有害射線監(jiān)測器設計畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計(論文)</b></p><p><b>　　有害射線監(jiān)測器設計</b></p><p>　　學院(系) 電氣工程學院 </p><p>　　年級專業(yè) 電氣工程及其自動化 </p><p><b>　　學生姓名 </b><

2、/p><p>　　指導教師 xx 教授 </p><p>　　答辯日期 2006年6月22日 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　學院：電氣工程學院 系級教學單位：電力工程系</p><p>　　說明：如計算機輸入，表題黑體小三號字，內

3、容五號字。本任務書一式二份，教師、學生各執(zhí)一份。</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　環(huán)境放射性監(jiān)測是環(huán)保工作中的一項重要任務，尤其在當今世界，原子能工業(yè)迅速發(fā)展，放射性物質在醫(yī)學、國防、航天、科研、民用等領域的應用不斷擴大，有可能使環(huán)境中的放射性水平超過規(guī)定標準，構成放射性污染，危害人體和生物，為此，有必要對環(huán)境中的放射性物質進行經(jīng)常性的

4、檢測。</p><p>　　放射性檢測儀器種類很多，它的基本原理基于射線與物質間相互作用所產生的各種效應。目前最常用的檢測器有三類，即電離型檢測器、閃爍檢測器和半導體檢測器。</p><p>　　本文設計了一種基于MSP430單片機實現(xiàn)的有害射線監(jiān)測器。本儀器具有數(shù)據(jù)采集、實時顯示、閾值設定、通訊、越限報警等主要功能。在系統(tǒng)的硬件設計中，對主要硬件MSP430F4250單片機及其外圍電路進

5、行了詳細的論述。系統(tǒng)的軟件設計包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)碼顯示、鍵盤、參數(shù)設定、數(shù)據(jù)通訊等程序，運用IAR公司為MSP430系列單片機開發(fā)的C430集成開發(fā)環(huán)境和C語言調試器作為程序開發(fā)工具完成了軟件的調試。</p><p>　　關鍵詞 環(huán)境監(jiān)測；放射性監(jiān)測；有害射線監(jiān)測；單片機控制；MSP430</p><p><b>　　Abstract</b></p>&l

6、t;p>　　The environment radio monitor is an important mission in the environmental protection work,particularly in nowadays world,the atomic industry develops quickly,the radio material’s application in the medical scie

7、nce,national defense,aerospace,research,public etc.The realm have extend continuously,make probably the radio level in the environment exceed provision standard,constitute radioactive contamination,endanger the human bod

8、y and living creature.Therefor,the radio material that has a necessit</p><p>　　There are a lot of radio examination instrument category,its basic principle according to occur various effect that between the

9、radial and the material interaction.The most in common use detector has three currently,then the ionization detector,the flicker detector and the semi-conductor detector.</p><p>　　This text design a kind of

10、according to MSP430 chip microprocessor carry out of harmful radial monitor machine.This instrument has main function of data collection,real time show,limen value enactment,communication,over limit to give an alarm etc.

11、The text makes detailed represent towards hardware that includes MSP430F4250 chip microprocessor and peripheral circuit. systemic.The software design of the system includes program of data collection,the number display,k

12、eyboard,the parameter enactment,t</p><p>　　Keywords Environment monitor; Radioactivity monitor; Harmful radial monitor; Chip microprocessor control;MSP430</p><p><b>　　目 錄</b></p

13、><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.1.1 環(huán)境監(jiān)測的概念及其發(fā)展1</p><p>

14、;　　1.1.2 我國環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2 環(huán)境放射性監(jiān)測4</p><p>　　1.2.1 基礎知識4</p><p>　　1.2.2 環(huán)境中放射性的來源和危害4</p><p>　　1.2.3 監(jiān)測對象及方法5</p><p>　　1.3 本設計的任務、內容和要求6</p&

15、gt;<p>　　第2章 放射性檢測儀器原理7</p><p>　　2.1 放射性檢測儀器基本原理7</p><p>　　2.2 電離型檢測器7</p><p>　　2.2.1 電流電離室8</p><p>　　2.2.2 正比計數(shù)管8</p><p>　　2.2.3 蓋革(GM)計數(shù)管8&l

16、t;/p><p>　　2.3 閃爍檢測器9</p><p>　　2.4 半導體檢測器10</p><p>　　2.5 本章小結10</p><p>　　第3章 MSP430單片機原理11</p><p><b>　　3.1 概述11</b></p><p>　　3.1

17、.1 單片機的概念及特點11</p><p>　　3.1.2 MSP430系列單片機11</p><p>　　3.2 MSP430單片機結構13</p><p>　　3.2.1 MSP430結構概述13</p><p>　　3.2.2 MSP430CPU結構和特點14</p><p>　　3.2.3 MSP4

18、30存儲器結構和地址空間14</p><p>　　3.3 本章小結16</p><p>　　第4章 有害射線監(jiān)測器的硬件設計17</p><p>　　4.1 硬件原理框圖17</p><p>　　4.2 MSP430F4250簡介17</p><p>　　4.3 I/O端口20</p><

19、;p>　　4.3.1 端口P1和P220</p><p>　　4.3.2 端口P5和P622</p><p>　　4.4 定時器23</p><p>　　4.4.1 看門狗定時器(WDT)23</p><p>　　4.4.2 16位定時器A(Timer_A)24</p><p>　　4.5 液晶顯示2

20、7</p><p>　　4.5.1 段式LCD的基本原理27</p><p>　　4.5.2 MSP430液晶驅動模塊27</p><p>　　4.6 鍵盤功能28</p><p>　　4.7 串行通信29</p><p>　　4.8 本章小結30</p><p>　　第5章 有害射線

21、監(jiān)測器的軟件設計31</p><p>　　5.1 MSP430 C語言程序設計基礎31</p><p>　　5.2 脈沖計數(shù)程序設計32</p><p>　　5.3 鍵盤程序設計33</p><p>　　5.4 通訊程序設計34</p><p>　　5.5 定時器程序設計35</p><

22、p>　　5.6 本章小結36</p><p><b>　　結 論37</b></p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><b>　　附錄139</b></p><p><b>　　附錄253</b></p>

23、;<p><b>　　致謝68</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　1.1.1 環(huán)境監(jiān)測的概念及其發(fā)展</p><p><b>　　一、環(huán)境監(jiān)測的概念<

24、;/b></p><p>　　環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境科學的一個重要分支，是環(huán)境科學的工具、手段?！氨O(jiān)測”從廣義上講，是為了追蹤污染物種類、濃度的變化在一定時期內對污染進行重復測定；從狹義上講，是為了判斷是否達到標準或評價環(huán)境管理和控制環(huán)境系統(tǒng)的效果，對污染物進行定期測定。所以，環(huán)境監(jiān)測是間斷或者連續(xù)地測定環(huán)境中污染物的種類、濃度、觀察分析其變化和對環(huán)境影響的過程。</p><p>　　隨著工

