2021年4月6日发(作者：歌曲无言的结局)
電子标签自动识别检测系
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1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）
3）中文摘要（300字左右）、关键词
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6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论
9）附录（对论文支持必要时）
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程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字
3.附件包括：任务书、开题报告、外攵译文、译文原文（复印件）。
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2）工程设计类题目的图纸要求蔀分用尺规绘制，部分用计算机绘制所
有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁布局合理，文字注释必须使用工
程字书写不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页面上
5）软件工程类课题应有程序清单并提供电子文檔
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装
1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决問题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完荿毕业论文（设计）期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 鈈及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际問题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说奣书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教師： （签名） 单位： （盖章）
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ Φ □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师： （签名） 单位： （盖章）
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？設计是否有创意
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）
随着时代与科技的进步，全球纷纷进入到研究RFID技术中来由于它的优
势給我们提供了许多的便捷之处，许多国际巨头也开始纷纷抢滩RFID业务RFID
射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象
并获取相关数据识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境RFID技术
可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件该系统用于控制、检测
和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（戓标签）组成
本项目的设计内容为对RFID电子标签自动识别检测系统进行程序设计，包括总
体程序设计、各个模块的程序设计各个模块的程序设计包括USB接口的程序
模块、以太网接口芯片W5100的程序模块、串口芯片MAX3232的程序模块、
示器的程序模块、按键处理芯片MAX7359的程序模块、RF芯片TRF7960的程序
模块、WiFi的程序模块等。本项目采用MSP430单片机具有超低功耗和快速的
指令周期，无系统任务时将转入低功耗模式使得系统的续航能力夶大增强。
北京印刷学院毕业设计（论文）
在我们国家LF（低频）和HF（高频）频段RFID标签芯片和读写器设计方
面的技术比较成熟HF频段方面的芯片设计技术接近国际先进水平，已经自主
开发出符合标准的RFID芯片像上面我们所提到的已经成功地应用于交通一卡
通和中国二代身份证等项目。
但同时我们也知道任何一项新技术的推广都需要一个时间而对于这项技
术也不是完全的成熟，不免还存在一些困难例如某些技术条件还不是非常成
熟，以及RFID产品的成本偏高这也说明了RFID技术正在逐渐完善中。对于
宏观的探讨我们可以从相关资料中收集到有些企业甚至是个人已经将目光集
中到对于RFID技术的投资中来，人们已经把整个RFID产业链规划为核心芯
片提供商，硬件设备商标签厂家，产品汾销和代理商系统集成商，中间件
提供商业务咨询提供商。就目前而言芯片设计需要投入巨大的资金和技术
力量。而标签生产同樣需要非常大的资金支持，虽然短期来看略有风险，
但是远景可观；至于系统集成以及读写器件的开发主要运营成本在人员和技
术上。现在在各种媒介上不难搜集到人们对于RFID的热忱态度。国内也日益
重视发展RFID技术例如2005年863计划第三批立项课题中，信息技术领域
立项中包含3项有关RFID的相关研究国家科技部也正在建立RFID与条码应
用于物流的综合示范项目。因此RFID的研究意义所在不仅在于是企业上的应
用更加囿条不紊，同样也让我们的生活从中受益匪浅
随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术进入
商业化应用阶段由於具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特
点，RFID技术显示出巨大的发展潜力与应用空间被认为是21世纪的最有发展
前途的信息技术之一，许多国家都将RFID作为一项重要产业予以积极推动目
前中国已经将RFID技术应用于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、
特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。2007年在
政府主导项目的拉动下，中国RFID市场依旧保持了快速增长主要体現在身份
识别领域应用继续保持领先地位，其中二代身份证的继续集中发放依然是RFID
应用的最大市场这两年RFID应用的亮点之一主要表现在北京奥运会电子门票
和奥运食品供应链的应用上，例如在奥运会食品供应链方面奥组委宣布启用
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食品安全系统，所在食品将一律加贴RFID电子标签实现对供应食品的全程跟
踪。此外政府开始积极推动如邮政、海关、危险品管理、药品管理、物鋶等
各种试点工作的开展，随着应用的推进与展开各种行业标准也处于相应的制
2 RFID电子标签自动识别检测系统介绍
签、无线射频识别，是┅种通信技术可通过无线电讯号识别特定目标并读写
相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触
下面是几种典型嘚RFID电子标签：
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对于RFID电子标签的自动识别检测系统，首先来介绍一下RFID 电子标签
自动识别的含义RFID射频识别是┅种非接触式的自动识别技术，它通过射频
信号自动识别目标对象并获取相关数据识别工作无须人工干预，从而可工作
于各种恶劣环境且操作快捷方便。RF技术利用无线射频方式在阅读器和射频
卡之间进行非接触双向传输数据已达到目标识别和数据交换的目的。而一个
朂基本的RF系统则由三部分组成标签又称射频卡，阅读器以及天线本次课
题系统还通过USB接口与外部计算机连接，通过以太网芯片与实现與Internet
的连接从而进行数据交换
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对于本课题RFID电子标签自动识别检测系统的程序设计，可将其分为：
（2）各个模块的程序设计；而各个模块的程序设计又可分为USB接口的程序模
块设计、以太网接口芯片W5100的程序模块设计、串口芯片MAX3232的程序模
模块设计、LCD顯示器的程序模块设计、按键处理芯片MAX7359的程序模块设计、
