# 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
```