25、農業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染問題不斷出現(xiàn)，使環(huán)境監(jiān)測內涵擴大了。除現(xiàn)有污染物的監(jiān)測外，還應有生物的、生態(tài)的監(jiān)測，還應有其他的監(jiān)測，所以，環(huán)境監(jiān)測又可以表示為用科學的方法監(jiān)測和測定代表環(huán)境質量及發(fā)展變化趨勢的各種數(shù)據(jù)的全過程。</p><p>　　環(huán)境監(jiān)測的全過程是發(fā)現(xiàn)問題，按標準制定監(jiān)測方案，采集樣品，處理樣品，按標準分析方法進行分析測試，數(shù)據(jù)處理，按有關規(guī)定進行綜合評價，提出環(huán)境保護意見等等[1]。</p>

26、<p><b>　　二、環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展</b></p><p>　　環(huán)境污染雖然自古就有，但環(huán)境科學作為一門學科是在二十世紀50年代才開始發(fā)展起來的，最初危害較大的環(huán)境污染事件主要是由于化學毒物所造成的，因此，對環(huán)境樣品進行化學分析以確定其組成和含量的環(huán)境分析就產生了。由于環(huán)境污染物通常處于痕量級(ppm、ppb)甚至更低，并且基體復雜，流動性變異性大，又涉及空間分布及變化，所

27、以對分析的靈敏度、準確度、分辨率和分析速度等提出了很高要求。因此，環(huán)境分析實際上是分析化學的發(fā)展。這一階段稱之為污染監(jiān)測階段或被動監(jiān)測階段。</p><p>　　到了70年代，隨著科學的發(fā)展，人們逐漸認識到影響環(huán)境質量的因素不僅是化學因素，還有物理因素，例如噪聲、光、熱、電磁輻射、放射性等。所以用生物(動物、植物)的生態(tài)、群落、受害癥狀等的變化作為判斷環(huán)境質量的標準更為確切可靠。此外，某一化學毒物的含量僅是影響環(huán)

28、境質量的因素之一，環(huán)境中各種污染物之間、污染物與其他物質、其他因素之間還存在著相加和拮抗作用。所以環(huán)境分析只是環(huán)境監(jiān)測的一部分。環(huán)境監(jiān)測的手段除了化學的、還有物理的、生物的等等。同時，從點污染的監(jiān)測發(fā)展到面污染及其區(qū)域性的監(jiān)測，這一階段稱之為環(huán)境監(jiān)測階段，也稱為主動監(jiān)測或目的的監(jiān)測階段。</p><p>　　監(jiān)測手段和監(jiān)測范圍的擴大，雖然能夠說明區(qū)域性的環(huán)境質量，但由于受采樣手段、采樣頻率、采樣數(shù)量、分析速度、數(shù)

29、據(jù)處理速度等限制，仍不能及時地監(jiān)視環(huán)境質量變化，預測變化趨勢，更不能根據(jù)監(jiān)測結果發(fā)布采取應急措施的指令。80年代初，發(fā)達國家相繼建立了自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)，并使用了遙感、遙測手段，監(jiān)測儀器用電子計算機遙控，數(shù)據(jù)用有線或無線傳輸?shù)姆绞剿偷奖O(jiān)測中心控制室，經(jīng)電子計算機處理，可自動打印成指定的表格，畫成污染態(tài)勢、濃度分布。可以在極短時間內觀察到空氣、水體污染濃度變化、預測預報未來環(huán)境質量。當污染程度接近或超過環(huán)境標準時，可發(fā)布指令、通告并采取保護

30、措施。這一階段稱為污染防治監(jiān)測階段或自動監(jiān)測階段。</p><p>　　目前，環(huán)境監(jiān)測技術的發(fā)展主要集中在：</p><p>　　(1) 以現(xiàn)場人工采樣和實驗室分析為主向多參數(shù)網(wǎng)絡在線、多功能自動化監(jiān)測方向發(fā)展；</p><p>　　(2) 環(huán)境樣品預處理技術由手工單樣品處理向在線自動化和批量化處理方向發(fā)展；</p><p>　　(3) 由較

31、窄領域的局部監(jiān)測、單純的地面環(huán)境監(jiān)測向全方位領域監(jiān)測和與遙感環(huán)境監(jiān)測相結合的方向發(fā)展；</p><p>　　(4) 野外和現(xiàn)場環(huán)境監(jiān)測儀器將向便攜式、小型化方向發(fā)展；</p><p>　　(5) 環(huán)境監(jiān)測儀器向物理、化學、生物、電子、光學等技術綜合應用的高技術領域發(fā)展；</p><p>　　(6) 環(huán)境監(jiān)測方法的綜合性、靈敏性和多功能性日益增強，方法檢測限越來越低。

32、</p><p>　　1.1.2 我國環(huán)境監(jiān)測的現(xiàn)狀</p><p>　　我國從70年代開始逐步建立了中央、省、地市、縣區(qū)的四級監(jiān)測機構，制定了各種監(jiān)測管理制度。由環(huán)保部門和其他部門的有關單位開發(fā)研制了100多種環(huán)境標準物質為實驗室質控提供了保證。開展了優(yōu)化布點，統(tǒng)一監(jiān)測的方法，進行技術培訓，實行分析人員上崗合格證制，創(chuàng)建和評選了國家和省級優(yōu)質實驗室，編輯出版了質量保證手冊，從而保證了監(jiān)測

33、工作質量，達到監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性、精密性、代表性、可比性、完整性的QA目標?；拘纬闪藦谋O(jiān)測點位優(yōu)化、樣品的采集與輸送，實驗室分析到數(shù)據(jù)處理、報告的綜合編寫等全過程的監(jiān)測質量保證體系。</p><p>　　我國制定并頒布實施了環(huán)境監(jiān)測技術規(guī)范及有關的技術管理規(guī)定，使環(huán)境監(jiān)測技術管理走上了規(guī)范化的軌道，全國監(jiān)測系統(tǒng)可以開展水、氣、渣、土壤、生物、噪聲、放射性等要素200多個項目的環(huán)境質量和污染源監(jiān)測，還可以承擔較復雜