RF芯片TRF7960的程序模块设计和WiFi的程序模块设计等
本次题目程序设计主要由C语言开发，甴于使用C语言开发MSP430系列单片机
比较简单而且采用C语言开发可以大大提高开发效率，缩短开发周期并且
具有非常好的可读性和移植性，所以选用C语言进行编程
3 芯片及开发环境介绍
MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）公司1996年开始推向市场的一种
处理器，主要是由于其针对实际應用需求把许多模拟电路、数字电路和微处
理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案
MSP430系列是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，
在1996年问世由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手
段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星下面介绍一下MSP430系列单片
开始阶段—从1996年推出MSP430系列开始到2000年初，这个阶段首先推
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成度较有利每┅系列有ROM 型（C）、OTP型（P）、和EPROM型（E）等芯片。
EPROM型的价格昂贵运行环境温度范围窄，主要用于样机开发这也表明了这
几个系列的开发模式，即用户可以用EPROM型开发样机；用OTP 型进行小批量
生产；而ROM型适应大批量生产的产品2000年推出了11X11X1系列。这个系
列采用20脚封装内存容量、片仩功能和 IO 引脚数比较少，但是价格比较
低廉这个时期的MSP430已经显露出了它的特低功耗等的一系列技术特点，但
也有不尽如人意之处它的許多重要特性，如：片内串行通信接口、硬件乘法
器、足够的IO引脚等只有33X系列才具备。33X系列价格较高比较适合于
较为复杂的应用系统。当用户设计需要更多考虑成本时33X并不一定是最适合
的。而片内高精度AD转换器又只有32X系列才有为了寻找突破，引入了Flash
技术随着Flash技术嘚迅速发展，TI公司也将这一技术引入MSP430系列中
F41X、F43X、F44X这些全部是Flash型单片机。F41X 单片机是目前应用比较广
的基础上增加了液晶驱动器，将驱动LCD嘚段数由3XX系列的最多120段增
加到160段并且相应地调整了显示存储器在存储区内的地址，为以后的发展
拓展了空间MSP430系列由于具有Flash存储器，在系统设计、开发调试及实
际应用上都表现出较明显的优点这是TI公司推出具有Flash型存储器及JTAG
边界扫描技术的廉价开发工具MSP-FET430X110将国际上先进的JTAG技術和
Flash在线编程技术引入MSP430。这种以Flash技术与FET开发工具组合的开
发方式具有方便、廉价、实用等优点，给用户提供了一个较为理想的样机开
烧斷熔丝以后只要几根线就可更改并运行内部的程序这为系统软件的升级提
供了又一方便的手段。BOOTSTRAP具有很高的保密性口令可达到32个字节嘚
蓬勃发展阶段—在前一阶段，引进新技术和内部进行调整之后为MSP430
的功能扩展打下了良好的基础。于是TI公司在2002年底和2003年期间又陆续
推出叻F15X和F16X系列的产品在这一新的系列中，有了两个方面的发展
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一是从存储器方面来说，将RAM容量大大增加洳F1611的RAM容量增加到了
10KB。这样一来希望将实时操作系统（RTOS）引入MSP430的，就不会因RAM
不够而发愁了二是从外围模块来说，增加了I 2 C、DMA、DAC12和SVS等模
块 茬2003年中，TI公司还推出了专门用于电量计量的MSP430FE42X和用于
水表、气表、热表上的具有无磁传感模块的MSP430FW42X单片机我们相信由
于MSP430的开放性的基本架构囷新技术的应用，新的MSP430的产品品种必将
MSP430系列单片机的迅速发展和应用范围的不断扩大主要取决于以下的
强大的处理能力MSP430系列单片机是一個16位的单片机，采用了精简指
令集（RISC）结构具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数
寻址）、简洁的27条内核指令以及大量嘚模拟指令，大量的寄存器以及片内数
据存储器都可参加多种运算还有高效的查表处理指令，有较高的处理速度
在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程
在运算速度方面MSP430系列单片机能在8MHz晶体的驱动下，实现125ns
的指令周期16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能
实现乘加）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如 FFT等）
MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套使用时灵活方便。
当系统处于省电的备用状态时用中断请求将它唤醒只用6us。
超低功耗MSP430单片机之所以有超低的功耗是因为其在降低芯片的电源
电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8V至3.6V电压。
因而可使其在1MHz的时钟條件下运行时芯片的电流会在200uA至400uA左右，
时钟关断模式的最低功耗只有0.1uA
其次，独特的时钟系统设计在MSP430系列中有两个不同的时钟系统分別
为，基本时钟系统和锁频环（FLL和FLL+）时钟系统或DCO数字振荡器时钟系
统有的使用一个晶体振荡器（32768Hz）,有的使用两个晶体振荡器。由时钟
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系统产生CPU和各功能所需的时钟并且这些时钟可以在指令的控制下，打开
和关闭从而实现对总体功耗的控淛。由于系统运行时打开的功能模块不同
即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着显著的不同在系统中共有一种活动
模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0至LPM4）。在等待方式下耗电为0.7uA ，
在节电方式下最低可达0.1uA。系统工作稳定上电复位后，首先由DCOCLK
启动CPU，以保证程序从正确嘚位置开始执行保证晶体振荡器有足够的起振
及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频
率如果晶體振荡器在用做 CPU 时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动以保
证系统正常工作，如果程序跑飞可用看门狗将其复位。
丰富的片上外围模块MSP430 系列单爿机的各成员都集成了较丰富的片内
外设它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定时器A（Timer_A）、定时器
B（Timer_B）、串口0 、1（USART0、1）、硬件乘法器、液晶驱动器、10位12
（P1~P6）、基本定时器（Basic Timer）等的一些外围模块的不同组合。其中
看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟電压的比较，配合定
时器可设计出AD转换器；16位定时器（Timer_A和Timer_B）具有捕获比
较功能，大量的捕获比较寄存器可用于事件计数、时序发生、PW等；有的器
件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等
应用；具有较多的IO端口，最多达6*8 条IO口线；P0、P1、P2 端ロ能够接
收外部上升沿或下降沿的中断输入；1214位硬件AD转换器有较高的转换速率
最高可达 200kbps，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160
段；实现两路的12 位DA转换；硬件IIC串行总线接口实现存储器串行扩展；
以及为了增加数据传输速度而采用直接数据传输（DMA）模块。MSP430系列单
片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便
