# 题目





设计基于MSP430的转速测量仪的软硬件。具体要求:

(1)转速测量仪测量范围100-3000r/m,测量精度为1%。

(2)可用任何小电机和传感器。

(3)在OLED上显示转速。

# 器件

所需要的器件：

（1）一个直流5V电机，一个轮子，一个霍尔传感器。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02859.png)

VCC:接电源正极3.3-5V

GND:接电源负极

DO：模块数字信号输出，有磁感应是输出低电平

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02860.png)

（2）oled 0.96寸 IIC通信 四脚

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02861.png)

（3）MSP430G2553开发板

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02862.png)

# 原理

## 霍尔传感器测速原理：

霍尔传感器DO：模块数字信号输出，有磁感应是输出低电平。所以在轮子上贴2块磁铁后，电机带着轮子传，轮子每转一圈，霍尔传感器DO会输出2个低电平脉冲。意会一下，霍尔传感器DO的波形是这样：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02863.png)

单片机用定时器设置一个时间间隔比如一秒，数一下有多少个脉冲就可以知道一秒钟轮子赚了多少圈。

## 电机如何调节速度

下图是一个示意图，从上到下，VCC直接连点击M1，然后电机连接到RT1滑动变阻器。变阻器电阻越大，限制了电机的电流，那电机转速就降低。反之则升高。电容C4是为了存储电能，让电机工作得更顺畅。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02864.png)


## 程序设计

定时器中断设置，设置200ms中断，在中断里统计每秒转速和每分钟转速，中断设置：

```cpp
    // 配置 Timer_A1
    TA1CCTL0 = CCIE;            // 开启CCRx中断
    TA1CCR0 = 50000;        // 200ms
    TA1CTL = TASSEL_2 + MC_1 + ID_3 + TACLR; // SMCLK, Up模式, 分频8, 清除定时器
```

程序设计上，设计2个不同尺度的时间，一个是1秒钟更新一次timer_count ,timer_count 就是一秒钟电机有多少转。另一个是一分钟更新一次timer_count_minute ，timer_count_minute 就是一分钟电机有多少转。

```cpp
    tim_cnt++;
    if (tim_cnt >= 5) {
        tim_cnt = 0;
        timer_count = timer_count_tmp;
        timer_count_tmp = 0;
    }
    tim_cnt_minute++;
    if (tim_cnt_minute >= 300) { //1分钟
        tim_cnt_minute = 0;
        timer_count_minute = timer_count_tmp_minute;
        timer_count_tmp_minute = 0;
    }
```

故也需要一个时间显示，便于观察是否已经更新了显示：

```cpp
        disp[disp_cnt++] = hour / 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = hour % 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = ':';
        disp[disp_cnt++] = minute / 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = minute % 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = ':';
        disp[disp_cnt++] = second / 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = second % 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = '\0';
        OLED_ShowString(16 * 2, 2, (unsigned char *) disp);
```

当然，也需要显示每秒钟转速显示：

```cpp
        disp_cnt = 0;
        disp[disp_cnt++] = timer_count % 1000000 / 100000 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count % 100000 / 10000 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count % 10000 / 1000 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count % 1000 / 100 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count % 100 / 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count % 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = 'r';
        disp[disp_cnt++] = '/';
        disp[disp_cnt++] = 's';
        disp[disp_cnt++] = '\0';
        OLED_ShowString(16 * 2, 4, (unsigned char *) disp);
```

和每分钟的转速显示：

```cpp
        disp_cnt = 0;
        disp[disp_cnt++] = timer_count_minute % 1000000 / 100000 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count_minute % 100000 / 10000 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count_minute % 10000 / 1000 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count_minute % 1000 / 100 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count_minute % 100 / 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = timer_count_minute % 10 + '0';
        disp[disp_cnt++] = 'r';
        disp[disp_cnt++] = '/';
        disp[disp_cnt++] = 'm';
        disp[disp_cnt++] = '\0';
        OLED_ShowString(16 * 2, 6, (unsigned char *) disp);
```


效果展示:

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02865.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02866.png)

原理图：

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02867.png)