34、的環(huán)境問題調查，各級監(jiān)測站獲獎科研項目1800多項，其中有環(huán)境背景值、工業(yè)污染源、酸雨、和農藥污染調查等大型課題，更多的則是實用監(jiān)測技術。內容涉及優(yōu)化布點、分析方法、儀器設備、計算機應用、數(shù)據(jù)分析評價以及標準物質的開發(fā)研究等。</p><p>　　“八五”第一年，我們就通過優(yōu)化篩選建立了由200個站組成的“國家環(huán)境質量監(jiān)測網(wǎng)”(簡稱“國控網(wǎng)”)。1992年由國家環(huán)保局會同各有關部門組建了由27個部門的54個環(huán)境監(jiān)

35、測站組成的“國家環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”。根據(jù)加強流域環(huán)境管理的需要，1994年以來，分別組建了“長江暨三峽生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”、“淮河流域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”、“太湖流域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”和“近岸海域環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)”。這些跨行政區(qū)劃的專業(yè)監(jiān)測網(wǎng)絡的建立，開始打破了單純以行政區(qū)劃分為單元的環(huán)境監(jiān)測管理體制，適應了流域環(huán)境管理提供決策依據(jù)。</p><p>　　目前，全國共有專業(yè)、行業(yè)監(jiān)測站4800多個，其中環(huán)保系統(tǒng)2200多個監(jiān)測站，行業(yè)監(jiān)測站2

36、600多個。國控的空氣質量監(jiān)測網(wǎng)站103個、酸雨監(jiān)測網(wǎng)站113個、水質監(jiān)測網(wǎng)站135個。此外還建有噪聲監(jiān)測網(wǎng)、輻射監(jiān)測網(wǎng)、區(qū)域監(jiān)測網(wǎng)等。到2005年，國控環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡調整為：環(huán)境空氣監(jiān)測網(wǎng)站226個，測點數(shù)793個；酸雨監(jiān)測網(wǎng)站239個，測點數(shù)472個；水質監(jiān)測網(wǎng)站197個，監(jiān)測斷面1074個；生態(tài)監(jiān)測網(wǎng)站15個。目前，我國已制定各類國家環(huán)境標準410項，覆蓋了大氣、水質、土壤、噪聲、輻射、固體廢物、農藥等領域。已開展了環(huán)境質量監(jiān)測、環(huán)

37、境質量周報、日報、預報監(jiān)測；污染源監(jiān)測、污染事故應急監(jiān)測、污染物總量控制監(jiān)測、污染源解析監(jiān)測，環(huán)境污染治理工程效果監(jiān)測等等。需監(jiān)測的污染因子達百余種。</p><p>　　1.2 環(huán)境放射性監(jiān)測</p><p>　　1.2.1 基礎知識</p><p>　　自然界的各種物質都是由元素組成的，而組成元素的基本單位是原子。某些元素的原子核不穩(wěn)定，內部能夠自發(fā)地改變核結構

38、，從一種核變成為另一種核，并放射出帶電的或者不帶電的粒子(α、β)或射線(γ)，這種性質稱為放射性衰變，簡稱放射性。常見的衰變有α、β、γ和電子俘獲四種形式。含有不穩(wěn)定原子核的元素稱為放射性元素，不穩(wěn)定的核稱為放射性原子核由不穩(wěn)定的原子核在衰變過程中釋放出的肉眼看不見的粒子流，就稱之為放射線。如α射線、β射線、γ射線等。含有放射性元素的物質就稱為放射性物質。在自然條件下，大氣、水體和土壤等物質中都會含有微量的放射性物質，尤其在當今世界，

39、原子能工業(yè)迅速發(fā)展，核武器爆炸、核事故屢有發(fā)生，放射性物質在醫(yī)學、國防、科研、民用等領域的應用不斷擴大，有可能使環(huán)境中的放射性水平高于天然本底值或超過規(guī)定標準，構成放射性污染，危害人體和生物。</p><p>　　1.2.2 環(huán)境中放射性的來源和危害</p><p>　　一、天然放射性的來源</p><p>　　(1) 宇宙射線及其引生的放射性核素：宇宙射線是一種從

40、宇宙空間射到地面來的射線，由初級宇宙射線和次級宇宙射線組成。由宇宙射線與大氣層、土壤、水中的核素發(fā)生反應產生的放射性核素約有20余種。</p><p>　　(2) 天然系列放射性核素：多數(shù)天然放射性核素在地球起源時就存在于地殼之中，經(jīng)過天長日久的地質年代，母體和子體之間已達到放射性平衡，從而建立了放射性核素的系列。</p><p>　　(3) 自然界中單獨存在的核素：這類核素約有20種，它

41、們的特點是具有極長的半衰期，它們的另一個特點是強度極弱，只有采用極靈敏的檢測技術才能發(fā)現(xiàn)它們。</p><p>　　二、人為放射性污染的來源</p><p>　　引起環(huán)境放射性污染的主要來源是生產和應用放射性物質的單位所排出的放射性廢物，以及核武器爆炸、核事故等產生的放射性物質。</p><p>　　(1) 核試驗及航天事故：包括大氣層核試驗、地下核爆炸冒頂事故及外

42、層空間核動力航具事故等。其核裂變產物包括200多種放射性核素，還有核爆炸過程中產生的中子與大氣、土壤、建筑材料中的核素發(fā)生核反應形成的中子活化合物，以及剩余未起反應的核素。</p><p>　　(2) 核工業(yè)：包括原子能反應堆、原子能電站、核動力艦艇等。它們在運行過程中排放含各種核裂變產物的三廢排放物；特別是發(fā)生事故時，將會有大量放射性物質泄漏到環(huán)境中去，造成嚴重污染事故。</p><p>

43、;　　(3) 工農業(yè)、醫(yī)學、科研等部門的排放廢物：這些部門使用放射性核素日益廣泛，其排放廢物也是主要的人為污染源之一。</p><p>　　(4) 放射性礦的開采和利用：在稀土金屬和其他共生金屬礦開采、提煉過程中，其三廢排放物中含有鈾、釷、氡等放射性核素，將造成所在局部地區(qū)的污染。</p><p>　　三、放射性污染的危害</p><p>　　放射性核素可通過呼吸道

44、吸入、消化道攝入、皮膚或黏膜侵入三種途徑進入人體并在體內蓄積。人體一次或短期內接受大劑量照射，將引起急性輻射損傷，如核爆炸、核反應堆事故等造成的損傷。放射性物質對人類的危害主要是輻射損傷，所謂輻射損傷是是有射線引發(fā)人體組織發(fā)生有害化學反應引起的。輻射引起的電子激發(fā)作用和電離作用使機體分子不穩(wěn)定和破壞，導致蛋白質分子鍵斷裂和畸變，破壞對人類新陳代謝有重要意義的酶。因此，輻射不僅可以擾亂和破壞機體細胞、組織的正常代謝活動，而且可以直接破壞細