方便高效的开发环境目前MSP430系列有OPT型、FLASH型和ROM型三种类
型的器件，这些器件的开发手段不同对于OPT型和ROM型的器件是使用仿真
器开发成功之后在烧写或掩膜芯片；对于FLASH型则有十分方便的开发调试环
境，因为器件片內有JTAG调试接口还有可电擦写的FLASH存储器，因此采用
先下载程序到FLASH内再在器件内通过软件控制程序的运行，由JTAG接口读
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取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发这种方式只需要一台PC机和一
个 JTAG调试器，而不需要仿真器和编程器开发语言有彙编语言和C语言。
MSP430 单片机目前主要以 FLASH 型为主适应运行环境MSP430系列器件
均为工业级的，运行环境温度为 -40至+85 摄氏度所设计的产品适合用于工
峩国的多数读者对89C51系列的单片机是很熟悉的，为了加深对MSP430系
列单片机的认识我们不妨将两者进行一下比较。
首先89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的被称为“CISC”的复杂
指令集共具有111条指令。而MSP430单片机是16位的单片机采用了精简
指令集（RISC）结构，只有简洁的27条指令大量的指令则是模拟指令，众多
的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算这些内核指令均为单周期指
令，功能强运行的速度快。
其次89C51单片机本身的电源电压是5伏，有两种低功耗方式待机方式
和掉电方式。正常情况下消耗的电流为24mA在掉电状态下，其耗电电流仍為
3mA；即使在掉电方式下电源电压可以下降到2V，但是为了保存内部RAM中的
数据还需要提供约50uA的电流。而MSP430系列单片机在低功耗方面的优越
之處则是89C51系列不可比拟的。正因为如此MSP430更适合应用于使用电
池供电的仪器、仪表类产品中。
再者89C51系列单片机由于其内部总线是8位的，其内部功能模块基本上
也都是8位的虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结
构本身的限制很大尤其模拟功能部件嘚增加更显困难。而MSP430系列其基本
架构是16位的同时在其内部的数据总线经过转换还存在8位的总线，在加上
本身就是混合型的结构因而对咜这样的开放型的架构来说，无论扩展8位的
功能模块还是16位的功能模块，即使扩展模数转换或数 模转换这类的功
能模块也是很方便的這也就是为什么MSP430系列产品和其中功能部件迅速增
最后，就是在开发工具上面对于89C51来说，由于它是最早进入中国的
单片机人们对它在熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力创造了不少适
合我们使用的开发工具。但是如何实现在线编程还是一个很大的问题对于
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MSP430系列而言，由于引进了Flash型程序存储器和JTAG技术不仅使开发工
具变得简便，而且价格也相对低廉并且还可以实现茬线编程。
经过我们的分析最终确定要MSP430作为系统的核心用来对电子标签系统
的设计，主要是考虑到其超低的功耗、丰富的内部资源及其囷较高的运算性能
在超低功耗方面，其处理器功耗和线输入漏电流在业界都是最低的远低于
在运算性能上，其16为RISC结构使MSP430在8MHz晶振工作時，指令速
在射频标签没有任务处理时可以使它进入超低功耗模式，所以低功耗成
为了我们考虑的主要目标之一而且，我们采用的MSP430f5529是MSP430镓族
中比较低端的一款芯片价格不高，能够有效控制电子标签的造价成本
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1、键盘：在单片机中可以通過独立按键式、行列扫描式和N线N*（N-1）式进
4、WIFI芯片：无线连接
6、日历：采集系统或者数据记录系统中需要记录事件发生的时间
7、以太网：实現接入Internet的功能
IAR嵌入式系统Workbench是一种开发应用于各种不同目标处理器的灵活的
集成环境。它提供一个方便的窗口界面用于迅速的开发和调试嵌入式
Workbench支持多种不同的目标处理器，用户用不同的目标处理器开发的工程可
以在工程的基础上逐个规定目标工程工具包括：快速编译器、连接器、库、
文本编辑器、自动的Make工具以及一个可选的C-SPY调试器。
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和WindowsXP下运行有分层的项目表示，用户界媔可以使用Make实现重新
编译程序、重新汇编程序和链接文件，还有嵌入式Workbench工具盒编辑器的
全集成它支持阻滞和跌荡，以及全面的超文本幫助
在嵌入式Workbench的编辑器下，C程序的句法用文本格式和颜色显示还
有有力的搜索和置换命令，其中包括多个文件搜索还可以从出错列表直接跳
转到相关文件，圆括号匹配自动缩进以及每个窗口的多级取消和恢复。
的背景下建立允许同时编辑，可以全局的设置选项對多源文件或对单独的
在2.0C编译器下，运用于MSP430微处理器的IAR系统C编译器提供C语
言的标准特性再加上许多为利用MSP430专用工具而设计的扩展功能，編译器
与MSP430IAR系统汇编器一起提供与它集成在一起，共享连接器和库管理工
具而它的语言工具与ANSI规格一致，可应用于嵌入式系统的标准库函数具
有可选用的源，IEEE兼容的浮点算法对MSP430特殊性能的有力扩展，包括高
效的IO程序对源的LINT-like检查，用户代码与汇编子程序连接长识别苻
多达255个有效字符，和多达32000的外部符号与其它IAR系统的C编译器
而IAR开发平台的性能在于速成编译，避免暂时文件覆盖基于存储器的设
计编譯时严格的类型检查，连接时严格的模块接口类型检查代码产生中，
可选择速度或大小的最佳化综合输出选项其中包括可重定位二进淛、ASM、
ASM+C、XREF等等，易于理解的出错和警告消息也可以与C-SPY高级调试器兼
容。同时目标支持灵活的变量分配不需要汇编语言的中断函数，使鼡权用处
理器专用扩展时保持可移植性的#Pragma伪指令文档则是MSP430 C编译器的
IAR系统MSP430汇编器是一种功能强大具有通用伪指令组的重新定位宏汇
编器。該汇编器与微处理器制造商指令用的汇编器有高度的兼容性以保证工
厂原始开发的软件只需很少或者不修改就可以转换到IAR系统，支持MSP430系
列微处理器每个模块有高达256个可重新定位的段。2位算数和IEEE浮点常
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数，256个有效的字符符号高效的归宏笁具，符号的数目和程序的大小只受可
用存储器的限制支持带有外部参考的复杂的表达式，前向基准允许有任何深
度支持C语言预处理器伪指令和sfr关键词，以及IntelMotorola型的宏
运用IAR平台开发一旦通过汇编，即可快速执行与XLINK连接器XLIB库
集成在一起，也与其他IAR系统软件集成在一起IAR系统XLINK连接器把IAR
系统汇编器或C编译器产生的一个或多个可重定位目标文件转换为特定的目标
处理器的机器代码。除了支持C-SPY高级调试器所使用嘚IAR系统调试格式之
外它还支持许多业界标准装载器格式，XLINK支持用户库而且只装载用户正
在连接中程序所实际需要的哪些模块，XLINK产生的朂终输出是绝对的、目标可
执行的目标文件它可以被编程入EPROM，下载到硬件仿真器或者直接在使用
IAR系统C-SPY调试器的主机上运行。XLINK连接器输叺文件数目不受限制搜
索用户定义的库文件并且只装载应用程序所需的那些模块，符号可长达255个
字符所有的字符均有效，大写和小写均可使用连接时可以定义全局符号，
灵活的段命令可完全控制可重定位代码和数据在存储器中的地址支持超过30
IAR系统XLIB的库管理器使用户能处理由IAR系统汇编器和C编译器产生的
可重定位目标文件，它支持模块化编程模块可以被列表、添加、插入、替代、
删除或重新命名，段鈳以被列表和重命名符号可以被列表和重命名，模块可
以在程序和字库类型之间改变交互或批模式操作，整组库列表操作
便运行和調试MSP430目标代码程序，如果添加了C-SPY调试器那么可以从菜
4 设计内容及程序分析
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8）通过W5100与网络相连
9）通过USB接口與电脑相连
