MSP430单片机原理与应用

随着电子产品、设备、系统的智能化，以单片机为核心的嵌入式系统得到了广泛应用。掌握单片机原理与应用技术不但具有实际应用意义，而且对理解和掌握计算机其他应用技术也有重要作用。目前，众多高校的计算机和电子信息类专业都开设了单片机与嵌入式方面的课程。单片机系统的应用实践性很强，只有通过大量的实验和实践，才能掌握这门技术。
MSP430单片机功耗低，片内资源丰富，性能优良，应用广泛。已出版的介绍MSP430单片机原理的教材并不少见，而在实验教学上，由于教学要求、内容难度和实验设备不同，与理论相配套的实验教材却不多。为此，本书以单片机系统仿真平台Proteus为依托，以MSP430G2系列单片机为主要学习对象，在介绍MSP430单片机的硬件结构、C语言基础以及各个模块应用的基础上，结合仿真实例展开教学。
本书目标明确，内容由浅入深、可操作性强。
本书分为9章，每章主要内容如下。
第 1 章为MSP430单片机介绍，在介绍单片机概念、MSP430单片机特点和应用的基础之上，还讲解了MSP430单片机（以MSP430G2553为例）的硬件结构、Proteus的使用，提供了Proteus入门实例—闪烁的LED灯。
第2章为MSP430单片机C语言基础，主要介绍C语言变量、数据类型、程序结构、函数定义与调用、数组和指针等基础知识，提供了程序设计Proteus仿真实验—花样流水灯。除此之外，本章简要介绍了集成开发环境IAR for MSP430。
第 3 章主要介绍MSP430单片机I/O端口的特点、电气特性和相关寄存器，重点介绍I/O端口的应用，包括数码管显示和键盘输入，并结合Proteus仿真实验介绍其工作原理和程序设计方法。
第 4 章在介绍中断系统基本概念的基础上，主要讲解MSP430单片机的中断源、中断处理过程和中断服务函数，并结合Proteus仿真实验介绍中断系统的应用。
第 5 章重点讲解定时器A和“看门狗”定时器的结构与原理，并结合Proteus仿真实验介绍定时器在单片机系统中的应用。
第 6 章主要介绍串行通信的基本概念，以及USCI通信模块的结构、原理和功能，重点讲述UART、I2C和SPI通信方式及使用，并结合Proteus仿真实验介绍USCI通信模块在单片机系统中的应用。
第 7 章介绍比较器A 模块的结构、特性、相关寄存器，并结合Proteus仿真实验介绍比较器A 模块在单片机系统中的应用。
第 8 章在介绍模数转换的基础上，重点介绍ADC10模块的结构和特点，以及ADC10模块相关寄存器的设置和工作模式，并结合Proteus仿真实验介绍ADC10模块在单片机系统中的应用。
第 9 章结合典型的单片机综合应用实例，详细介绍硬件设计和软件设计方法，旨在进一步提高读者的软硬件设计能力。
本书由倪雪、贾永兴、陈斌、杨宇编写，全书由贾永兴负责统稿和校对。杨宇编写第1、2章，倪雪编写第3～6章，贾永兴编写7、8章，陈斌编写第9章。广州风标有限责任公司汪伟捷对本书Proteus仿真实验的编写给予了极大的支持，在此，表示衷心感谢！
由于编者水平有限，因此对单片机内容的把握不一定全面，例程的筛选和实现方法仍值得进一步推敲，有的还需要在教学实践中进一步检验和完善。若书中存在不妥之处，敬请广大读者批评指正。

本书以德州仪器公司的MSP430G2系列单片机为例，详细介绍了MSP430单片机的结构特点和常用模块的基本工作原理与应用。全书共9章，包括MSP430单片机介绍、MSP430单片机C语言基础、I/O端口、中断系统、定时器、串行通信模块、比较器模块、模数转换，以及MSP430单片机应用设计与仿真。本书包含一个附录，提供了常用逻辑符号对照表。本书结合当前流行的单片机仿真软件Proteus，提供了大量应用仿真实例，引领读者逐步提高单片机软硬件综合设计水平。
本书可作为高等院校电子、通信、自动化、计算机等相关专业的单片机课程的教材，也可作为全国大学生电子设计竞赛中单片机应用的培训教材。