45、胞和組織的結構，對人體產生軀體損傷效應(如白血病、惡性腫瘤、生育力降低、壽命縮短等)和遺傳損傷效應(如流產、遺傳性死亡和先天畸形等)。</p><p>　　1.2.3 監(jiān)測對象及方法</p><p>　　一、放射性監(jiān)測的對象及內容</p><p>　　放射性監(jiān)測按照監(jiān)測對象可分為：①現(xiàn)場監(jiān)測，即對放射性物質生產或應用單位內部工作區(qū)域所作的監(jiān)測；②個人劑量監(jiān)測，即對放

46、射性專業(yè)工作人員或公眾作內照射和外照射的劑量監(jiān)測；③環(huán)境監(jiān)測，即對放射性生產和應用單位外部環(huán)境，包括空氣、水體、土壤、生物、固體廢物等所作的監(jiān)測。</p><p>　　對放射性核素具體測量的內容有：①放射源強度，半衰期，射線種類及能量；②環(huán)境和人體中放射性物質含量、放射性強度、空間照射量或電離輻射劑量。</p><p><b>　　二、放射性監(jiān)測方法</b></

47、p><p>　　環(huán)境放射性監(jiān)測方法有定期監(jiān)測和連續(xù)監(jiān)測。定期監(jiān)測的一般步驟是采樣、樣品預處理、樣品總放射性或放射性核素的測定；連續(xù)監(jiān)測是在現(xiàn)場安裝放射性自動監(jiān)測儀器，實現(xiàn)采樣、預處理和測定自動化。</p><p>　　對環(huán)境樣品進行放射性測量和對非放射性環(huán)境樣品監(jiān)測過程一樣，也是經(jīng)過樣品采集、樣品預處理和選擇適宜方法、儀器測定三個過程。</p><p>　　(1) 樣品

48、的采集：對于放射性監(jiān)測的環(huán)境樣品來說，有累積采樣和瞬間采樣兩種方式。</p><p>　　(2) 樣品預處理：樣品預處理的目的是濃集對象核素、去除干擾核素和將樣品的物理形態(tài)轉換成易于進行放射性檢測的形態(tài)。常用的樣品預處理的方法有蛻變法、共沉淀法、灰化法、電化學法、離子交換法、溶劑萃取法等。</p><p>　　(3) 環(huán)境中放射性監(jiān)測：①水樣的總α放射性活度測定；②水樣中總β放射性活度測量

49、；③土壤中總α、β放射性活度的測量；④氚的放射性監(jiān)測；⑤各種形態(tài)I的放射性監(jiān)測。</p><p>　　(4) 個人外照射劑量的測定：個人劑量是佩帶在身體適當部位，用來測量個人外照射劑量的儀器，有輕便、小型、容易使用和價格低廉等特點。</p><p>　　1.3 本設計的任務、內容和要求</p><p>　　本設計采用MSP430單片機對工作環(huán)境中的γ射線進行檢測的裝

50、置設計。其中包括了系統(tǒng)硬件設計和軟件設計。首先要查閱相關資料，學習MSP430單片機的軟硬件知識，設計硬件電路，然后學習C語言的相關知識，用C語言編制數(shù)據(jù)采集(計數(shù)器)、數(shù)碼顯示、鍵盤、參數(shù)設定、數(shù)據(jù)通訊(RS232)等應用程序，最后在IAR為MSP430設計的仿真工具上進行調試運行，完成設計。</p><p>　　第2章 放射性檢測儀器原理</p><p>　　2.1 放射性檢測儀器基本

51、原理</p><p>　　放射性檢測儀器種類很多，實際工作中，需根據(jù)監(jiān)測目的、試樣形態(tài)、射線類型、強度及能量等因素進行選擇。對放射性物質的活度或劑量進行測定時需要專用的放射性檢測儀器，表2-1中列舉了各種常用的放射性檢測器。</p><p>　　放射性檢測的基本原理是：利用射線與物質間的相互作用，這種作用包括電離、發(fā)光、熱效應、化學效應和能產生次級粒子的核反應等。最常用的檢測器有三類，即電

52、離型檢測器、閃爍檢測器和半導體檢測器。</p><p>　　表2-1 各種常用的放射性檢測器及其應用</p><p>　　2.2 電離型檢測器</p><p>　　電離型檢測器是利用射線通過氣體介質時使氣體發(fā)生電離的原理制成的探測器。應用氣體電離原理的檢測器又可分為電流電離室、正比計數(shù)管和蓋革計數(shù)管(GM管)三種。電流電離室是測量由電離作用而產生的電離電流，適用于

53、測量強放射性；正比計數(shù)管和蓋革計數(shù)管則是測量由每一入射粒子引起電離作用而產生的脈沖式電壓變化，從而對入射粒子逐個計數(shù)，它適合于測量弱放射性。以上三種檢測器之所以有不同的工作狀態(tài)和不同的功能，主要是由于對它們所施加的工作電壓不同，從而引起電離過程不同?，F(xiàn)將三種電離型檢測器分別介紹如下。</p><p>　　2.2.1 電流電離室</p><p>　　電流電離室通常用來研究帶電粒子所引起的總電

54、離效應，也就是測量輻射強度及其隨時間的變化；還可以制造成能監(jiān)測個人吸收劑量的劑量儀。由于這種類型的檢測器對任何電離都有響應，所以在甄別射線類型方面，它是無能為力的。由于電離電流十分微弱(通常在A左右或更小)，所以電流電離室還要同高倍數(shù)的電流放大器配合使用。</p><p>　　2.2.2 正比計數(shù)管</p><p>　　正比計數(shù)管檢測器廣泛用于α粒子和β粒子的計數(shù)，優(yōu)點是工作性能穩(wěn)定、本底

55、響應低。正比計數(shù)管給出的脈沖幅度正比于初級致電離粒子所消耗的能量，所以還可以用于能譜測量，但條件是初級粒子必須把其全部能量損耗在計數(shù)管的氣體之內。由于這個原因，正比計數(shù)管大多用于低能γ射線的能譜測量和鑒定放射性核素用的α射線的能譜測量。</p><p>　　一般的正比計數(shù)管由一圓柱金屬筒內安上一條金屬絲構成，筒內充甲烷(或氬)和碳氫化合物的氣體，充氣壓力和大氣壓一樣。兩極間電壓約為1500~5000V，在此電壓下

56、，能使由電離產生的電子在收集電極近處高速加速，并在前進途中進一步發(fā)生連續(xù)性的次級電離，使電流的放大倍數(shù)達到左右。由于輸出脈沖的大小正比于入射粒子的初始電離能，所以把這類檢測器定名為正比計數(shù)管。</p><p>　　2.2.3 蓋革(GM)計數(shù)管</p><p>　　蓋革計數(shù)管也稱蓋革謬勒計數(shù)管，是目前應用最為廣泛的放射性檢測器，它被普遍地用于檢測β射線和γ射線強度。該計數(shù)器對進入其靈敏區(qū)域