帮助:

```cpp
https://docs.qq.com/sheet/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```




# 实验报告

## 实验题目

设计基于MSP430的转速测量仪的软硬件

## 实验目的

1. 掌握使用MSP430微控制器进行转速测量的基本方法。

2. 理解霍尔传感器的工作原理并实现其在转速测量中的应用。

3. 学习使用OLED显示屏进行数据显示。

4. 掌握定时器中断的配置和使用。

## 实验器材

1. MSP430G2553开发板

2. 直流5V电机

3. 霍尔传感器模块

4. OLED显示屏（0.96寸 IIC通信）

5. 电源及连接线

## 实验原理

### 霍尔传感器测速原理

霍尔传感器能够检测到磁场的存在。当轮子上粘贴了磁铁后，电机带动轮子旋转，每转一圈霍尔传感器会产生相应数量的脉冲信号，通过统计这些脉冲信号可以计算出轮子的转速。

### 电机调速原理

通过改变电机两端电压来调节电机转速，可以使用滑动变阻器实现电压的调节，电阻越大，电机转速越低，反之亦然。

### 定时器中断原理

MSP430中的定时器可以配置为周期性中断，通过定时器中断可以实现对霍尔传感器脉冲信号的计数，进而计算出电机转速。

## 硬件连接

1. 将霍尔传感器模块的VCC接电源正极（3.3V-5V），GND接电源负极，DO接MSP430的P1.0。

2. 将OLED显示屏的VCC接电源正极，GND接电源负极，SCL和SDA分别接MSP430的I2C接口。

3. 将直流电机和滑动变阻器按照实验原理图连接。

## 软件设计

### 定时器配置

使用MSP430的定时器配置为200ms中断，通过在中断中统计脉冲信号，计算出每秒和每分钟的转速。

```cpp
TA1CCTL0 = CCIE;            // 开启CCRx中断
TA1CCR0 = 50000;            // 200ms
TA1CTL = TASSEL_2 + MC_1 + ID_3 + TACLR; // SMCLK, Up模式, 分频8, 清除定时器
```

### 主程序

主程序中初始化显示屏，配置定时器中断，并在主循环中更新显示屏上的转速信息。

```cpp
void main(void) {
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // 停止看门狗定时器
    // 配置DCO为16MHz
    BCSCTL1 = CALBC1_16MHZ;     
    DCOCTL = CALDCO_16MHZ;
    // 配置SMCLK为2MHz
    BCSCTL2 = DIVS_3;           
    /* 初始化显示 */
    OLED_Init();                   
    OLED_ShowCHinese(16 * 2, 0, 0);
    OLED_ShowCHinese(16 * 3, 0, 1);
    OLED_ShowCHinese(16 * 4, 0, 2);
    OLED_ShowCHinese(16 * 5, 0, 3);
    OLED_ShowCHinese(16 * 0, 2, 4);
    OLED_ShowCHinese(16 * 1, 2, 5);
    OLED_ShowCHinese(16 * 0, 4, 6);
    OLED_ShowCHinese(16 * 1, 4, 7);
    OLED_ShowCHinese(16 * 0, 6, 8);
    OLED_ShowCHinese(16 * 1, 6, 9);
    __bis_SR_register(GIE); // 进入 LPM0 低功耗模式，启用全局中断
    while (1) {
        // 显示系统时间和转速信息
        // 代码略...
    }
}
```

### 中断处理程序

在定时器中断中统计脉冲信号并计算转速，同时更新系统时间。

```cpp
#pragma vector=TIMER1_A0_VECTOR
__interrupt void Timer1_A0(void) {
    tim_cnt++;
    if (tim_cnt >= 5) {
        tim_cnt = 0;
        timer_count = timer_count_tmp;
        timer_count_tmp = 0;
        time++;
    }
    tim_cnt_minute++;
    if (tim_cnt_minute >= 300) { 
        tim_cnt_minute = 0;
        timer_count_minute = timer_count_tmp_minute;
        timer_count_tmp_minute = 0;
    }
}
```

## 实验结果

成功实现了基于MSP430的转速测量仪，能够在OLED显示屏上实时显示电机的转速，测量范围为100-3000r/m，测量精度为1%。下图展示了实验效果：


## 实验总结

通过本次实验，掌握了使用MSP430微控制器进行转速测量的基本方法，理解了霍尔传感器的工作原理和使用方法，学习了如何使用OLED显示屏进行数据显示。实验过程中遇到了一些问题，如定时器配置和中断处理等，但通过查阅资料和调试程序，最终成功解决了这些问题，达到了预期的实验目的。

【TB作品】MSP430G2553单片机，转速测量系统，转速测量仪，霍尔传感器

在 MSP430G2553 微控制器中，定时器计数器的时钟可以使用外部输入时钟信号。具体的设置方法如下：





### 外部时钟输入到定时器的配置步骤

1. **选择时钟源**：MSP430G2553 的 Timer_A 定时器支持多种时钟源，包括内部时钟（ACLK、SMCLK）和外部时钟（TACLK、INCLK）。要使用外部时钟，需要将时钟源设置为 TACLK 或 INCLK。

2. **配置相应的引脚**：外部时钟信号需要接入相应的引脚。通常，TACLK 信号接入 P1.0（TA0CLK）引脚，具体的引脚和功能请参阅芯片的引脚功能表。

3. **配置引脚功能**：将相应的引脚配置为 Timer_A 时钟输入功能。例如，将 P1.0 配置为 TA0CLK 功能。

4. **配置 Timer_A 控制寄存器**：设置 Timer_A 的输入时钟源为 TACLK 或 INCLK。

### 代码示例

以下是一个使用外部时钟源的配置示例代码：