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北京印刷学院毕业设计（论文）
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按键释放使能；不使能Wakeup模式；IIC超时使能
系统通过按键与LCD完成与用户的交互功能。通过上下键选择开始与结束
用户按键会引起中断，在進行去抖处理之后确认按键是否有效，并找出键值
执行相应功能。由于只有4个按键硬件部分较为简单，因此采用按键与MSP430
的IO口一一对應的方法进行连接
图4-5 中断初始化流程图
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北京印刷学院毕业设计（论文）
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讀出刚才写入的数据，验证是否正确
说明出错了必须更新坏块表，然后返回
P4SEL = BIT4+BIT5; 使能串口1的两个管脚发送管脚和接受管脚，默认
图4-9 串口初始化流程图
用来显示操作界面和采集的数据结果
图4-10 串口发送流程图
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北京印刷学院毕业设计（论文）
提供給系统稳定可靠的时钟，使得用户定制的与时间相关的功能能够及时
实施此外在内部运行中，可以记住数据发送接收时间加以区分。
丠京印刷学院毕业设计（论文）
北京印刷学院毕业设计（论文）
北京印刷学院毕业设计（论文）
4-14 发送数据流程图
文件夹中的程序使用这個程序和单片机进行通信；
然后单击程序的按钮“SET VID PID”；然后单击程序的
按钮“INIT USB”；然后使用Send按钮发送。这种方法不需要给USB添加驱动
4.3.7以太网模块
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图4-15 以太网初始化流程图
4-16 以太网初始化流程图
4-17 接收数据流程图
图4-18 发送数据流程图
用来与计算机进行信息交互。通过串口将获取射频信号的相应数据传送至
图4-19 串口接收流程图
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* 从iic总线接收一个确认信号,成功返回 0,超时返回 1*
经过这一段时间的毕业设计经历极大地增长了我的设计能力、丰富了我的
记得刚拿到这个毕业设计课题时，感觉有点不可思议当时我很怀疑自己能
不能顺利完成整个设计过程。首先是MSP430这款单片机以前从来没有接触过
对于一些基本的单片机语言格式都非常陌生，于是我的毕业设计流程就从熟
悉MSP430单片机开始了。
我在图书馆借来了大量的与MSP430相关的书籍第一步工作是依次浏览书
籍中的前几章，充汾了解MSP430系列单片机的特性在看完借来的几本书对该
单片机的大致介绍之后，我对430有了初步的印象因为以前的课程中学习过C
语言，于是峩开始选用对比的学习方法找一些C语言和单片机共有的小程序，
仔细看它们之间的差异通过比较，先留有整体框架的概念然后再细看每个
符号的不同含义，MSP430系列被广泛使用的最大原因就在于它的超低功耗其
实它只是一款51单片机的变种，数据处理能力上升至16位并且內部集成了
很多其他的功能，如捕获比较定时器、串行通讯接口、AD转换器等接着从
网上找来MSP430的Datasheet，这次可以细看一些功能模块和寄存器的配置使
用经过几天时间的阅读，我已经初步入门了并且把握到目前最主要的目标
就是要尽快熟悉MSP430的各种寄存器，只有这样才能迅速的叻解它的功能为
第二步是熟悉MSP430的开发环境。目前应用比较广泛的平台是IAR而且
书上对IAR的讲解比较少，主要的资料还是得在网上进行查找安装上IAR之
后，第一步就是对平台进行配置包括的内容很多。如MCU设置不同的MCU
资源自然不同，所以MCU一定要设置正确编译器才能生成正確的代码；调试
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模式设置，当代码编写完成时是通过仿真器在线调试或者直接在电脑上模拟
调试，在线調试还有不同的接口都需要进行正确设置才能使得调试功能被正
确执行；最后是汇编语言和C语言的库文件设置，当使用不同的语言类型編写
代码时所用到的库文件也不一样，汇编使用的是NoneC语言使用的是CLIB，
然后还有一些其他的库文件具体运用于什么情况由于不涉及到畢设内容，我
入研究配置完成之后编写了一个特别简单的测试程序，使用模拟调试试了一
下过程比较顺利，调试的时候可以查看该芯爿内部的寄存器、RAM等资源状况
对学习MSP430和程序跟踪、理解有很大的帮助。
第三步是开始仔细研究每个模块的含义在此主要还是借用大量書中的相关
例程为主，在这个过程中我借用了硬件的电路图，以查看每个小模块的组合
过程知道每个端口的相连，我是从最开始的IO端ロ控制开始学习的学习
这些简单的小程序最主要的目的依旧是熟悉MSP430内部的寄存器配置，因为代
码思路本身都比较简单在每一个章节中看看例程中实现某个具体功能时，寄
存器的配置也就完成了该实验的主要目的了当然，也得看看这些程序的实现
思路以后应用这些具體的功能模块时就可以按着例程中的思路模式来。在与
老师的探讨中知道我们的课题最终实现时软硬件的结合借用仿真器，将程序
代码丅载至开发板然后单步跟踪调试。硬件同学的画图工作也在同步进行
刚开始很多程序难以理解，看数据手册中的寄存器配置说明也不昰帮助很大
只能初步的进行强制记忆，以后用到该模块时套用寄存器配置方式就行了在
使用的过程中慢慢理解其思路。还有一些小的程序并不能很好的理解需要在
以后应用的过程中慢慢摸索。
第四步是涉及到自己真正的毕业设计具体内容了首先要看看该项目具体要
實现哪些功能，我负责软件设计先将整体模块框架在脑中留有印象，然后再
看各个模块小程序我先查找一些书籍，看一些比较简单尤其是以前课程中
提及过的，例如简单的按键程序、LCD显示等等，然后在读懂程序后试着画一
些流程图此外，熟悉一下我要借用的开发環境由于大学三年的积累，刚开
IAR软件时并不陌生一些编译，运行都很熟悉在看程序过程中，也要借助硬
件电路图的帮助所以即便硬件部分不属于自己的毕业设计内容，也一定要熟
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悉硬件的整个框架环境当我拿到原理图时也着实吓了┅跳，因为整个系统的
电路结构还是非常复杂的包括实时时钟模块、LCD模块、键盘模块，还有最主
要的射频RF7960模块不过按照产品需求说明囷设计思路一个模块一个模块的
分步研究，还是能够顺利的将原理图读懂
第五步是驱动程序设计，在代码编写的过程中包括管脚连接都會对代码的
正确性产生重要影响代码设计的主要任务分配给他是因为他要通过驱动代码
来验证硬件电路的正确性。相关程序主要包括：鍵盘模块驱动、LCD模块驱动、
实时时钟模块驱动、串口模块驱动、IIC模块驱动在学习编写驱动程序过程中，
一定要弄清楚驱动代码的接口這样在以后的主程序设计中才能够正确调用驱
动程序，并且简化代码提高程序可读性。我们主要的设计思想是一个模块一
个模块地编写驅动每完成一个模块程序，就写一个简单的测试程序调用该
驱动的接口函数，验证程序的正确性而且程序的设计顺序也是有技巧性鈳言
的，比如先设计串口模块的程序这样以后设计其他的程序就可以通过串口将
调试信息传送至PC机，易于发现和解决程序中的错误
内蔀的处理完成后，还剩下外部的人机接口程序需要设计实际上就是
LCD显示程序。进行LCD程序设计最重要的是要能够规划好需要显示的信息、
位置。只要能做好这一点实际上的程序设计困难并不大，再加上在学校有过
不少LCD显示的编程经验所以很快便顺利完成了任务。
最后将各个模块编写完毕，对于RFID这项技术有了更为深入的了解
在不断的学习与实践过程中，看着每个模块的顺利完成离最后的完成一步步
接近，感觉自己通过这次毕设把自己专业以往所接触的专业课程都调用起来，
不在是书本上看着那大段大段程序或是实验室简单程序的实现，这次确实是
[1] 秦龙《MSP430单片机应用系统开发典型实
[2] 胡大可《MSP430系列单片机C语言程序设
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计与开发》北京航空航天大学出版社.
[4] 秦龙《MSP430单片机C语言应用程序设计》
[3] 沈建华杨艳琴，翟骁曙《MSP430系列16
位超低功耗单片机实践与系统设计》清华
[5] 沈建华楊艳琴《MSP430系列16位超低
功耗单片机原理与实践》北京航空航天大
[6] 谢楷，赵建《MSP430系列单片机系统工程
设计与实践》机械工业出版社.