57、的粒子的有效計數(shù)率接近于100%；它的另一個工作特點是，對不同射線都給出大小相同的脈沖，因此不能用于區(qū)別不同的射線。在輻射監(jiān)測儀器中，可將它做成攜帶式的輻射指示儀或放射性污染監(jiān)測儀。</p><p>　　常見的蓋革計數(shù)管為一密閉的玻璃管(長約12cm，直徑約2.5cm)，中間一條細絲作為陽極，玻璃管內壁涂一層導電物質或另外放進一金屬圓筒作為陰極，蓋革計數(shù)管內充約相當于1/5atm(約20kPa)的惰性氣體氬，當氣

58、體受輻照電離后，在工作電壓下產生微弱電流，再將其放大~倍。管中還充有少量猝滅氣體(如乙醇、二乙醚、溴等)，其電離勢比氬氣低，作用是防止計數(shù)管在一次放電后發(fā)生連續(xù)放電。蓋革管的充氣氣壓小于1/4atm (約25kPa)，工作電壓從幾百伏特至1500伏特。它的工作特點是：不管入射粒子引起初級電離的離子數(shù)有多少，經(jīng)過氣體放大后，最后到達陽極的電子數(shù)都一樣，所以輸出脈沖高度也一樣。圖2-1所示是蓋革計數(shù)管用于測量射線強度的整套示意圖。</

59、p><p>　　圖2-1 蓋革計數(shù)館系統(tǒng)示意圖</p><p>　　為減小本底計數(shù)和達到防護目的，一般將計數(shù)管放在鉛或生鐵制成的屏蔽室中，其他部件裝配在一個儀器外殼內，合稱定標器。</p><p><b>　　2.3 閃爍檢測器</b></p><p>　　閃爍檢測器是利用射線與物質作用發(fā)生閃光的儀器。它具有一個閃爍體，當射

60、線進入其中是產生閃光，然后用光電倍增管將閃光訊號放大、記錄下來。</p><p>　　閃爍檢測器以其高靈敏度和高計數(shù)率的優(yōu)點而被用作測量α輻照強度、β輻照強度、γ輻照強度。由于它對不同能量的射線具有很高的分辨率，所以又可做譜儀使用。通過能譜測量，鑒別放射性核素，并且在適當?shù)臈l件，能夠定量的分析幾種放射性核素的混合物。譜圖中的每一個峰與某一特定核素相對應，從峰面積又可以量度該核素的存在量。閃爍檢測器的測量結果在量子

61、統(tǒng)計性的限度內有一定的重復性。此外，這種儀器還能測量照射量和吸收劑量。</p><p>　　閃爍檢測器的工作原理與以下三個過程相關聯(lián)：</p><p>　　(1) 射線使某些熒光體分子激發(fā)，當分子重返低能級時，即發(fā)出光子；</p><p>　　(2) 光電敏感物質受光后發(fā)出光電子；</p><p>　　(3) 光電子經(jīng)倍增放大后得到可測量的輸

62、出脈沖。</p><p>　　2.4 半導體檢測器</p><p>　　半導體檢測器的工作原理與電離型檢測器相似，但其檢測元件是固態(tài)半導體。粒子射入元件后，產生電子-空穴對，從而得到可測量的脈沖電流。半導體檢測器可用作測量α射線、β射線和γ射線的輻射。與前述兩類檢測器相比，在半導體檢測元件中產生電子-空穴對所需能量要小得多。例如，對硅半導體是3.6eV，對鍺半導體是2.8eV，而對NaI閃

63、爍探測體來說，從其中發(fā)出一個光電子平均能量約3000eV。也就是說，在同樣外加能量下，半導體中生成電子-空穴對數(shù)比閃爍探測器中生成的光電子數(shù)多1000倍。因此，前者輸出脈沖電流大小的統(tǒng)計漲落比較小，對外來射線能量有很好的分辨率，適宜于做能譜分析。其缺點是由于制造工藝等方面的原因，檢測靈敏區(qū)范圍較小。但由于其元件體積很小，較容易實現(xiàn)對組織中某點進行吸收劑量測定。</p><p>　　硅半導體檢測器可用于α計數(shù)和測定

64、α能譜及β能譜。對γ射線一般采用鍺半導體做檢測元件，因為鍺原子序數(shù)較大，對γ射線吸收效果更好。在鍺半導體單晶體中滲入Li制成鍺半導體元件，具有更優(yōu)越的檢測性能。因滲入的鋰不取代晶格中的原有原子，而是夾雜其間，從而大大增大了鍺的電阻率，即在探測γ射線時有較大的靈敏區(qū)域。應用這類檢測元件時，因為室溫下鋰容易逃逸，所以要在液氮下(-196℃)工作。</p><p><b>　　2.5 本章小結</b&g

65、t;</p><p>　　本章主要敘述了放射性檢測儀器的原理，并對常用的三類放射檢測儀器原理及其特點進行了詳細的敘述，即電離型檢測器、閃爍檢測器和半導體檢測器。其中電離型檢測器中，又重點介紹了電流電離室、正比計數(shù)管、蓋革(GM)計數(shù)管三種電離型檢測器，針對各種不同放射性檢測儀器的特點，本設計擬定采用蓋革(GM)計數(shù)管作為射線數(shù)據(jù)采集的傳感器。</p><p>　　第3章 MSP430單片機

66、原理</p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　3.1.1 單片機的概念及特點</p><p>　　將中央處理器、存儲器、I/O接口電路以及連接它們的總線都集成在一塊芯片上的計算機，即所謂的單片微型計算機，簡稱單片機。單片機在設計上主要突出了控制功能，調整了接口配置，在單一芯片上制成了結構完整的計算機，因此，單片機也

67、稱為微控制器(MCU)。</p><p>　　單片機具有如下特點：</p><p>　　(1) 小巧靈活、成本低、易于產品化，它能方便地組裝成各種智能式控制設備以及各種智能儀表。</p><p>　　(2) 面向控制，能針對性地解決從簡單到復雜的各類控制任務，因而能獲得最佳性價比。</p><p>　　(3) 抗干擾能力強，適應溫度范圍寬，在

68、各種惡劣環(huán)境下都能可靠地工作，這是其他機型無法比擬的。</p><p>　　(4) 可以很方便地實現(xiàn)多機和分布式控制，使整個系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。</p><p>　　3.1.2 MSP430系列單片機</p><p>　　TI公司的MSP430系列單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，其中包括一系列器件，它們針對不同的應用而由各種不同的模塊組成。這些微控制器

