直流电机驱动指导讲义.doc

1、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21MSP430F413单片机硬件结构2MSP430F413单片机硬件结构框图：2MSP430F413单片机引脚图：316位CPU3片内存储器4MSP430F413单片机片内外设控制字42MSP430F413最小系统的设计方法63MSP430F413单片机寻址方式和指令7寻址方式7指令概述74LCD驱动电路和显示程序8MSP430F413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105MSP430F413单片机程序设计方法11三、直流小

2、电机转向控制和转速控制方法121直流小电机转向控制原理和电路设计122小直流电机转向控制和转速控制原理和电路设计133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141建立MSP430汇编源文件和项目文件142建立编译和连接路径173MSP430开发工具连接方法194编译和调试程序20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MSP430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、MSP430F413单片机硬件结构及其程序设计方法1MSP430F413单片机硬件结构MSP430F41

3、3单片机硬件结构框图：MSP430F413单片机引脚图：16位CPUMSP430 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。 片内存储器MSP430F41

4、3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：/*#defineWDTCTL_ 0x0120sfrwWDTCTL=WDTCTL_

5、;/*ACLK=32.768KHz定时器模式*/#defineWDT_ADLY_1000WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL/*TACLK*2POWER15=1000ms*/#defineWDT_ADLY_250WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS0/*TACLK*2POWER13=250ms*/#defineWDT_ADLY_16WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTCL+WDTSSEL+WDTIS1/*TACLK*2POWER9=16ms*/#defineWDT_ADLY_1_9WDTPW+WDTTMSEL+WDTCNTC

6、L+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 (0x0020) /* Port 1 Input */输入寄存器，只读。P1OUT (0x0021) /* Port 1 Output */输出缓存寄存器。P1DIR (0x0022) /* 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

7、(0x0023) /* 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 (0x0024) /* 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 (0x0025) /* 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 (0x0026) /* 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

8、相同。P2IN (0x0028) /* Port 2 Input */P2OUT (0x0029) /* Port 2 Output */P2DIR (0x002A) /* Port 2 Direction */P2IFG (0x002B) /* Port 2 Interrupt Flag */P2IES (0x002C) /* Port 2 Interrupt Edge Select */P2IE (0x002D) /* Port 2 Interrupt Enable */P2SEL (0x002E) /* Port 2 Selection */*P3，P4，P5和P6分别由4个寄存器控制端

9、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 (0x0018) /* Port 3 Input */输入寄存器，只读。P3OUT (0x0019) /* Port 3 Output */输出缓存寄存器。/P3DIR (0x001A) /* 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 (0x001B) /* 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 (0x001C) /* Port 4 Inpu

10、t */P4OUT (0x001D) /* Port 4 Output */P4DIR (0x001E) /* Port 4 Direction */P4SEL (0x001F) /* Port 4 Selection */P5IN (0x0030) /* Port 5 Input */P5OUT (0x0031) /* Port 5 Output */P5DIR (0x0032) /* Port 5 Direction */P5SEL (0x0033) /* Port 5 Selection */P6IN (0x0034) /* Port 6 Input */P6OUT (0x0035) /

11、* Port 6 Output */P6DIR (0x0036) /* Port 6 Direction */P6SEL_ (0x0037) /* 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 (0x0040) /* Basic Timer Control */BT_fLCD_DIV32 (0x00) /* fLCD = fACLK:32 (default) */BT_fLCD_DIV64 (BTFRFQ0) /* fLCD = fACLK:64 */BT_fLCD_DIV

12、128 (BTFRFQ1) /* fLCD = fACLK:128 */BT_fLCD_DIV256 (BTFRFQ1+BTFRFQ0) /* fLCD = fACLK:256 */*2MSP430F413最小系统的设计方法MSP430F413最小系统电路图：3MSP430F413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。

13、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 &MEM, &TCDAT ； MEM, TCDAT是操作数的绝对地址。间接寻址： MOV Rn, y(Rm)； Rn 用作指向操作数的指针。间接自动增量： MOV Rn+, Rm ； Rn 用作指向操作数的指针,其后Rn 被增量立即数寻址： MOV #x, TON1 ；立即数x 本身就是操作数。Rn、Rm中n、m=415 ，Rs 源寄存器， Rd 目标寄存器。