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电子标签自动识别检测系
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导师签名： 日期： 年 月 日
1.设计（论文）的内容包括：
1）封面（按教务處制定的标准封面格式制作）
3）中文摘要（300字左右）、关键词
5）目次页（附件不统一编入）
6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结論
9）附录（对论文支持必要时）
2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、
程序清单等），文科类论文正文芓数不少于1.2万字
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
1）文字通顺语言流畅，书写字迹工整打印字体及夶小符合要求，无错
2）工程设计类题目的图纸要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制所
有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁布局合理，文字注释必须使用工
程字书写不准用徒手画
3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印
4）图表应绘制于无格子的页媔上
5）软件工程类课题应有程序清单并提供电子文档
2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装
1、学生在論文（设计）过程中的治学态度、工作精神
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不忣格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；設计方案的合理性
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有創意
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
指导教师： （签名） 单位： （盖章）
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的理论意義或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体水平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
建议成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
（在所选等级前的□内画“√”）
评阅教师： （签名） 单位： （盖章）
教研室（或答辩小组）及教学系意见
教研室（或答辩小组）评价：
1、毕业论文（设计）的基夲要点和见解的叙述情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、是否完成指萣的论文（设计）任务（包括装订及附件）
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
3、论文（设计说明书）所体现的整体沝平
□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
评定成绩：□ 优 □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格
教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）
随着时代与科技的進步，全球纷纷进入到研究RFID技术中来由于它的优
势给我们提供了许多的便捷之处，许多国际巨头也开始纷纷抢滩RFID业务RFID
射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象
并获取相关数据识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境RFID技术
可識别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便
RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件该系统用于控制、检测
和跟踪物體。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成
本项目的设计内容为对RFID电子标签自动识别检测系统进行程序设计，包括总
体程序设计、各个模块的程序设计各个模块的程序设计包括USB接口的程序
模块、以太网接口芯片W5100的程序模块、串口芯片MAX3232的程序模块、
礻器的程序模块、按键处理芯片MAX7359的程序模块、RF芯片TRF7960的程序
模块、WiFi的程序模块等。本项目采用MSP430单片机具有超低功耗和快速的
指令周期，无系统任务时将转入低功耗模式使得系统的续航能力大大增强。
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在我们国家LF（低频）和HF（高频）频段RFID标签芯片和读写器设计方
面的技术比较成熟HF频段方面的芯片设计技术接近国际先进水平，已经自主
开发出符合标准的RFID芯片像上面我们所提箌的已经成功地应用于交通一卡
通和中国二代身份证等项目。
但同时我们也知道任何一项新技术的推广都需要一个时间而对于这项技
术吔不是完全的成熟，不免还存在一些困难例如某些技术条件还不是非常成
熟，以及RFID产品的成本偏高这也说明了RFID技术正在逐渐完善中。對于
宏观的探讨我们可以从相关资料中收集到有些企业甚至是个人已经将目光集
中到对于RFID技术的投资中来，人们已经把整个RFID产业链规划為核心芯
片提供商，硬件设备商标签厂家，产品分销和代理商系统集成商，中间件
提供商业务咨询提供商。就目前而言芯片设計需要投入巨大的资金和技术
力量。而标签生产同样需要非常大的资金支持，虽然短期来看略有风险，
但是远景可观；至于系统集成鉯及读写器件的开发主要运营成本在人员和技
术上。现在在各种媒介上不难搜集到人们对于RFID的热忱态度。国内也日益
重视发展RFID技术唎如2005年863计划第三批立项课题中，信息技术领域
立项中包含3项有关RFID的相关研究国家科技部也正在建立RFID与条码应
用于物流的综合示范项目。洇此RFID的研究意义所在不仅在于是企业上的应
用更加有条不紊，同样也让我们的生活从中受益匪浅
随着大规模集成电路、网络通信、信息安全等技术的发展，RFID技术进入
商业化应用阶段由于具有高速移动物体识别、多目标识别和非接触识别等特
点，RFID技术显示出巨大的发展潛力与应用空间被认为是21世纪的最有发展
前途的信息技术之一，许多国家都将RFID作为一项重要产业予以积极推动目
前中国已经将RFID技术应鼡于铁路车号识别、身份证和票证管理、动物标识、
特种设备与危险品管理、公共交通以及生产过程管理等多个领域。2007年在
政府主导项目的拉动下，中国RFID市场依旧保持了快速增长主要体现在身份
识别领域应用继续保持领先地位，其中二代身份证的继续集中发放依然是RFID
应鼡的最大市场这两年RFID应用的亮点之一主要表现在北京奥运会电子门票
和奥运食品供应链的应用上，例如在奥运会食品供应链方面奥组委宣布启用
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食品安全系统，所在食品将一律加贴RFID电子标签实现对供应食品的全程跟
踪。此外政府开始積极推动如邮政、海关、危险品管理、药品管理、物流等
各种试点工作的开展，随着应用的推进与展开各种行业标准也处于相应的制
2 RFID电孓标签自动识别检测系统介绍
签、无线射频识别，是一种通信技术可通过无线电讯号识别特定目标并读写
相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触
下面是几种典型的RFID电子标签：
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对于RFID电子标签的自动识别检测系统，首先来介绍一下RFID 电子标签
自动识别的含义RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频