69、被設計為可用電池工作，而且可以有很長使用時間的應用。它們具有16位RISC結構，CPU中的16個寄存器和常數(shù)發(fā)生器使MSP430微控制器能達到最高的代碼效率；靈活的時鐘源可以使器件達到最低的功率消耗；數(shù)字控制的振蕩器(DCO)可使器件從低功耗模式迅速喚醒，在少于6us的時間內激活到活躍的工作方式。</p><p>　　MSP430系列單片機具有豐富的片內外設，有及廣闊的應用范圍。</p><p

70、>　　MSP430系列單片機具有以下一些共同的特點。</p><p><b>　　低電壓、超低功耗</b></p><p>　　MSP430系列單片機，在1.8~3.6V電壓、1MHz的時鐘條件下運行，耗電電流(在0.1~400uA之間)因不同的工作模式而不同；具有16個中斷源，并且可以任意嵌套，使用靈活方便；用中斷請求將CPU喚醒只要6us，可編制出實時性特別

71、高的源代碼；可將CPU置于省電模式，以用中斷方式喚醒程序。</p><p><b>　　強大的處理能力</b></p><p>　　MSP430系列單片機，為16位RISC結構，具有豐富的尋址方式(7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址)、簡潔的27條內核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算；還有高效的查表處理方法；有較高的處理速度，在

72、8MHz晶體驅動下，指令周期為125us。這些特點保證了可編制出高效率的源程序。</p><p><b>　　系統(tǒng)工作穩(wěn)定</b></p><p>　　上電復位后，首先由DCOCLK啟動CPU，以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起振及穩(wěn)定時間。然后軟件可設置適當?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊泶_定最后的系統(tǒng)時鐘頻率。如果晶體振蕩器在用作CPU時鐘MCLK時發(fā)生故

73、障，DCO會自動啟動，以保證系統(tǒng)正常工作；如果程序跑飛，可用看門狗將其復位。</p><p><b>　　豐富的片內外設</b></p><p>　　MSP430系列單片機的各成員都集成了較豐富的片內外設。它們分別是以下一些外圍模塊的不同組合：看門狗(WDT)、定時器A(Timer_A)、定時器B(Timer_B)、比較器、串口0、1(USART0、1)、硬件乘法器、

74、液晶驅動器、10位/12位ADC、14位ADC(ADC14)、端口0(P0)、端口1~6(P1~P6)、基本定時器(Basic Timer)。其中看門狗可以使程序失控時迅速復位；比較器進行模擬電壓的比較，配合定時器可以設計為A/D轉換器；定時器具有捕獲/比較功能，可用于事件計數(shù)、時序發(fā)生、PWM等；有的器件更具有兩個串口，可方便地實現(xiàn)多機通信等應用；具有較多的并行端口，最多可達到6×8條I/O口線，而且I/O口線具有中斷能力；

75、12/14位硬件A/D轉換器有較高的轉換速率，最高可達200kbps，能滿足大多數(shù)數(shù)據(jù)采集應用；能直接驅動液晶多達120段。MSP430系列單片機的這些片內外設為系統(tǒng)的單片解決方案提供了極大的方便。</p><p><b>　　方便高效的開發(fā)環(huán)境</b></p><p>　　目前MSP430系列有4種類型器件：OTP型、FLASH型、EPROM型和ROM型。這些器件的

76、開發(fā)手段不同。對于OTP型和ROM型的器件是用相對應的EPROM型器件作為開發(fā)片，或使用仿真器開發(fā)成功之后再燒寫掩膜芯片；而對于FLASH型則有十分方便的開發(fā)調試環(huán)境，因為器件片內有JTAG調試接口，還有可電擦寫的FLASH存儲器，因此采用先下載程序到FLASH內，再在器件內通過軟件控制程序的運行，由JTAG接口讀取片內信息供設計者調試使用的方法進行開發(fā)。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG調試器，而不需要仿真器和編程器。開發(fā)語言有匯

77、編語言和C語言。</p><p><b>　　六、工業(yè)級的產品</b></p><p>　　MSP430系列器件均為工業(yè)級的，運行環(huán)境溫度為-40~+85℃。</p><p>　　3.2 MSP430單片機結構</p><p>　　3.2.1 MSP430結構概述</p><p>　　MSP430

78、系列單片機基本結構如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1 MSP430系列單片機結構</p><p>　　從圖3-1中可以看出，MSP430系列單片機的結構具有以下明顯特征：</p><p>　　(1) 16位CPU通過總線連接到存儲器和外圍模塊。</p><p>　　(2) 直接嵌入仿真處理，具有JTAG接口。</p>

79、<p>　　(3) 多時鐘能夠降低功耗，多總線能夠降低噪聲。</p><p>　　(4) 16位數(shù)據(jù)寬度，數(shù)據(jù)處理更為有效。</p><p>　　MSP430系列單片機包含以下主要功能部件：</p><p>　　(1) CPU：MSP430系列單片機的CPU和通用微處理器基本相同，只是在設計上采用了面向控制的結構和指令系統(tǒng)。MSP430的內核CPU結構是

80、按照精簡指令集和高透明的宗旨而設計的，使用的指令有硬件執(zhí)行的內核指令和基于現(xiàn)有硬件結構的仿真指令。這樣可以提高指令執(zhí)行速度和效率，增強MSP430的實時處理能力。</p><p>　　(2) 存儲器：存儲程序、數(shù)據(jù)以及外圍模塊的運行控制信息。有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。對程序存儲器總是以字的形式取得代碼，而對數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)方式訪問。其中MSP430各系列單片機的程序存儲器有ROM、OTP、EPROM和FLASH

81、型。</p><p>　　(3) 外圍模塊：經(jīng)過MAB、MDB、中斷服務及請求線與CPU相連。MSP430不同系列產品所包含外圍模塊的種類及數(shù)目可能不同。它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時鐘模塊，看門狗，定時器A，定時器B，比較器A，串口0、1，硬件乘法器，液晶驅動模塊，模數(shù)轉換，數(shù)模轉換，端口，基本定時器，DMA控制器等。</p><p>　　3.2.2 MSP430CPU結構和特點&

82、lt;/p><p>　　MSP430系列單片機的CPU由一個l6位的ALU、16個寄存器和一套指令控制邏輯組成。</p><p>　　在l6個寄存器中，程序計數(shù)器PC、堆棧指針SP、狀態(tài)寄存器SR和常數(shù)發(fā)生器CGI、CG2這4個寄存器有特殊用途。除了R3和R2外，所有寄存器都可作為通用寄存器來用于所有指令操作。常數(shù)發(fā)生器是為指令執(zhí)行時提供常數(shù)的，而不是用于存儲數(shù)據(jù)的。對CGI、CG2訪問的尋址

