由上可知,MSP430 F135的超低功耗性能的实现主要与它对时钟的产生与控制密切相关。在超低功耗的设计中CPU的大部分时间都处于休眠状态。MSP430 F135有5种低功耗模式,在主程序中CPU完成了相应的设置或任务之后就让CPU进入适当的低功耗模式。CPU所需完成的大部分工作都在中断服务程序中完成,由相应的中断唤醒CPU完成中断服务,执行完成之后再进入低功耗模式。从而可以通过软件对内部时钟系统的不同设置来控制芯片,使它处于不同工作方式。整个时钟系统提供丰富的软硬件组合形式以达到最低的功耗并发挥最优的系统性能。
(四)外部心电数据存储器--1兆位3V供电的闪速可编程可电擦除的16位存储器AT29LV1024
AT29LV1024是一种3V系统供电的闪速可编程可电擦除的16位存储器(PEROM),具有1M位的存储空间,1M位的存储空间分成512个分区,每一分区128个字。该芯片采用ATMEL公司先进的非易失性的COMS工艺制造,在使用温度范围内存取时间为150ns,此时功率消耗仅为54mW。当AT29LV1024处于休眠状态时,CMOS的维持电流不超过50μA。AT29LV1024的每一分区可擦写超过10,000次。
AT29LV1024具有掉电保护功能,方便的在线编程能力不需高的输入电压,指令系统在3V电压下即可控制AT29LV1024。从AT29LV1024中读取数据与EPROM的操作相似,再编程能力是以每一分区为单位的,128字的数据装入AT29LV1024的同时完成编程。在一个再编程周期里,存储单元的寻址和128字的数据通过内部锁存可释放地址和数据总线,这样可为其他操作提供地址和数据总线。编程周期开始AT29LV1024会自动擦除分区的内容,然后对锁存的数据在定时器的作用下进行编程。编程周期的结束是通过查询I/O7或者I/O15的 有效时实现的,一旦编程周期结束,就可开始一个新的读或编程操作。
AT29LV1024的工作原理如图4所示。
AT29LV1024是一种新型的存储器,具有以下特点:(1)3V~3.6V供电范围;(2)单一3V读写操作;(3)硬件和软件数据保护;(4)快速读取时间:150ns;(5)低功率消耗:15mA有效电流,50μA CMOS维持电流;(6)分区程序操作:擦除、编程单向循环方式,512个分区(128字/分区),内部地址和128字数据锁存;(7)快速的的分区编程周期:20ms;(8)内部程序和定时器控制;(9) 查询程序是否结束;(10)典型擦除、编程可超过10 000次;(11)CMOS和TTL可兼容的输入输出;(12)有商用和工业用的温度可选范围。
在家用单导心电图机中,利用AT29LV1024作为单片机片外扩展的数据存储器,存放心电数据,这些存放的数据可在线实时使用或需要时从存储器中读取。AT29LV1024的掉电保护的功能可以在意外掉电或关闭电源的情况下保存数据,这样不仅确保了数据的可靠性,还可以省电。由于AT29LV1024可作程序存储器也可作数据存储器,因而在这里存放从人体采集的心电数据,这些数据是通过单片机的A/D转换获得的心电信号的数字量,这些数字量首先存放在单片机的内部RAM中,当内部RAM存满128字之后数据便依次存放在外部数据存储器AT29LV1024中,今后需要使用这些数据时,便可从AT29LV1024中读出。AT29LV1024可存储或修改几段不同时期的心电波形,例如:用户的日常病例,以供日后参考。当需要更新这些数据时可以通过电擦除更新已存储的数据,以重新存储新的心电数据。
由于从AT29LV1024的再编程能力是以每一分区为单位的,128字的数据装入AT29LV1024的同时完成编程,它的每次操作时是以128字单位的,每次存储、更新都是128字,并且每次在送128字数据之前都需要进行初始操作,程序如下:
MOV A, #AAAAH
MOV DPTR, #5555H
MOVX @DPTR, A
MOV A, #55H
MOV DPTR, #2AAAH
MOVX @DPTR, A
MOV A, #A0A0H
MOV DPTR, #5555H
MOVX @DPTR, A
AT29LV1024在系统中的应用使用户不仅能快速地实现所需功能,而且电擦除的方式为程序和数据的存储和更新提供了方便,特别是其掉电保护的功能可以在意外掉电或关闭电源的情况下保存数据,确保了存储的可靠性并减少了耗电,是以往采用RAM所不具有的功能,对于心电数据的存储有很大的方便,例如从人体所采样的A/D值可随时存储在AT29LV1024中,以便回放、打印、传输时调用。
(五)液晶显示系统--LMS0912A液晶显示模块
LMS0192A液晶模块是一种小型的液晶系统,它的外观尺寸为79×42mm,44个引脚。160×64点阵显示,点大小为0.30×0.34(mm),点间距0.34×0.38(mm)。内部拥有大规模集成并带有驱动器和控制器,它直接受单片机控制,接收8位的串行或并行显示数据的同时可将数据显示,并将数据存储在片内的数据存储器中(DDRAM)。DDRAM中的数据显示单元与液晶屏的点阵单元存在一一对应关系,并且LMS0192A液晶模块数据的读写操作不受外部时钟的控制,因而LMS0192A的显示具有很高的灵活性。LMS0192A液晶模块带有液晶必须的电源驱动电路,这样可用最少的元件和最小的功耗实现模块的功能。
在微型家用心电图机中采用LMS-0192A液晶显示模块作为菜单和心电波形的显示。它以MSP430作为液晶的微处理器,通过单片机采集和处理心电数据,输出给液晶显示。
1、接口方式:MSP430与LMS-0192A的接口如图5所示。
3、汉字菜单的显示:菜单主要是由汉字组成,可通过汉字字库将每个汉字转换为16×16点阵共32个16进制的数据送液晶显示。每个汉字的数据分别对应一个数据表,程序可通过查表的方式显示汉字。