前言

第1章 MSP430单片机介绍1
1.1 MSP430单片机概述1
1.1.1 单片机及其发展1
1.1.2 MSP430单片机特点2
1.1.3 MSP430单片机应用3
1.2 MSP430G2553硬件结构组成4
1.2.1 MSP430G2553硬件结构和外部引脚4
1.2.2 MSP430G2553中央处理器6
1.2.3 MSP430G2553存储器结构9
1.2.4 时钟系统与低功耗模式10
1.2.5 系统复位与电源管理11
1.2.6 小系统13
1.3 Proteus的单片机仿真技术14
1.3.1 Proteus仿真软件简介14
1.3.2 Proteus入门实例—闪烁的
LED灯18
思考与练习25
第2章 MSP430单片机C语言基础26
2.1 C语言概述26
2.1.1 常量、变量与数据类型26
2.1.2 运算符与表达式29
2.2 C语言的程序结构32
2.2.1 顺序结构32
2.2.2 选择结构32
2.2.3 循环结构35
2.3 C语言函数的定义与调用37
2.4 数组与指针39
2.4.1 数组39
2.4.2 指针41
2.5 MSP430单片机的集成开发环境42
2.6 程序设计Proteus仿真实验48
2.6.1 流水灯48
2.6.2 花样流水灯50
思考与练习52
第3章 MSP430单片机I/O端口53
3.1 MSP430单片机I/O端口概述53
3.2 常用I/O端口寄存器53
3.3 I/O端口的电气特性56
3.3.1 拉电流与灌电流56
3.3.2 逻辑电平的兼容性57
3.4 I/O端口应用—LED数码管
显示57
3.4.1 LED数码管静态显示59
3.4.2 LED数码管动态显示60
3.5 I/O端口应用—键盘输入64
3.5.1 独立键盘64
3.5.2 矩阵键盘71
思考与练习74
第4章 MSP430单片机中断系统75
4.1 中断系统基本概念75
4.2 MSP430单片机中断源77
4.3 中断处理过程78
4.4 中断服务函数79
4.5 外部中断Proteus仿真实验80
思考与练习82
第5章 MSP430单片机定时器83
5.1 定时器A83
5.1.1 定时器A的结构83
5.1.2 定时器A相关寄存器85
5.1.3 定时器A的中断88
5.1.4 定时器A的工作模式89
5.1.5 定时器A的捕获/比较模块93
5.2 “看门狗”定时器104
5.2.1 “看门狗”定时器的结构与主要
特性104
5.2.2 “看门狗”定时器寄存器105
5.2.3 “看门狗”定时器工作模式107
5.3 定时器Proteus仿真实验108
思考与练习112
第6章 MSP430单片机串行通信
模块113
6.1 串行通信基本概念113
6.2 USCI模块概述114
6.3 UART串行异步通信115
6.3.1 UART模块的工作原理117
6.3.2 USCI中断120
6.3.3 UART模块寄存器121
6.4 SPI同步串行通信127
6.4.1 SPI通信简介127
6.4.2 SPI通信模式129
6.4.3 SPI模块寄存器131
6.5 I2C总线串行通信135
6.5.1 I2C通信简介135
6.5.2 I2C逻辑结构与原理136
6.5.3 I2C通信模式138
6.5.4 I2C模块寄存器143
6.6 串行通信 Proteus仿真实验148
6.6.1 UART数据收发仿真实验148
6.6.2 SPI同步串行通信仿真实验150
思考与练习153
第7章 MSP430单片机比较器模块154
7.1 比较器A 的结构与特性154
7.1.1 比较器A 简介154
7.1.2 比较器A 操作154
7.2 比较器A 相关寄存器157
7.3 比较器A Proteus仿真实验159
思考与练习161
第8章 MSP430单片机模数转换162
8.1 模数转换概述162
8.1.1 模数转换原理162
8.1.2 ADC分类162
8.1.3 ADC性能衡量指标164
8.2 ADC10的特点和结构164
8.2.1 ADC10的特点164
8.2.2 ADC10的结构165
8.2.3 ADC10中断167
8.3 ADC10相关寄存器168
8.4 ADC10模块工作模式173
8.5 ADC10数据传输控制器177
8.6 ADC10 Proteus仿真实验179
思考与练习185
第9章 MSP430单片机应用设计与
仿真186
9.1 交通灯控制系统设计与仿真186
9.1.1 交通灯控制系统硬件设计186
9.1.2 交通灯控制系统软件设计187
9.1.3 交通灯控制系统仿真与分析191
9.2 温度检测系统设计与仿真191
9.2.1 温度检测系统硬件设计196
9.2.2 温度检测系统软件设计197
9.2.3 温度检测系统仿真与分析199
9.3 数字时钟系统设计与仿真200
9.3.1 数字时钟系统硬件设计202
9.3.2 数字时钟系统软件设计202
9.3.3 数字时钟系统仿真与分析205
9.4 电子密码锁设计与仿真207
9.4.1 电子密码锁硬件设计207
9.4.2 电子密码锁软件设计208
9.4.3 电子密码锁仿真与分析211
思考与练习212
附录 常用逻辑符号对照表213
参考文献214

目前，众多高校的计算机和电子信息类专业都开设了单片机与嵌入式方面的课程。单片机系统的应用实践性很强，只有通过大量的实验和实践，才能掌握这门技术。
MSP430单片机功耗低，片内资源丰富，性能优良，应用广泛。已出版的介绍MSP430单片机原理的教材并不少见，而在实验教学上，由于教学要求、内容难度和实验设备不同，与理论相配套的实验教材却不多。为此，本书以单片机系统仿真平台Proteus为依托，以MSP430G2系列单片机为主要学习对象，在介绍MSP430单片机的硬件结构、C语言基础以及各个模块应用的基础上，结合仿真实例展开教学。
本书目标明确，内容由浅入深、可操作性强。