直流电机驱动指导讲义.doc

1 硬件课程设计讲义硬件课程设计讲义 一 设计题目 基于 MSP430 单片机的小直流电机控制器设计 2 二 MSP430F413 单片机硬件结构及其程序设计方法 2 1 MSP430F413 单片机硬件结构 2 MSP430F413 单片机硬件结构框图 2 MSP430F413 单片机引脚图 3 16 位 CPU 3 片内存储器 4 MSP430F413 单片机片内外设控制字 4 2 MSP430F413 最小系统的设计方法 6 3 MSP430F413 单片机寻址方式和指令 7 寻址方式 7 指令概述 7 4 LCD 驱动电路和显示程序 8 MSP430F413 液晶显示驱动电路 9 液晶屏外形图及段位表 9 液晶屏七段译码表 10 液晶显示程序 10 5 MSP430F413 单片机程序设计方法 11 三 直流小电机转向控制和转速控制方法 12 1 直流小电机转向控制原理和电路设计 12 2 小直流电机转向控制和转速控制原理和电路设计 13 3 基于 MSP430 单片机的小直流电机控制器电路设计 13 四 软件程序设计和调试 14 1 建立 MSP430 汇编源文件和项目文件 14 2 建立编译和连接路径 17 3 MSP430 开发工具连接方法 19 4 编译和调试程序 20 2 硬件课程设计讲义硬件课程设计讲义 自动化系电工电子教研室 刘刚 2005 11 6 一 设计题目 基于一 设计题目 基于 MSP430 单片机的小直流电机控制器设计单片机的小直流电机控制器设计 基于 MSP430 单片机的小直流电机控制器硬件结构框图 二 二 MSP430F413 单片机硬件结构及其程序设计方法单片机硬件结构及其程序设计方法 1 MSP430F413 单片机硬件结构单片机硬件结构 MSP430F413 单片机硬件结构框图 3 MSP430F413 单片机引脚图 16 位 CPU MSP430 CPU 具有一个 16 位的精简指令计算机结构 对应用是高度透明的 所有的操 作 除了程序流程指令 都是通过源操作数的 7 种寻址模式和目标操作数的 4 种寻址模式 的组合对寄存器操作进行的 CPU 集成了 16 个寄存器 减小了指令执行时间 寄存器到寄存器操作的执行时间是一 个 CPU 周期 其中 4 个寄存器用作特殊用途 一个是程序计数器 一个堆栈指针 一个状 态寄存器和一个常数发生器 其余寄存器都可以用作通用寄存器 外围模块通过数据 地 址和控制总线与 CPU 相连 通过所有存储器操作指令对它们进行控制操作 4 片内存储器 MSP430F413 单片机片内外设控制字 例 1 看门狗定时器 看门狗定时器 WDT 的主要功能是在软件发生问题之后执行一次重启动 使用时对 WDT 设置间隔定时时间 程序正常工作时 在间隔定时未到之前 清零 WDT 重新计时 无时间到的复位信号 程序发生问题时 无法清零 WDT 间隔时间到后 WDT 产 生复位信号 MSP430 看门狗定时器 WDT 是带有中断和复位功能的 16 位增计数器 工作方式由 WDTCTL 寄存器内容决定 MSP430 看门狗定时器 WDT 模块用作定时器时 产生中断信号而不产生复位信号 WDT 的控制寄存标号 地址和控制字如下所示 define WDTCTL 0 x0120 sfrw WDTCTL WDTCTL ACLK 32 768KHz 定时器模式 define WDT ADLY 1000 WDTPW WDTTMSEL WDTCNTCL WDTSSEL TACLK 2POWER15 1000ms define WDT ADLY 250 WDTPW WDTTMSEL WDTCNTCL WDTSSEL WDTIS0 TACLK 2POWER1 3 250ms define WDT ADLY 16 WDTPW WDTTMSEL WDTCNTCL WDTSSEL WDTIS1 TACLK 2POWER9 16ms define WDT ADLY 1 9 WDTPW WDTTMSEL WDTCNTCL WDTSSEL WDTIS1 WDTIS0 TACLK 2POWER6 1 9ms define 定义一个在整个文件中都有效的值 sfrw 寄存器类型的字 例 2 输入输出端口 5 P1 P2 输入输出端口 分别有 7 个寄存器控制端口操作 字节操作 控制寄存标号 地址和控制字如下所示 P1IN 0 x0020 Port 1 Input 输入寄存器 只读 P1OUT 0 x0021 Port 1 Output 输出缓存寄存器 P1DIR 0 x0022 Port 1 Direction 方向寄存器 0 I O 引脚为输入 1 I O 引脚为输出 P1IFG 0 x0023 Port 1 Interrupt Flag 中断标志寄存器 0 没有中断申请 1 有中断申请 P1IES 0 x0024 Port 1 Interrupt Edge Select 中断触发沿选择寄存器 0 