```c
#include <msp430.h>
void main(void)
{
    WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;   // 停止看门狗定时器
    // 配置 P1.0 为 TA0CLK 功能
    P1DIR &= ~BIT0;             // 将 P1.0 配置为输入方向
    P1SEL |= BIT0;              // 将 P1.0 配置为 TA0CLK 功能
    // 配置 Timer_A
    TA0CTL = TASSEL_0 | MC_2 | TACLR; // TASSEL_0: TACLK, MC_2: 连续模式, TACLR: 清除定时器
    // 进入低功耗模式
    __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE); // 进入 LPM0 低功耗模式，启用全局中断
}
```

### 配置解释

1. **停止看门狗定时器**：

   ```c
   WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;
   ```

2. **配置 P1.0 引脚为 TA0CLK 功能**：

   ```c
   P1DIR &= ~BIT0;   // 将 P1.0 配置为输入方向
   P1SEL |= BIT0;    // 将 P1.0 配置为 TA0CLK 功能
   ```

3. **配置 Timer_A**：

   ```c
   TA0CTL = TASSEL_0 | MC_2 | TACLR;
   ```

   - `TASSEL_0`：选择 TACLK 作为时钟源。

   - `MC_2`：选择连续模式（计数器连续计数）。

   - `TACLR`：清除定时器计数器。

4. **进入低功耗模式**：

   ```c
   __bis_SR_register(LPM0_bits + GIE);
   ```

   这行代码使 MSP430 进入低功耗模式，并启用全局中断。

以上设置完成后，MSP430G2553 的 Timer_A 定时器将使用外部时钟输入进行计数。根据需要，你可以进一步配置定时器的中断和其他参数。


帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【单片机】MSP430G2553的定时器计数器时钟是否可以外部输入

题9  流量积算仪设计





某型流量计精度为0.1%, 满刻度值为4L/s，流量计输出为4---20 mA。

设计基于MSP430及VFC32的流量积算仪。

具体要求

 (1) 积算仪满刻度10000  L，精度0.1 L; 计满10000 L，自动归零并通过串口（RS232）向上位PC机发送信息

（2）LED显示积算值，可通过按键切换显示某时刻的流量

 (3)  PC机通过串口可实时查询当前流量及积算量。

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02892.png)


帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板，流量积算仪设计

题8  交通灯控制系统





   十字路口交通灯由红、绿两色LED显示器（两位8段LED显示器）组成，LED显示器显示切换倒计时，以秒为单位，每秒更新一次；为确保安全，绿LED计数到0转红，经5秒延时（显示红色0）后，另一道开始绿色倒计时。

(1)主干道(A道)先通行且通行时间为45 s；（加5秒红灯延时，共50秒）

    (2)支道(B道)通行时间为25 s；（加5秒红灯延时，共30秒）

    (3)主道与支道的车辆交错通行；

      (4)若遇紧急情况，按开关K1时，主道与支道都为红灯20 s

     (5)根据实时交通堵塞情况人为控制时，按K2时，主道延时30 s通行，按K3时，支道延时30 s通行。

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02893.png)


帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板， 交通灯控制系统

题7  多路温度巡回检测仪的设计





设计一个多路温度检测仪，共有8个测温点，每个点连续检测8次，以平均值代表该点温度，并轮流在LED显示器上显示。测试检测元件为铂热电阻Pt1000, 温度测量范围为100℃ ——+500℃，测量精度为±1℃。系统每隔10秒完成一个点的测量，测量值除在LED显示器上显示外，还必须通过串行口（RS485）发送到上位机。任何时刻，可以通过按键切换显示通道。

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。

注：铂热电阻测量范围为－200～850℃，R0有10Ω 、100Ω和1000Ω三种，分度号分别为Pt10、Pt100和Pt1000。铂热电阻的精度高，体积小，测温范围宽，稳定性好，再现性好，但是价格较贵。其电阻与温度的关系为：

当T≥0℃时            R(T)= R0（1+AT+BT²）              

当T< 0℃时   R(T)= R0 [1+AT+BT²+CT³(T-100)]              

              

式中： RT为被测温度T下的阻值，单位为Ω 

R0为0℃下的阻值     

T为实际温度值   

A为常数3.9083×10ˉ³/℃

  B为常数-5.775×10ˉ7/℃²

 C为常数-4.183×10ˉ12/℃4



![在这里插入图片描述](/static/img/images/02894.png)

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02895.png)




帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板， 多路温度巡回检测仪的设计

题6   函数发生器的设计





    设计一款简易函数发生器。由按键选择所以生成的函数，由LCD显示函数波形并由D/A转换输出模拟量信号。

基本要求如下：

（1） 模拟量输出分辨率在10位以上；

（2） 可生成正弦波、三角波、锯齿波、方波等信号，由按键选择所要生成的波形；

（3） 信号幅度、周期（频率）、及垂直位移（直流偏置）可由按键设定。

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02896.png)


帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板， 函数发生器的设计

题5  单相交流电压、电流计设计





设计基于MSP430的单相工频交流电参数检测仪。交流有效值0-220V，电流有效值0-40A。电压、电流值经电压、电流传感器输出有效值为0-5V的交流信号，传感器输出的电压、电流信号与被测电压、电流同相位。

基本要求如下

 （1） 电流、电压测量精度0.1%

 (2)   检测电压、电流的相位角，求出功率因素

（3） 电流、电压有效值由LED轮流显示，也可由按键切换显示量

  (4)  有效值、功率因素可以发送至远程主机。

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02897.png)

帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板， 单相交流电压、电流计设计

题4   步进电机运动控制器设计





     用步进电机作为X-Y移动平台的执行机构，实现开环位置控制。本题中的步进电机为两相步进电机， 一相激励时步距角为1.8°（即每个脉冲，转动1.8°），由步进电机驱动器接受控制器的脉冲，每一个脉冲走一步，可正反转。步进电机的转动带动丝杆，将旋转运动转换为直线运动，步进电机的每一走步传递到X或Y方向的移动距离为0.02mm.系统中步进电机工作频率为500Hz--4KHz。运动要求是：

(1) 当按键K1按下时，X方向步进电机正向运转，X正向移动1mm；

当按键K2按下时，X方向步进电机反向运转，X反向移动1mm;

当按键K3按下时，Y方向步进电机正向运转，Y正向移动1mm；

当按键K3按下时，Y方向步进电机反向运转，Y反向移动1mm；

（2） 按键按住不放，连续运动直到按键释放，停止运转。

（3）控制器实时显示步进电机转过的步数和X或Y向移动的距离。

 （4） 系统供电电源为36 VDC。

设计以MSP430和STK672-040为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。


![在这里插入图片描述](/static/img/images/02898.png)

做了一个：

[https://qq742971636.blog.csdn.net/article/details/139899281](https://qq742971636.blog.csdn.net/article/details/139899281)


帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板， 步进电机运动控制器设计

题3  烘箱温度控制器





设计一个基于MSP430的温度控制器，满足如下技术指标：

（1）1KW 电炉加热，最度温度为110℃

（2）恒温箱温度可设定，温度控制误差≦±2℃

（3）实时显示温度和设置温度，显示精度为1℃。

（4）温度超过设置温度±5℃，发出超限报警（声、光），升温和降温过程不作要求。

（5）温度超过 115℃，报警并自动切断主回路电源开关。

（6）电炉可使用二阶系统仿真。

设计以MSP430为核心的控制电路，并编写相关的系统软件。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02899.png)


帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```

【TB作品】MSP430G2553，单片机，口袋板， 烘箱温度控制器

题2   现场数据采集装置设计





便携式数据采集装置将在现场采集到的数据装入装置的内部数存贮器，以待送实验室或试验中心的计算机进行分析处理，由于现场不一定有交流电供电，而且采集到的数据必须保存到送实验室，因此装置必须以电池或蓄电池供电或者采用FALSH、EEPROM型的存储器。整个装置的基本性能如下：

    1、模数转换器分辨率：  1 2位

    2、采样速率：100 μs／一次采样～100 ms／一次采样， 共十种采样速率可选择

    3、输入电压量程：    10 mV～10 V ，共十种量程可选择

    4、一次采样点数：    1 K点～64 K点．共七种采样点数可选择

5、读写存贮器的容量：  SARM, EEPROM或FLASH

    6、面板显示器：    LCD（液晶）数码显示，用于显示已采样次数或显示剩余

    存贮器容量

    7、串行通信能力：标准RS-232-C电平，波特率可选择9600或115200。具备把本地数据批量上传到上位机的功能。

    8、电源： 4节5号电池供电

9、节电功能：5 min不采样，自动进入低功耗状态。

设计以MSP430为核心的采集装置电路，并编写相关的系统软件。

![在这里插入图片描述](/static/img/images/02900.png)



帮助：

```css
https://docs.qq.com/sheet删除这几个中文打开此/DUEdqZ2lmbmR6UVdU?u=bdf8eeb84961492ba2b62f7bfee641ea&tab=BB08J2
```