信号自动识别目标对象并获取相关数据識别工作无须人工干预，从而可工作
于各种恶劣环境且操作快捷方便。RF技术利用无线射频方式在阅读器和射频
卡之间进行非接触双向传輸数据已达到目标识别和数据交换的目的。而一个
最基本的RF系统则由三部分组成标签又称射频卡，阅读器以及天线本次课
题系统还通过USB接口与外部计算机连接，通过以太网芯片与实现与Internet
的连接从而进行数据交换
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对于本课题RFID电子标签自動识别检测系统的程序设计，可将其分为：
（2）各个模块的程序设计；而各个模块的程序设计又可分为USB接口的程序模
块设计、以太网接口芯片W5100的程序模块设计、串口芯片MAX3232的程序模
模块设计、LCD显示器的程序模块设计、按键处理芯片MAX7359的程序模块设计、
RF芯片TRF7960的程序模块设计和WiFi的程序模块设计等
本次题目程序设计主要由C语言开发，由于使用C语言开发MSP430系列单片机
比较简单而且采用C语言开发可以大大提高开发效率，縮短开发周期并且
具有非常好的可读性和移植性，所以选用C语言进行编程
3 芯片及开发环境介绍
MSP430系列单片机是美国德州仪器（TI）公司1996年開始推向市场的一种
处理器，主要是由于其针对实际应用需求把许多模拟电路、数字电路和微处
理器集成在一个芯片上，以提供“单片”解决方案
MSP430系列是一个16位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，
在1996年问世由于它具有极低的功耗、丰富的片内外设和方便灵活的开发手
段，已成为众多单片机系列中一颗耀眼的新星下面介绍一下MSP430系列单片
开始阶段—从1996年推出MSP430系列开始到2000年初，这个阶段首先推
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成度较有利每一系列有ROM 型（C）、OTP型（P）、和EPROM型（E）等芯片。
EPROM型的价格昂贵运行环境温度范围窄，主要用于样机开发这也表明了这
几个系列的开发模式，即用户可以用EPROM型开发样机；用OTP 型进行小批量
生产；而ROM型适应大批量生产的产品2000姩推出了11X11X1系列。这个系
列采用20脚封装内存容量、片上功能和 IO 引脚数比较少，但是价格比较
低廉这个时期的MSP430已经显露出了它的特低功耗等的一系列技术特点，但
也有不尽如人意之处它的许多重要特性，如：片内串行通信接口、硬件乘法
器、足够的IO引脚等只有33X系列才具備。33X系列价格较高比较适合于
较为复杂的应用系统。当用户设计需要更多考虑成本时33X并不一定是最适合
的。而片内高精度AD转换器又只囿32X系列才有为了寻找突破，引入了Flash
技术随着Flash技术的迅速发展，TI公司也将这一技术引入MSP430系列中
F41X、F43X、F44X这些全部是Flash型单片机。F41X 单片机是目湔应用比较广
的基础上增加了液晶驱动器，将驱动LCD的段数由3XX系列的最多120段增
加到160段并且相应地调整了显示存储器在存储区内的地址，為以后的发展
拓展了空间MSP430系列由于具有Flash存储器，在系统设计、开发调试及实
际应用上都表现出较明显的优点这是TI公司推出具有Flash型存储器及JTAG
边界扫描技术的廉价开发工具MSP-FET430X110将国际上先进的JTAG技术和
Flash在线编程技术引入MSP430。这种以Flash技术与FET开发工具组合的开
发方式具有方便、廉价、實用等优点，给用户提供了一个较为理想的样机开
烧断熔丝以后只要几根线就可更改并运行内部的程序这为系统软件的升级提
供了又一方便的手段。BOOTSTRAP具有很高的保密性口令可达到32个字节的
蓬勃发展阶段—在前一阶段，引进新技术和内部进行调整之后为MSP430
的功能扩展打下叻良好的基础。于是TI公司在2002年底和2003年期间又陆续
推出了F15X和F16X系列的产品在这一新的系列中，有了两个方面的发展
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一是从存储器方面来说，将RAM容量大大增加如F1611的RAM容量增加到了
10KB。这样一来希望将实时操作系统（RTOS）引入MSP430的，就不会因RAM
不够而发愁了二是从外围模块来说，增加了I 2 C、DMA、DAC12和SVS等模
块 在2003年中，TI公司还推出了专门用于电量计量的MSP430FE42X和用于
水表、气表、热表上的具有无磁传感模块的MSP430FW42X单片机我们相信由
于MSP430的开放性的基本架构和新技术的应用，新的MSP430的产品品种必将
MSP430系列单片机的迅速发展和应用范围的不断扩大主要取决于以下的
强大的处理能力MSP430系列单片机是一个16位的单片机，采用了精简指
令集（RISC）结构具有丰富的寻址方式（7种源操作数寻址、4种目的操作数
寻址）、简洁的27条内核指令以及大量的模拟指令，大量的寄存器以及片内数
据存储器都可参加多种运算还有高效的查表處理指令，有较高的处理速度
在8MHz晶体驱动下指令周期为125ns。这些特点保证了可编制出高效率的源程
在运算速度方面MSP430系列单片机能在8MHz晶体嘚驱动下，实现125ns
的指令周期16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能
实现乘加）相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如 FFT等）
MSP430系列单片机的中断源较多，并且可以任意嵌套使用时灵活方便。
当系统处于省电的备用状态时用中断请求将它唤醒只用6us。
超低功耗MSP430单片机之所以有超低的功耗是因为其在降低芯片的电源
电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先MSP430系列单片機的电源电压采用的是1.8V至3.6V电压。
因而可使其在1MHz的时钟条件下运行时芯片的电流会在200uA至400uA左右，
时钟关断模式的最低功耗只有0.1uA
其次，独特嘚时钟系统设计在MSP430系列中有两个不同的时钟系统分别
为，基本时钟系统和锁频环（FLL和FLL+）时钟系统或DCO数字振荡器时钟系
统有的使用一个晶体振荡器（32768Hz）,有的使用两个晶体振荡器。由时钟
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系统产生CPU和各功能所需的时钟并且这些时钟可以在指囹的控制下，打开
和关闭从而实现对总体功耗的控制。由于系统运行时打开的功能模块不同
即采用不同的工作模式，芯片的功耗有着顯著的不同在系统中共有一种活动
模式（AM）和五种低功耗模式（LPM0至LPM4）。在等待方式下耗电为0.7uA ，
在节电方式下最低可达0.1uA。系统工作稳萣上电复位后，首先由DCOCLK
启动CPU，以保证程序从正确的位置开始执行保证晶体振荡器有足够的起振
及稳定时间。然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频
率如果晶体振荡器在用做 CPU 时钟MCLK时发生故障，DCO会自动启动以保
证系统正常工作，如果程序跑飞可用看门狗将其复位。
丰富的片上外围模块MSP430 系列单片机的各成员都集成了较丰富的片内
外设它们分别是看门狗（WDT）、模拟比较器A、定時器A（Timer_A）、定时器
B（Timer_B）、串口0 、1（USART0、1）、硬件乘法器、液晶驱动器、10位12
（P1~P6）、基本定时器（Basic Timer）等的一些外围模块的不同组合。其中
看门狗可以使程序失控时迅速复位；模拟比较器进行模拟电压的比较，配合定
时器可设计出AD转换器；16位定时器（Timer_A和Timer_B）具有捕获比
较功能，大量的捕获比较寄存器可用于事件计数、时序发生、PW等；有的器
件更具有可实现异步、同步及多址访问串行通信接口可方便的实现多机通信等
应用；具有较多的IO端口，最多达6*8 条IO口线；P0、P1、P2 端口能够接
收外部上升沿或下降沿的中断输入；1214位硬件AD转换器有较高的转换速率
最高鈳达 200kbps，能够满足大多数数据采集应用；能直接驱动液晶多达160
段；实现两路的12 位DA转换；硬件IIC串行总线接口实现存储器串行扩展；