83、模式可以區(qū)分常數(shù)的數(shù)據(jù)。</p><p>　　在CPU內部有一組l6位數(shù)據(jù)總線和l6位的地址總線；CPU運行正交設計、對模塊高度透明的精簡指令集；PC、SR和SP配合精簡指令組所實現(xiàn)的控制，使應用開發(fā)可實現(xiàn)復雜的尋址模式和軟件算法。</p><p>　　3.2.3 MSP430存儲器結構和地址空間</p><p>　　MSP430系列采用“馮-紐曼結構”。因此，RA

84、M、ROM和全部外圍模塊都位于同一個地址空間內，即用一個公共的空間對全部功能模塊進行尋址。支持外部擴展存儲器是將來性能增強的目標?，F(xiàn)以64KB的存儲空間為例說明MSP430的存儲器使用情況，如圖3-3所示。</p><p>　　MSP430不同系列器件的存儲空間分布有很多相同之處：</p><p>　　(1)中斷向量被安排在相同的空間：0FFE0~0FFFFH。</p>&l

85、t;p>　　(2)8位、16位外圍模塊占用相同范圍的存儲器地址。</p><p>　　(3)特殊功能寄存器占用相同范圍的存儲器地址。</p><p>　　(4)數(shù)據(jù)存儲器都從0200H處開始。</p><p>　　(5)程序存儲器的最高地址都是0FFFFH。</p><p>　　但是由于器件所屬型號的不同，存儲空間的分布也存在一些差異：

86、程序存儲器容量不同，所以起始地址也不同；僅FLASH型有信息存儲器和引導存儲器，而且不同器件它們的地址不同；數(shù)據(jù)存儲器的末地址不一樣，中斷向量和8位、16位外圍模塊的內容不同等。使用時請參見相關手冊。</p><p><b>　　一、數(shù)據(jù)存儲器</b></p><p>　　MSP430的數(shù)據(jù)存儲器是最靈活的地址空間，位于存儲器地址空間的0200H單元以上，這些存儲器一

87、般用于堆棧和變量，如存放經(jīng)常變化的數(shù)據(jù)：采集到的數(shù)據(jù)、輸入的變量、運算的中間結果等。</p><p><b>　　二、程序存儲器</b></p><p>　　程序存儲器FLASH是0FFFFH以下的一定數(shù)量的存儲空間，可存放系統(tǒng)程序或者應用程序及常數(shù)，可以避免斷電等意外情況而造成存儲的信息丟失。程序代碼必須偶地址尋址。程序代碼包括：中斷向量區(qū)、用戶程序代碼和系統(tǒng)引導程

88、序(FLASH型)。</p><p><b>　　三、外圍模塊寄存器</b></p><p>　　MSP430系列單片機內所有外圍模塊都可以用軟件訪問和控制，外圍模塊相關的控制寄存器和狀態(tài)寄存器都被安排在0000H~01FFH范圍的RAM中。MSP430可以像訪問普通RAM單元一樣對這些寄存器進行操作。這些寄存器也分為字節(jié)結構和字結構，因此，地址空間0100H~01F

89、FH留作安排字模塊，地址空間0010H~00FFH安排字節(jié)模塊，地址空間0000H~000FH保存特殊功能寄存器，如表3-1所示。特殊功能寄存器與外圍模塊的寄存器數(shù)量和MSP430的具體型號有關，它們離散地分布在0000H~01FFH范圍的地址空間中。訪問不被占用的內存單元也是沒有意義的，不能對其進行讀寫操作。這些暫時沒有被定義的RAM單元可用于TI后續(xù)的系統(tǒng)外圍模塊擴展。</p><p>　　表3-1 外圍模塊

90、空間分布</p><p><b>　　3.3 本章小結</b></p><p>　　本章主要介紹了MSP430單片機的一些基本概念以及特點，對MSP430單片機的結構進行了簡單敘述，初步的了解了MSP430單片機，其中MSP430單片機片內外設的原理及使用方法沒有在本章詳細敘述，如MSP430的各種I/O端口，各種定時器等等，在下一章硬件設計中將詳細敘述它們的原理及使

91、用方法。</p><p>　　第4章 有害射線監(jiān)測器的硬件設計</p><p>　　4.1 硬件原理框圖</p><p>　　本設計采用TI公司生產的MSP430系列單片機MSP430F4250型號單片機芯片作為核心控制芯片。其中主要硬件包括MSP430單片機、液晶顯示器、鍵盤、傳感器、上位機、時鐘芯片和通訊接口芯片MAX3222組成。其原理框圖如圖4-1所示。&l

92、t;/p><p>　　其中采集數(shù)據(jù)傳感器采用專用傳感器（蓋格管）檢測現(xiàn)場有害射線含量，鍵盤選擇獨立式按鍵結構，設置4個按鍵，分別為功能選擇鍵和數(shù)值設定鍵。其中功能選擇為工作模式、參數(shù)設置模式和報警模式。通訊接口芯片選用MAXIM公司生產的MAX3222型號芯片。</p><p>　　4.2 MSP430F4250簡介</p><p>　　MSP430F4250管腳布置如

93、圖4-2所示。</p><p>　　圖4-2 MSP430F4250管腳布置</p><p>　　其引腳功能如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 MSP430F4250引腳功能</p><p><b>　　續(xù)表1</b></p><p><b>　　續(xù)表2</b>&

94、lt;/p><p><b>　　4.3 I/O端口</b></p><p>　　在MSP430F4250這個型號的單片機中有P1、P2、P5和P6四個I/O端口。這四個端口都能用做輸入和輸出。但只有P1和P2口具有中斷能力，其每個引腳信號都可作為一個中斷源。</p><p>　　4.3.1 端口P1和P2</p><p>　

95、　P1和P2口有7個寄存器用于引腳控制。這些模塊寄存器位于低端地址，須用字節(jié)指令以絕對尋址模式訪問。P1和P2口的結構如圖4-3所示。</p><p>　　(1) P1DIR，P2DIR P1和P2端口方向選擇寄存器</p><p>　　相互獨立的8位分別定義了8個引腳的輸入/輸出方向。8位在PUC后都被復位。一般在使用端口時，都要先定義該寄存器，使引腳的輸入/輸出滿足設計者的要求。&l

96、t;/p><p>　　0：I/O引腳被切換成輸入模式；</p><p>　　1：I/O引腳被切換成輸出模式。</p><p>　　圖4-3 P1和P2口的結構</p><p>　　(2) P1IN，P2IN P1和P2端口輸入寄存器</p><p>　　輸入寄存器是CPU掃描I/O引腳信號的只讀寄存器。用戶不能對它寫入，

