课赛结合总结报告
————基于MSP430系列MCU的应用电路设计
科技竞赛是检验学生能力的有效手段。为了拓宽学生的视野，增加学生工程实践能力，本学期我们结合课程《电子系统设计》这门课，为学生开展了课赛结合的训练。通过课赛结合和以赛促教的方式，促进了教学内容与竞赛项目的融合，促进了教学评价与竞赛评价的融合，实现教学过程与竞赛过程相融合，实现教学资源与竞赛资源相融合。
此次课赛结合项目以电子系统综合设计为导向，通过每周的训练，让学生初步掌握MSP430系列单片机的组成原理及应用方法，通过C语言的编程，训练学生开发430系列单片机的方法和手段，在此基础上学生以组为单位以竞赛的形式设计自己的电路并组装调试，最后写出设计报告并答辩。
按照课程教学大纲要求，首先完成MSP430微控制器的开发环境和内部功能模块应用的讲授；指导学生完成显示电路、按键电路、计数/定时器模块、模拟/数字转换等模块的实际使用。接下来指导学生基于MSP430微控制器，完成一个应用系统的设计、组装和调试。最后组织所有的参课学生，进行一次电子电路制作竞赛。竞赛的目的在于鼓励学生创新，要求一组同学在给定时间完成作品，并通过验收，提交设计报告并进行答辩。教师根据学生提交应用系统的设计报告，对学生所完成课赛作品的工作原理、设计过程进行相关提问；并通过学生演示课赛作品的功能，按照完成的功能、电路组装工艺和电路工作情况等方面给出成绩。
电子线路的功能是完成信号的产生、传输和处理。按照信号的特点，电子线路可以被划分为处理连续信号的模拟电路和处理离散信号的数字电路。相对于模拟电路，数字电路具有许多优点。首先，在数字系统中信号电压的准确值并不很重要，只要电压的变化不至于影响到对高、低电平的判定，这个变化就可以忽略不计，因此数字电路具有较好的抗干扰能力；其次，整个系统的准确度和精度容易保持一致，这是因为数字信号在处理过程中不会降低精度，而模拟信号在处理过程中会受到电路元器件参数的改变以及环境变化的影响；再者，数字信号存储方便、对它的处理过程容易通过编程来实现；最后，在许多情况下，完成同样功能的数字系统比相应的模拟系统便宜。
当前，常用的数字逻辑器件类型包括标准逻辑器件（例如74系列器件）、可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，PLD）和微控制器（Microcontroller，MCU）。标准逻辑器件在集成度方面属于中小规模集成电路，它的种类包括各种逻辑门、触发器、译码器、多路选择器和计数器等芯片。这些器件的集成度较低，采用它们设计的数字系统需要较多的器件，这就使得电路连线复杂，系统的可靠性降低。标准逻辑器件芯片的功能确定，修改系统设计必须通过对电路重新设计和组装来实现，这就使得设计灵活性低。可编程逻辑器件（PLD）可以认为是对标准逻辑器件的直接升级。一块可编程逻辑器件芯片内部集成了非常多的逻辑门和触发器，使得单一芯片具有实现一个应用系统所需要的逻辑资源，从而减少了应用系统中使用器件的数量，提高了系统的可靠性。可编程逻辑器件芯片内部逻辑资源的连接不需要手工进行，用户只需要使用计算机编写设计文件，然后完成设计文件到目标芯片的传输。可编程逻辑器件在下载设计文件以后，在它的内部将形成对应的硬件电路。需要更改设计要求时，只需重新编写设计文件，再次向芯片下载设计文件。不需要更改，或者较少地需要更改电路连线，从而使得设计灵活性得到提高。微控制器（MCU），也被称为单片机，可以被认为在其内部集成了许多完成算术运算和逻辑运算等功能的逻辑电路模块。微控制器的每一条汇编指令对应一个逻辑电路模块。微控制器依靠所运行的程序来完成工作。这个程序是设计者对微控制器的一组完整的指令，指令告诉微控制器其操作的每一步应该去调用什么逻辑电路模块，以及如何调用这个逻辑电路模块。这些指令以二进制代码的形式存储在存储器中，微控制器从存储器中一次读取一条指令代码，并完成由指令代码指定的操作。
德州仪器（TEXAS INSTRUMENTS，TI）公司生产的MSP430TM系列微控制器（MCU）是一种基于精简指令集处理器（Reduced Instruction Set Computing，RISC）的16位混合信号处理器。芯片内部集成有模拟/数字转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）和数字/模拟信号转换器（Digital-to-Analog Converter，DAC），这就使得它不仅能够接收和输出数字信号，而且也能够接收和输出模拟信号，因此称作为混合信号处理器。TI公司同时还提供MSP430系列微控制器开发平台。开发平台的软件包括Code ComposerTM Studio开发软件和Embedded Workbench for MSP430开发软件，这两种开发软件都可以从TI公司的网站下载免费的代码限制版。TI公司也提供多种支持程序调试的硬件开发电路板，其中的LaunchPad（MSP-ESP430G2）开发套件专门提供给高校的学生使用。
本次课赛结合项目，就是基于MSP430系列微控制器，在完成MSP430微控制器的开发环境和内部功能模块讲授的基础上，指导学生完成显示电路、按键电路、计数/定时器模块、模拟/数字转换等模块的实际使用，最后指导学生完成一个应用系统的设计、组装和调试并给出成绩。通过本次课赛结合的训练，将科技竞赛覆盖到全体学生，为没有机会参加大学生电子设计竞赛的学生提供了一次理论与实践相结合的机会，从中获取工程设计的经历，调动了学生学习的积极性，强化了学生工程实践能力。在课程竞赛的基础上选拔参加校级以上的竞赛学生，鼓励更多的优秀学生脱颖而出，为全面提升人才培养质量、建设高水平邮电大学作出自己的贡献。
王涛
2020.12.20