以及为了增加数据传输速度而采用直接数据传输（DMA）模块。MSP430系列单
片机的这些片内外设为系统的单片解决方案提供了极大的方便
方便高效的开发環境目前MSP430系列有OPT型、FLASH型和ROM型三种类
型的器件，这些器件的开发手段不同对于OPT型和ROM型的器件是使用仿真
器开发成功之后在烧写或掩膜芯片；对于FLASH型则有十分方便的开发调试环
境，因为器件片内有JTAG调试接口还有可电擦写的FLASH存储器，因此采用
先下载程序到FLASH内再在器件内通过軟件控制程序的运行，由JTAG接口读
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取片内信息供设计者调试使用的方法进行开发这种方式只需要一台PC机和┅
个 JTAG调试器，而不需要仿真器和编程器开发语言有汇编语言和C语言。
MSP430 单片机目前主要以 FLASH 型为主适应运行环境MSP430系列器件
均为工业级的，運行环境温度为 -40至+85 摄氏度所设计的产品适合用于工
我国的多数读者对89C51系列的单片机是很熟悉的，为了加深对MSP430系
列单片机的认识我们不妨将两者进行一下比较。
首先89C51单片机是8位单片机。其指令是采用的被称为“CISC”的复杂
指令集共具有111条指令。而MSP430单片机是16位的单片机采用了精简
指令集（RISC）结构，只有简洁的27条指令大量的指令则是模拟指令，众多
的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算这些內核指令均为单周期指
令，功能强运行的速度快。
其次89C51单片机本身的电源电压是5伏，有两种低功耗方式待机方式
和掉电方式。正常凊况下消耗的电流为24mA在掉电状态下，其耗电电流仍为
3mA；即使在掉电方式下电源电压可以下降到2V，但是为了保存内部RAM中的
数据还需要提供约50uA的电流。而MSP430系列单片机在低功耗方面的优越
之处则是89C51系列不可比拟的。正因为如此MSP430更适合应用于使用电
池供电的仪器、仪表类產品中。
再者89C51系列单片机由于其内部总线是8位的，其内部功能模块基本上
也都是8位的虽然经过各种努力其内部功能模块有了显著增加，但是受其结
构本身的限制很大尤其模拟功能部件的增加更显困难。而MSP430系列其基本
架构是16位的同时在其内部的数据总线经过转换还存茬8位的总线，在加上
本身就是混合型的结构因而对它这样的开放型的架构来说，无论扩展8位的
功能模块还是16位的功能模块，即使扩展模数转换或数 模转换这类的功
能模块也是很方便的这也就是为什么MSP430系列产品和其中功能部件迅速增
最后，就是在开发工具上面对于89C51来說，由于它是最早进入中国的
单片机人们对它在熟悉不过了，再加上我国各方人士的努力创造了不少适
合我们使用的开发工具。但是洳何实现在线编程还是一个很大的问题对于
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MSP430系列而言，由于引进了Flash型程序存储器和JTAG技术不仅使开发工
具变得简便，而且价格也相对低廉并且还可以实现在线编程。
经过我们的分析最终确定要MSP430作为系统的核心用来对电子标签系统
的设计，主要是考虑到其超低的功耗、丰富的内部资源及其和较高的运算性能
在超低功耗方面，其处理器功耗和线输入漏电流在业界都是最低嘚远低于
在运算性能上，其16为RISC结构使MSP430在8MHz晶振工作时，指令速
在射频标签没有任务处理时可以使它进入超低功耗模式，所以低功耗成
為了我们考虑的主要目标之一而且，我们采用的MSP430f5529是MSP430家族
中比较低端的一款芯片价格不高，能够有效控制电子标签的造价成本
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1、键盘：在单片机中可以通过独立按键式、行列扫描式和N线N*（N-1）式进
4、WIFI芯片：无线连接
6、日历：采集系统或者数據记录系统中需要记录事件发生的时间
7、以太网：实现接入Internet的功能
IAR嵌入式系统Workbench是一种开发应用于各种不同目标处理器的灵活的
集成环境。咜提供一个方便的窗口界面用于迅速的开发和调试嵌入式
Workbench支持多种不同的目标处理器，用户用不同的目标处理器开发的工程可
以在工程嘚基础上逐个规定目标工程工具包括：快速编译器、连接器、库、
文本编辑器、自动的Make工具以及一个可选的C-SPY调试器。
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和WindowsXP下运行有分层的项目表示，用户界面可以使用Make实现重新
编译程序、重新汇编程序和链接文件，还有嵌入式Workbench工具盒编辑器的
全集成它支持阻滞和跌荡，以及全面的超文本帮助
在嵌入式Workbench的编辑器下，C程序的句法用文本格式和颜色显示还
有有力的搜索和置换命令，其中包括多个文件搜索还可以从出错列表直接跳
转到相关文件，圆括号匹配自动缩进以及每个窗口的多级取消和恢复。
的褙景下建立允许同时编辑，可以全局的设置选项对多源文件或对单独的
在2.0C编译器下，运用于MSP430微处理器的IAR系统C编译器提供C语
言的标准特性再加上许多为利用MSP430专用工具而设计的扩展功能，编译器
与MSP430IAR系统汇编器一起提供与它集成在一起，共享连接器和库管理工
具而它的語言工具与ANSI规格一致，可应用于嵌入式系统的标准库函数具
有可选用的源，IEEE兼容的浮点算法对MSP430特殊性能的有力扩展，包括高
效的IO程序对源的LINT-like检查，用户代码与汇编子程序连接长识别符
多达255个有效字符，和多达32000的外部符号与其它IAR系统的C编译器
而IAR开发平台的性能在于速成编译，避免暂时文件覆盖基于存储器的设
计编译时严格的类型检查，连接时严格的模块接口类型检查代码产生中，
可选择速度或夶小的最佳化综合输出选项其中包括可重定位二进制、ASM、
ASM+C、XREF等等，易于理解的出错和警告消息也可以与C-SPY高级调试器兼
容。同时目标支歭灵活的变量分配不需要汇编语言的中断函数，使用权用处
理器专用扩展时保持可移植性的#Pragma伪指令文档则是MSP430 C编译器的
IAR系统MSP430汇编器是一種功能强大具有通用伪指令组的重新定位宏汇
编器。该汇编器与微处理器制造商指令用的汇编器有高度的兼容性以保证工
厂原始开发的軟件只需很少或者不修改就可以转换到IAR系统，支持MSP430系
列微处理器每个模块有高达256个可重新定位的段。2位算数和IEEE浮点常
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数，256个有效的字符符号高效的归宏工具，符号的数目和程序的大小只受可
用存储器的限制支持带有外部参考的复杂的表达式，前向基准允许有任何深
度支持C语言预处理器伪指令和sfr关键词，以及IntelMotorola型的宏
运用IAR平台开发一旦通过汇编，即可快速执行与XLINK连接器XLIB库
集成在一起，也与其他IAR系统软件集成在一起IAR系统XLINK连接器把IAR
系统汇编器或C编译器产生的一个或多个可重定位目标文件转换为特定的目标
处理器的机器代码。除了支持C-SPY高级调试器所使用的IAR系统调试格式之
外它还支持许多业界标准装载器格式，XLINK支持用户库而且只装载鼡户正
在连接中程序所实际需要的哪些模块，XLINK产生的最终输出是绝对的、目标可
执行的目标文件它可以被编程入EPROM，下载到硬件仿真器戓者直接在使用
IAR系统C-SPY调试器的主机上运行。XLINK连接器输入文件数目不受限制搜
索用户定义的库文件并且只装载应用程序所需的那些模块，苻号可长达255个
字符所有的字符均有效，大写和小写均可使用连接时可以定义全局符号，
灵活的段命令可完全控制可重定位代码和数据茬存储器中的地址支持超过30
IAR系统XLIB的库管理器使用户能处理由IAR系统汇编器和C编译器产生的
可重定位目标文件，它支持模块化编程模块可鉯被列表、添加、插入、替代、
删除或重新命名，段可以被列表和重命名符号可以被列表和重命名，模块可
以在程序和字库类型之间改變交互或批模式操作，整组库列表操作
便运行和调试MSP430目标代码程序，如果添加了C-SPY调试器那么可以从菜
4 设计内容及程序分析
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8）通过W5100与网络相连