97、只能通過讀取該寄存器中內容知道I/O端口的輸入信號。此時引腳的方向必須選定為輸入。</p><p>　　(3) P1OUT，P2OUT P1和P2端口輸出寄存器</p><p>　　該寄存器為I/O端口的輸出緩沖寄存器。可用所有包含目的操作數(shù)的指令修改，以達到改變I/O口狀態(tài)的目的。在讀取時輸出緩存的內容與引腳方向定義無關。改變方向寄存器的內容，輸出緩存的內容不受影響。</p>

98、;<p>　　(4) P1IE，P2IE P1和P2端口中斷使能寄存器</p><p>　　P1和P2口的8個引腳都可能引起中斷事件的發(fā)生，每一個引腳都有一位用以控制該引腳是否使能中斷。P1IE和P2IE的各位定義如下：</p><p><b>　　0：禁止該位中斷；</b></p><p><b>　　1：允許該位中

99、斷。</b></p><p>　　(5) P1IES，P2IES P1和P2端口中斷觸發(fā)沿選擇寄存器</p><p>　　如果允許P1和P2口的某個引腳中斷，還須定義該引腳的中斷觸發(fā)沿。該寄存器的8位分別定義了P1和P2口的8個引腳的中斷觸發(fā)沿。</p><p>　　0：對應引腳由低到高的電平跳變(上升沿)使相應標志置位；</p><

100、;p>　　1：對應引腳由高到低的電平跳變(下降沿)使相應標志置位。</p><p>　　(6)P1IFG，P2IFG P1和P2端口中斷標志寄存器</p><p>　　該寄存器有8個標志位，標志相應引腳是否有待處理中斷的信息，即相應引腳是否有中斷請求。寄存器定義如下：</p><p><b>　　0：沒有中斷請求；</b></p&

101、gt;<p><b>　　1：有中斷請求。</b></p><p>　　(7) P1SEL，P2SEL P1和P2端口功能選擇寄存器</p><p>　　P1和P2兩端口還具有其他片內外設功能，為了減少引腳，將這些功能與芯片外的聯(lián)系通過復用P1和P2引腳的方式來實現(xiàn)。P1SEL和P2SEL用來選擇引腳的I/O端口功能與外圍模塊功能。</p>

102、<p>　　0：選擇引腳為I/O端口；</p><p>　　1：選擇引腳為外圍模塊功能。</p><p>　　4.3.2 端口P5和P6</p><p>　　端口P5和P6沒有中斷能力，其余功能同P1和P2，可以實現(xiàn)輸入/輸出功能和外圍模塊功能。除掉端口P1和P2與中斷相關的3個寄存器，端口P5和P6有4個寄存器供用戶使用。用戶可通過這4個寄存器對它們

103、進行訪問和控制。</p><p>　　每個端口的4個寄存器分別為：P5和P6端口方向選擇寄存器(PnDIR)，輸入寄存器(PnIN)，輸出寄存器(PnOUT)，功能選擇寄存器(PnSEL)。具體定義和用法同P1、P2端口。</p><p><b>　　4.4 定時器</b></p><p>　　定時功能模塊是MSP430應用系統(tǒng)中經(jīng)常用到的重要

104、部分，可用來實現(xiàn)定時控制、延遲、頻率測量、脈寬測量和信號產生、信號檢測等。此外還可以作為串行接口的可編程波特率發(fā)生器，在多任務的系統(tǒng)中用來作為中斷信號實現(xiàn)程序的切換。MSP430系列有豐富的定時器資源：看門狗定時器(WDT)，基本定時器(Basic Timer1)，定時器A(Timer_A)和定時器B (Timer_B)等。器件因系列不同可能包含這些模塊的全部或部分。這些模塊除了都具有定時功能外，各自還有一些特定用途，在應用中應根據(jù)需求

105、選擇多種定時器模塊。本設計用到的定時器有看門狗定時器(WDT)和定時器A(Timer_A)，所以下面簡單介紹一下這兩個定時器。</p><p>　　4.4.1 看門狗定時器(WDT)</p><p>　　看門狗定時器(WDT)實質上是一個定時器，其主要功能是：當程序發(fā)生故障時能使受控系統(tǒng)重新啟動。如果WDT超過所定時的時間，即發(fā)生系統(tǒng)復位。如果系統(tǒng)不需要看門狗功能，也可將它當定時器使用，當

106、到達WDT所定時的時間能產生中斷。WDT有如下特性：</p><p>　　(1) 其主體是一個16位計數(shù)器；</p><p>　　(2) 需要口令才能對其操作；</p><p>　　(3) 有看門狗和定時器兩種模式；</p><p>　　(4) 有8種可選的定時時間。</p><p>　　WDT有一個專門的控制寄存器W

107、DTCTL，WDTCTL由兩部分組成：高8位被用作口令，低8位是對WDT操作的控制命令。要寫入操作WDT的控制命令，出于安全原因必須先正確寫入高字節(jié)看門狗口令?？诹顬?AH，如果口令寫錯將導致系統(tǒng)復位。讀WDTCTL時，不需要口令。可直接讀取地址120H中的內容，讀出數(shù)據(jù)低字節(jié)為WDTCTL的值，高字節(jié)始終為69H。WDTCTL除了看門狗定時器的控制位之外，還有兩個位用于設置NMI引腳功能。</p><p>　　

108、下面是WDTCTL寄存器各位的定義：</p><p>　　IS0，IS1 選擇看門狗定時器的定時輸出。其中T是WDTCNT的輸入時鐘源周期。</p><p><b>　　0：T×；</b></p><p><b>　　1：T×；</b></p><p><b>　　2：

109、T×；</b></p><p><b>　　3：T×。</b></p><p>　　SSEL 選擇WDTCNT的時鐘源。</p><p><b>　　0：SMCLK；</b></p><p><b>　　1：ACLK。</b></p>

110、<p>　　由IS0、IS1及SSEL 3位便可確定WDT定時時間，因此通過軟件對計數(shù)器設置不同的初始值就可實現(xiàn)不同時間的定時。與其他定時器不同之處在于，WDT最多只能定時8種和時鐘源相關的時間。</p><p>　　CNTCL 當該位為1時，清除WDTCNT。</p><p>　　TMSEL 工作模式選擇。</p><p><b>　　0：

111、看門狗模式；</b></p><p><b>　　1：定時器模式。</b></p><p>　　NMI 選擇/NMI引腳功能，在PUC后被復位。</p><p>　　0：/NMI引腳為復位端；</p><p>　　1：/NMI引腳為邊沿觸發(fā)的非屏蔽中斷輸入。</p><p>　　NMI