14、寻址方式操作举例：寄存器寻址：MOV R10, R11； R10 R11索引寻址：MOV 2(R5), 6(R6) ；M(2+R5) M(6+R6)符号寻址：MOV EDE, TON1； M(EDE) M(TON1)绝对寻址：MOV &MEM, &TCDAT； M(MEM) M(TCDAT)间接寻址：MOV R10, Tab(R6)； M(R10) M(Tab+R6)间接自动增量：MOV R10+, R11； M(R10) R11，R10+2 R10立即数寻址：MOV #0AAH, TON1 ；#0AAH M(TON1)指令概述MSP430系列单片机共有 51 条指令汇编语言指令，概述如下：状

15、 态 位操 作 码 操 作 V N Z CADD.W; 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 - - - -CL

16、R.W;CLR.B dst 清除目的操作数 - - - -CMP.W;CMP.B dst dst src * * * *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, ds

17、t 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 - SPTOS - 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

18、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。4LCD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（COM0COM3）。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

19、生。MSP430F413液晶显示驱动电路液晶屏外形图及段位表液晶屏七段译码表 ORG 0FFC0hTablcd_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

20、 jnz display_7 display_0: ;显示时分秒 mov.b &0202h,r15 ; call #display_b ; dec.b r14 ; mov.b &0201h,r15 ; call #display_b ; dec.b r14 ; mov.b &0200h,r15 ; call #display_b ; ret ; display_b: 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) ; d

21、ec.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

22、 ; ret ; 5MSP430F413单片机程序设计方法最小监控程序实例：#include msp430x41x.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,&SCFQCTL ;设置主时钟为4MHz mov.w #WDT_ADLY_1000,&WDTCTL ;初始化看门狗定时1000ms bis.b #WDTIE,

23、&IE1 ;允许看门狗中断 eint ;开中断 mov.b #BT_fLCD_DIV32,&BTCTL ;设置基本定时器 mov.b #0fch,&P5SEL ;设置LCD的Rx和COMx输 mov.b #LCDON+LCD4MUX+LCDP1,&LCDCTL;设置LCD的工作模式 ret ; ;中断定时,显示程序: ORG 0FC00h ;WDTint: bis.b #WDTIE,&IE1 ;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

24、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1直流小电机转向控制原理和电路设计2小直流电机转向控制和转速控制原理和电路设计3基于MSP430单片机的小直流电机控制器电路设计四、软件程序设计和调试1建立MSP430汇编源文件和项目文件图4.1 图4.2 图4.3 图4.4 图4.5 2建立编译和连接路径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夹：Program fileIAR Systemsew23430icc430，将会出现下图所示文件选择窗口，编译汇编语言选择msp430F413A；使用C语言选择msp430F413C。

25、选择仿真工具：Simlator由系统机仿真；Flash Emulation Tool下载到芯片仿真。3MSP430开发工具连接方法采用隔离型仿真器将PC机与目标系统连接，如下图所示。使用IAR Systems软件将目标程序下载到目标系统中，或在PC机上仿真运行，或拔下仿真器让系统实时运行。 原理说明： 隔离型仿真器内部是通过两片ISO150AU隔离连接器，来完成PC主机与MSP430目标系统板之间的供电系统的电隔离，以避免PC主机与MSP430目标系统板由于供电电平不一致而损坏仿真器，从而对主机和仿真器起到了安全保护作用。该仿真器特别适用于用户开发的目标板采用220V交流供电系统供电、数据采集的产品开发、在线仿真、调试等工作。仿真器（FET）的硬件安装： 仿真器通过25-pin芯电缆线与计算机并口连接，PC并口COMS默认为ECP或EPP模式。仿真器通过14-pin芯电缆线和目标板的JATG口连接。注意：目标系统必须外接电源，以完成对隔离型仿真器中ISO150AU的一端供电，否者该仿真器的一端因不会提供电源而无法正常进行仿真工作。如出现仿真器（FET）连接不正常，请重新设置PC机的COMS，使PC机并口为EPP或ECP模式。4编译和调试程序20