上升沿相应中断标志置位 1 下降沿相应中断标志置位 P1IE 0 x0025 Port 1 Interrupt Enable 中断使能寄存器 0 禁止该位中 断 1 允许该位中断 P1SEL 0 x0026 Port 1 Selection 端口选择寄存器 0 引脚为 I O 功能 1 引脚为外围模块功能 P2 各寄存器定义与 P1 完全相同 P2IN 0 x0028 Port 2 Input P2OUT 0 x0029 Port 2 Output P2DIR 0 x002A Port 2 Direction P2IFG 0 x002B Port 2 Interrupt Flag P2IES 0 x002C Port 2 Interrupt Edge Select P2IE 0 x002D Port 2 Interrupt Enable P2SEL 0 x002E Port 2 Selection P3 P4 P5 和 P6 分别由 4 个寄存器控制端口操作 不具备中断功能 控制寄存标号 地址和控制字如下所示 P3IN 0 x0018 Port 3 Input 输入寄存器 只读 P3OUT 0 x0019 Port 3 Output 输出缓存寄存器 P3DIR 0 x001A Port 3 Direction 方向寄存器 0 I O 引脚为输入 1 I O 引脚为输出 P3SEL 0 x001B Port 3 Selection 端口选择寄存器 0 引脚为 I O 功能 1 引脚为外围模块功能 P4 P5 和 P6 各寄存器定义与 P3 完全相同 P4IN 0 x001C Port 4 Input P4OUT 0 x001D Port 4 Output P4DIR 0 x001E Port 4 Direction P4SEL 0 x001F Port 4 Selection P5IN 0 x0030 Port 5 Input P5OUT 0 x0031 Port 5 Output P5DIR 0 x0032 Port 5 Direction 6 P5SEL 0 x0033 Port 5 Selection P6IN 0 x0034 Port 6 Input P6OUT 0 x0035 Port 6 Output P6DIR 0 x0036 Port 6 Direction P6SEL 0 x0037 Port 6 Selection 例 3 基本定时器 具有定时功能 能向其他外围模块 如 LCD 控制 提供低频信号 控制寄存标号 地 址和控制字如下所示 BTCTL 0 x0040 Basic Timer Control BT fLCD DIV32 0 x00 fLCD fACLK 32 default BT fLCD DIV64 BTFRFQ0 fLCD fACLK 64 BT fLCD DIV128 BTFRFQ1 fLCD fACLK 128 BT fLCD DIV256 BTFRFQ1 BTFRFQ0 fLCD fACLK 256 2 MSP430F413 最小系统的设计方法最小系统的设计方法 MSP430F413 最小系统电路图 7 3 MSP430F413 单片机寻址方式和指令单片机寻址方式和指令 寻址方式 MSP430 指令的寻址方式包括 寄存器寻址 索引 变址 寻址 符号寻址 绝对寻 址 间接寻址 间接自动增量寻址和立即寻址 这七种方式均可用于源操作数 而可用于 目的操作数的寻址方式包括 寄存器寻址 索引 变址 寻址 符号寻址和绝对寻址方式 指令格式 指令助记符 源操作数 目标操作数 注解 寄存器寻址 MOV Rs Rd 寄存器内容是操作数 索引 变址 寻址 MOV x Rn y Rm Rn x y Rm 指向操作数 符号寻址 MOV EDE TON1 EDE TON1指向操作数 绝对寻址 MOV ADD B src dst src dst dst AND W AND B src dst src and dst dst 0 BIC W BIC B src dst not src and dst dst BIS W BIS B src dst src or dst dst BIT W BIT B src dst src and dst 0 CALL dst PC 2 堆栈 dst PC CLR W CLR B dst 清除目的操作数 CMP W CMP B dst dst src 8 DADD W DADD B src dst src dst C dst 十进制 DEC W DEC B dst dst 1 dst DECD W DECD B dst dst 2 dst DINT 禁止中断 EINT 使能中断 JEQ JZ 标号 零位被置时转移到标号语句 JMP 标号 无条件转移到标号语句 MOV W MOV B src dst src dst NOP 空操作 POP W POP B dst 项目从堆栈弹出 SP 2 SP PUSH W PUSH B