12位D／A轉換模塊：與較早推出的型號相比，MSP430F15／16x系列單片機新增了雙12位的D／A轉換器，D／A轉換器主要用于將單片機的數字量輸出轉化為實際的模擬量以控制外接器件。此D／A轉換器在使用過程中可以設置成8位或12位轉換模式。在理想情況下，選擇8位轉換模式時，分辨率為1／256；選擇12位時，分辨率高達1／4 096。D／A轉換器在定時器Timer_A的配合下完成控制信號的輸出。

定時器Timer_A模塊：MSP430F157單片機的定時器是16位計數器，具有四種工作模式：停止模式、增計數模式、連續(xù)計數模式和增／減計數模式。通過設置相應的定時器A寄存器可以選擇四種模式之一。而且Timer_A有兩個中斷向量，即CCR0中斷向量和TAIV中斷向量，其中CCR0是單源中斷向量，具有最高優(yōu)先級；TAIV是多源中斷向量，優(yōu)先級較低。在本系統(tǒng)中選擇增計數模式，利用CCR0設置定時器的中斷頻率，控制采樣時間。

控制原理：當諧振腔由失諧狀態(tài)變化到諧振狀態(tài)時，輸出功率驟降為零，輸出失諧零信號，這時將得到一個從“1”到“0”的下降沿，使單片機的Timer_A停止計數，輸出保持不變，直到濕度發(fā)生變化，諧振腔由諧振狀態(tài)到失諧狀態(tài)，產生“0”到“1”的上升沿，這時Timer_A開始計數。當計數到CCR0時，發(fā)送中斷標志，啟動D／A轉換．如果得到新數據設置一個標志位通知主程序，再等待下個信號的到來。

3.2 器件選擇

MSP430F157的工作電壓為3.3 V，現有的開關電源無法提供，另外考慮到系統(tǒng)要求電源具有穩(wěn)壓功能和紋波小、硬件系統(tǒng)功耗低等特點，因此電源部分采用TI公司的。TPS76033或者LM1117。這兩款器件都能很好地滿足硬件系統(tǒng)要求，此外，都具有很小的封裝。能夠有效地節(jié)約PCB面積。

在單片機系統(tǒng)中，單片機需要復位電路，復位電路可以采用RC電路也可以采用復位器件。RC復位電路成本低，但可靠性不高；而復位器件則具有很高的可靠性。為了保證復位電路的可靠性，該系統(tǒng)采用復位器件MAX809STR實現復位電路。

溫度測量電路由XTR101器件實現。XTR101是一款精密、低漂移的雙線變送器，可以將微弱的電壓信號放大并變換成4 mA～20 mA的電流信號后，遠距離傳送。它是由精密的1 mA電流源組成，XTR101的失調電壓為30μV，溫漂為0.75μV／℃，非線性度為0.01％。

頻率測量電路：為了簡化電路，提高集成度，系統(tǒng)頻率測量部分采用CPLD實現。

4 軟件設計

MSP430系列單片機的代碼存儲空間從1 kB至60 kB不等。當程序量大于8 kB時，使用匯編語言會使軟件設計工作的效率大大降低。用C語言實現系統(tǒng)的應用軟件開發(fā)，可以大大提高開發(fā)調試工作效率；同時，所產生的文檔資料也容易理解，便于移植。適用于MSP430系列的C語言與標準C語言兼容性強。選用美國IAR公司提供的集成調試環(huán)境IAR Embedded Workbench和C語言C-SPY調試器作為開發(fā)平臺。它是一種開發(fā)不同目標處理器應用程序的靈活方便的集成環(huán)境，提供了友好的用戶界面和強大的調試環(huán)境，便于開發(fā)MSP430系列單片機的應用程序。MSP430系列單片機可以利用Workbench，直接下載至片內Flash內存脫機運行。調試過程中可以在上層軟件中看到各寄存器的內容并在線修改，支持單步運行，可以在線觀察定義的各個變量實時值。采用把所有相關文件放入一個項目中的組織方式，編譯運行時軟件會自動將文件按內在聯(lián)系自動組合在一起，支持C語言編程。系統(tǒng)軟件設計流程如圖2所示。