用了G2系列低功耗低成本的特點。,27,總結與思考,思考與擴展在本作品基礎上，建議讀者關于本作品功能的進一步增強進行如下思考。如：如何使系統(tǒng)的功率和耐壓值更高？斷電之后系統(tǒng)如何保持當前狀態(tài)？是否能增加無線控制功能，進一步增強控制人員的安全？是否能夠進行網(wǎng)絡化改造，統(tǒng)一遠程控制？,28,總結與思考,建議在功能上做如下擴展工作：控制切換電壓提高到380V增加Zigbee無線控制功能提供網(wǎng)絡化控制功能,29,致謝：美國德州儀器半導體技術（上海）公司西安電子科技大學機電工程學院聯(lián)系方式：029-88203117,