MSP430单片机教学综合实训一例

（黑龙江司法警官职业学院）

摘 要：单片机成本低、种类多应用广泛，应用人才需求量大，高职院校在计算机应用类职业人才培养中大多开设单片机应用类课程。专业实训是高职人才培养中的重要一环，包括了从知识准备到实训器材选择、从程序设计到电路设计等环节。实训中用到了MSP430单片机、DS18B20温度传感器，DS1302实时时钟芯片、LED数码管、蜂鸣器、12864多功能液晶显示模块，对学生的训练较为全面。

关键词：MSP430单片机；温度计；实训

1 概述

单片机应用广泛，成本低，种类多，功耗低，能够方便地组装成各种智能的控制设备，能够完成相对比较复杂的控制任务，环境适应性较强，可以很方便的实现多机和分布式控制，已成为微型计算机的一个重要分支，发展速度极快。单片应用人才需求广泛，高职院校在计算机应用类职业人才培养中大多开设单片机应用类课程。专业实训是高职人才培养中的重要一环，包括了从知识准备到实训器材选择、从程序设计到电路设计等环节，对提高学生实践能力起到了重要作用。

2 实训设计与要求

本实训采用现技术已比较成熟且难度适中的“数字温度计”制作作为实训内容。根据系统的设计要求，选择DS18B20作为温度传感器，可以省去采样/保持电路、运放、数/模转换电路以及串/并转换电路，可以有效简化电路，缩短系统的工作时间，降低了实训难度。选择MSP430单片机为测控系统的核心来完成数据采集、处理、显示、报警等功能。本实训采用MSP430单片机作为核心部件，MSP430系列单片机是一种16位的单片机，相对于8位的51单片机来说，它具有功能丰富、较大的内部RAM和程序存储空间，适合开发较复杂的系统。采用C语言开发，程序更容易编写和较好的可读性，可以大大提高软件开发的工作效率。

温度传感器DS18B20把所测得的温度发送到MSP430单片机上，经过单片机处理，将温度在LED数码管以动态扫描法实现显示。系统由主控制器、测温电路和显示电路3个模块组成。

对学生实训具体要求如下：

（1）熟悉各元器件原理与使用方法，编写程序，实现以单片机为核心器件，使用温度传感器采集温度，通过LED数码管显示器显示温度值。

（2）编写程序，通过液晶显示模块实现汉字和温度值输出显示，实现温度报警功能。

（3）设计制作独立完整实验电路。

3 实训器材

采用MSP430-DEMO16X开发试验板，单片机的所有引脚都已经引出，便于学生进行扩展试验，并对实验的原理、实验环境配置和源程序都进行了详细的说明。使用IAR Embedded Workbench V3.42A MSP430集成开发环境。

MSP430-DEMO16X开发试验版集成了MSP430F169单片机、MAX7219显示驱动器、DS18B20温度传感器，DS1302实时时钟芯片、LED数码管、蜂鸣器等器件。为进一步提高实训的难度增强实训效果，还需准备1062液晶显示模块和12864多功能液晶显示模块各一块。

4 实训过程

（1）知识准备阶段。在之前的教学过程中和在实训的开始阶段让学生熟悉MSP430-DEMO16X开发试验版的结构使和用方法，各应用元器件的原理、功能、各引脚作用，各元器件之间的连接方法。

（2）程序设计阶段。由于MSP430-DEMO16X开发试验版已将各器件进行了连接，在熟悉硬件后即可指导学生进入程序设计阶段。

系统程序主要包括：①主程序。主要功能是负责温度的实时显示，读出并处理DS18B20的测量温度值；②读出温度子程序。主要功能是读出随机存储器中的内容并进行校验；③计算温度子程序。计算温度子程序将读取的值进行十进制的转换运算；④温度转换命令子程序。主要是发温度转换开始命令；⑤显示数据刷新子程序。主要是对显示缓冲器中的显示数据进行刷新操作，进行显示移位操作。

在这个过程中要详细讲解各部分程序的功能，并给出流程图。让学生在IAR Embedded Workbench V3.42A MSP430集成开发环境中编写程序，写入单片机，在实验板中进行实验。在此过程中，教师要以答疑为主，不要参与学生具体程序的编写与修改，要充分发挥学生的主观能动性，让学生相互协作交流。根据多年的教学经验，或是因输入错误或是因逻辑错误，必然有相当数量的学生编写的程序无法在实验板中运行或是能够运行但不能正确显示结果，所以要在程序设计阶段开始后的一个较为合理的时间点，给出条理清晰可执行的参考源程序，让学生能够对照查找问题所在，提高应用能力。在给出源程序前应先让学生上交各自编写的程序，作为实训成绩评定的一个依据。

（3）巩固提高阶段。在学生能够编写程序在LED数码管中正确显示温度后，让学生使用液晶显示模块实现汉字和温度显示。这个过程主要是巩固温度采集与处理部分的知识，掌握液晶显示模块的使用和编程输出。教师要在之前教学过程教授的知识基础上详细讲解液晶显示模块的连接方法，并给出应用实例和参考程序，在此基础上让学生，设计液晶显示电路和编写液晶显示程序，在程序中加入温度判断功能实现温度报警，并显示报警原因。

（4）电路设计与实现阶段。这个过程学生让学生离开实验板，自行设计制作电路，实现MSP430单片机、DS18B20温度传感器，DS1302实时时钟芯片、蜂鸣器、12864多功能液晶显示模块的位置设计与引脚连接，指导学生进行电容、电阻的选用和电路板的焊接等实训内容，这个过程对学生的训练较为全面，真正实现理论到实践应用的转变。这个过程不要求所有学生都能蚴迪郑可作为成绩评定的另一依据。

5 总结

实训内容较为复杂，使用到的元器件较多，是对学生综合能力的训练与检验，实训时间应在一周左右为宜，实训过程中学生尽量不要分组，要让学生独立完成实训内容，要注重锻炼学生分析问题解决问题的能力，提高学生的动手实践能力，使学生真正有所收获。