src SP 2 SP src SP RETI 从中断返回 TOS SR SP 2 SP TOS PC SP 2 SZP RET 从子程序返回 TOS SR SP 2 SP RLA W RLA B dst 算术左移 RLC W RLC B dst 带进位位左移 SUB W SUB B src dst dst not src 1 dst SUBC W SUBC B src dst dst not src C dst 注状态位中 表示影响 表示不影响 0 表示清零 1 表示置位 4 LCD 驱动电路和显示程序驱动电路和显示程序 液晶驱动的基本原理 反射环境光线 等效电容极板 驱动需加交流信号 功耗低 采用 4MUX 驱动 1 4 占空比 1 4 偏压 时 使用 4 个引脚作为液晶的公共端 COM0 COM3 段码显示器引脚数与段数的关系是 段数 引脚数 4 4 例 24 引脚液晶屏 可显示 80 段 10 位带小数点的数字 偏压由外接分压电阻 R9 R10 R11 产生 9 MSP430F413 液晶显示驱动电路 液晶屏外形图及段位表 10 液晶屏七段译码表 ORG 0FFC0h Tablcd 1 DB 0d7h 06h 0e3h 0a7h 0 1 2 3 的七段码 DB 036h 0b5h 0f5h 07h 4 5 6 7 的七段码 DB 0f7h 0b7h 077h 0f4h 8 9 A B 的七段码 DB 0d1h 0e6h 0f1h 071h C D E F 的七段码 液晶显示程序 Display mov b LCDM10 r14 清显示屏 mov b 0ah r5 display 7 mov b 00h 0 r14 dec b r14 dec b r5 jnz display 7 display 0 显示时分秒 mov b call display b dec b r14 mov b call display b dec b r14 mov b call display b ret display b mov b r15 r13 显示 XX 11 rra b r13 rra b r13 rra b r13 rra b r13 and b 0fh r13 mov b Tablcd 1 r13 0 r14 dec b r14 mov b r15 r13 and b 0fh r13 mov b Tablcd 1 r13 0 r14 dec b r14 ret display a mov b r15 r13 显示 XX rra b r13 rra b r13 rra b r13 rra b r13 and b 0fh r13 mov b Tablcd 1 r13 0 r14 dec b r14 mov b r15 r13 and b 0fh r13 mov b Tablcd 2 r13 0 r14 dec b r14 ret 5 MSP430F413 单片机程序设计方法单片机程序设计方法 最小监控程序实例 include msp430 x41x h 主循环程序 ORG 0E000h Reset mov w 0300h SP 初始化堆栈指针 call Setup 初始化设置 Mainloop bis w LPM3 SR CPU 进入低功耗模式 3 jmp Mainloop 再次进入省电模式 初始化程序 Setup mov b SCFQ 4M 设置主时钟为 4MHz mov w WDT ADLY 1000 初始化看门狗定时 1000ms bis b WDTIE 允许看门狗中断 eint 开中断 mov b BT fLCD DIV32 设置基本定时器 mov b 0fch 设置 LCD 的 Rx 和 COMx 输 12 mov b LCDON LCD4MUX LCDP1 设置 LCD 的工作模式 ret 中断定时 显示程序 ORG 0FC00h WDTint bis b WDTIE 允许看门狗中断 call Display 调显示程序 eint 开中断 reti 中断返回 中断向量表 RSEG INTVEC DW WDTint 0FFF4h 看门狗中断服务地址 DW Reset 0FFFEh 启动后第一条指令地址 三 直流小电机转向控制和转速控制方法三 直流小电机转向控制和转速控制方法 1 直流小电机转向控制原理和电路设计 直流小电机转向控制原理和电路设计 13 2 小直流电机转向控制和转速控制原理和电路设计 小直流电机转向控制和转速控制原理和电路设计 3 基于 基于 MSP430 单片机的小直流电机控制器电路设计单片机的小直流电机控制器电路设计 14 四 软件程序设计和调试四 软件程序设计和调试 1 建立 建立 MSP430 汇编源文件和项目文件汇编源文件和项目文件 图 4 1图 4 2 图 4 3 图 4 4 15 图 4 5 16 17 2 建立编译和连接路径 建立编译和连接路径 18 进入路竞选择窗口后 首先选择软件所在盘 接下来逐级选择打开如下所述文件