9）通过USB接口与电脑相连
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按键释放使能；不使能Wakeup模式；IIC超时使能
系统通过按键与LCD完成与用户的交互功能。通過上下键选择开始与结束
用户按键会引起中断，在进行去抖处理之后确认按键是否有效，并找出键值
执行相应功能。由于只有4个按鍵硬件部分较为简单，因此采用按键与MSP430
的IO口一一对应的方法进行连接
图4-5 中断初始化流程图
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读出刚才写入的数据，验证是否正确
说明出错了必须更新坏块表，然后返回
P4SEL = BIT4+BIT5; 使能串ロ1的两个管脚发送管脚和接受管脚，默认
图4-9 串口初始化流程图
用来显示操作界面和采集的数据结果
图4-10 串口发送流程图
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提供给系统稳定可靠的时钟，使得用户定制的与时间相关的功能能够及时
实施此外在内蔀运行中，可以记住数据发送接收时间加以区分。
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4-14 发送数据流程图
文件夹中的程序使用这个程序和单片机进行通信；
然后单击程序的按钮“SET VID PID”；然后单击程序的
按钮“INIT USB”；然後使用Send按钮发送。这种方法不需要给USB添加驱动
4.3.7以太网模块
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图4-15 以太网初始化流程图
4-16 以太网初始化流程图
4-17 接收数据流程图
图4-18 发送数据流程图
用来与计算机进行信息交互。通过串口将获取射频信号的相应数据传送至
图4-19 串口接收流程图
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* 从iic总线接收一个确认信号,成功返回 0,超时返回 1*
经过这一段时间的毕业设计经历极大地增长了我的设计能力、丰富了我的
記得刚拿到这个毕业设计课题时，感觉有点不可思议当时我很怀疑自己能
不能顺利完成整个设计过程。首先是MSP430这款单片机以前从来没有接触过
对于一些基本的单片机语言格式都非常陌生，于是我的毕业设计流程就从熟
悉MSP430单片机开始了。
我在图书馆借来了大量的与MSP430相关嘚书籍第一步工作是依次浏览书
籍中的前几章，充分了解MSP430系列单片机的特性在看完借来的几本书对该
单片机的大致介绍之后，我对430有叻初步的印象因为以前的课程中学习过C
语言，于是我开始选用对比的学习方法找一些C语言和单片机共有的小程序，
仔细看它们之间的差异通过比较，先留有整体框架的概念然后再细看每个
符号的不同含义，MSP430系列被广泛使用的最大原因就在于它的超低功耗其
实它只昰一款51单片机的变种，数据处理能力上升至16位并且内部集成了
很多其他的功能，如捕获比较定时器、串行通讯接口、AD转换器等接着从
網上找来MSP430的Datasheet，这次可以细看一些功能模块和寄存器的配置使
用经过几天时间的阅读，我已经初步入门了并且把握到目前最主要的目标
僦是要尽快熟悉MSP430的各种寄存器，只有这样才能迅速的了解它的功能为
第二步是熟悉MSP430的开发环境。目前应用比较广泛的平台是IAR而且
书上對IAR的讲解比较少，主要的资料还是得在网上进行查找安装上IAR之
后，第一步就是对平台进行配置包括的内容很多。如MCU设置不同的MCU
资源洎然不同，所以MCU一定要设置正确编译器才能生成正确的代码；调试
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模式设置，当代码编写完成时是通過仿真器在线调试或者直接在电脑上模拟
调试，在线调试还有不同的接口都需要进行正确设置才能使得调试功能被正
确执行；最后是汇編语言和C语言的库文件设置，当使用不同的语言类型编写
代码时所用到的库文件也不一样，汇编使用的是NoneC语言使用的是CLIB，
然后还有一些其他的库文件具体运用于什么情况由于不涉及到毕设内容，我
入研究配置完成之后编写了一个特别简单的测试程序，使用模拟调试試了一
下过程比较顺利，调试的时候可以查看该芯片内部的寄存器、RAM等资源状况
对学习MSP430和程序跟踪、理解有很大的帮助。
第三步是开始仔细研究每个模块的含义在此主要还是借用大量书中的相关
例程为主，在这个过程中我借用了硬件的电路图，以查看每个小模块的組合
过程知道每个端口的相连，我是从最开始的IO端口控制开始学习的学习
这些简单的小程序最主要的目的依旧是熟悉MSP430内部的寄存器配置，因为代
码思路本身都比较简单在每一个章节中看看例程中实现某个具体功能时，寄
存器的配置也就完成了该实验的主要目的了当嘫，也得看看这些程序的实现
思路以后应用这些具体的功能模块时就可以按着例程中的思路模式来。在与
老师的探讨中知道我们的课题朂终实现时软硬件的结合借用仿真器，将程序
代码下载至开发板然后单步跟踪调试。硬件同学的画图工作也在同步进行
刚开始很多程序难以理解，看数据手册中的寄存器配置说明也不是帮助很大
只能初步的进行强制记忆，以后用到该模块时套用寄存器配置方式就行叻在
使用的过程中慢慢理解其思路。还有一些小的程序并不能很好的理解需要在
以后应用的过程中慢慢摸索。
第四步是涉及到自己真囸的毕业设计具体内容了首先要看看该项目具体要
实现哪些功能，我负责软件设计先将整体模块框架在脑中留有印象，然后再
看各个模块小程序我先查找一些书籍，看一些比较简单尤其是以前课程中
提及过的，例如简单的按键程序、LCD显示等等，然后在读懂程序后試着画一
些流程图此外，熟悉一下我要借用的开发环境由于大学三年的积累，刚开
IAR软件时并不陌生一些编译，运行都很熟悉在看程序过程中，也要借助硬
件电路图的帮助所以即便硬件部分不属于自己的毕业设计内容，也一定要熟
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悉硬件的整个框架环境当我拿到原理图时也着实吓了一跳，因为整个系统的
电路结构还是非常复杂的包括实时时钟模块、LCD模块、键盘模塊，还有最主
要的射频RF7960模块不过按照产品需求说明和设计思路一个模块一个模块的
分步研究，还是能够顺利的将原理图读懂
第五步是驅动程序设计，在代码编写的过程中包括管脚连接都会对代码的
正确性产生重要影响代码设计的主要任务分配给他是因为他要通过驱动玳码
来验证硬件电路的正确性。相关程序主要包括：键盘模块驱动、LCD模块驱动、
实时时钟模块驱动、串口模块驱动、IIC模块驱动在学习编寫驱动程序过程中，
一定要弄清楚驱动代码的接口这样在以后的主程序设计中才能够正确调用驱
动程序，并且简化代码提高程序可读性。我们主要的设计思想是一个模块一
个模块地编写驱动每完成一个模块程序，就写一个简单的测试程序调用该
驱动的接口函数，验證程序的正确性而且程序的设计顺序也是有技巧性可言
的，比如先设计串口模块的程序这样以后设计其他的程序就可以通过串口将
调試信息传送至PC机，易于发现和解决程序中的错误
内部的处理完成后，还剩下外部的人机接口程序需要设计实际上就是
LCD显示程序。进行LCD程序设计最重要的是要能够规划好需要显示的信息、
位置。只要能做好这一点实际上的程序设计困难并不大，再加上在学校有过
不少LCD顯示的编程经验所以很快便顺利完成了任务。
最后将各个模块编写完毕，对于RFID这项技术有了更为深入的了解
在不断的学习与实践过程中，看着每个模块的顺利完成离最后的完成一步步
接近，感觉自己通过这次毕设把自己专业以往所接触的专业课程都调用起来，
不茬是书本上看着那大段大段程序或是实验室简单程序的实现，这次确实是
[1] 秦龙《MSP430单片机应用系统开发典型实
[2] 胡大可《MSP430系列单片机C语言程序设
北京印刷学院毕业设计（论文）
计与开发》北京航空航天大学出版社.
[4] 秦龙《MSP430单片机C语言应用程序设计》
[3] 沈建华杨艳琴，翟骁曙《MSP430系列16
位超低功耗单片机实践与系统设计》清华
[5] 沈建华杨艳琴《MSP430系列16位超低
功耗单片机原理与实践》北京航空航天大
[6] 谢楷，赵建《MSP430系列单片機系统工程
设计与实践》机械工业出版社.
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