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合泰单片机 AD Flash HT66Fxx_应用实例程序

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合泰_单片机_AD_Flash_HT66Fxx_应用实例程序

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51 AD Flash MCU HT66F 系列单片机原理与实务汇编语言实例说明 5 进阶实验篇 5 经过基础实验篇的洗礼,相信读者对于HT66F50单片机及其周边单元程序写 作技巧以及开发环境的使用,都已经有初步的认识程序其实要多写多错多除 错,然后方能由错误中累积经验,增强本身的逻辑观念及程序写作功力延续上一 章的学习成果,本章将继续介绍几个更深入的实验,DC Motor控制LCD接口 LCM模块多颗七段显示器与点矩阵LED扫描TM接口应用等等,另外,除了 HT66F50内建E2PROM的读写控制外,有关I2CBus及MicroWireBus E2PROM的 读写本章也将涉猎通过这些实验,相信必定能让读者对于HT66Fx0单片机的应用 能有更深一层的了解本章的实验内容包括: 55551111 直流马达控制实验 直流马达控制实验 直流马达控制实验 直流马达控制实验 55552222 马表马表马表马表多颗七段显示器控制实验 多颗七段显示器控制实验 多颗七段显示器控制实验 多颗七段显示器控制实验 LCMLCMLCMLCM 的的的的四位控制模式实验 四位控制模......

5-1 A/D Flash MCU HT66F 系列单片机原理与实务-汇编语言实例说明 5 进阶实验篇 5 经过基础实验篇的洗礼,相信读者对于HT66F50单片机及其周边单元、程序写 作技巧以及开发环境的使用,都已经有初步的认识!程序其实要多写、多错、多除 错,然后方能由错误中累积经验,增强本身的逻辑观念及程序写作功力。延续上一 章的学习成果,本章将继续介绍几个更深入的实验,DC Motor控制、LCD接口、 LCM模块、多颗七段显示器与点矩阵LED扫描、TM接口应用…等等,另外,除了 HT66F50内建E2PROM的读写控制外,有关I2C-Bus及MicroWire-Bus E2PROM的 读写本章也将涉猎。通过这些实验,相信必定能让读者对于HT66Fx0单片机的应用 能有更深一层的了解!本章的实验内容包括: 5555----1111 直流马达控制实验 直流马达控制实验 直流马达控制实验 直流马达控制实验 5555----2222 马表马表马表马表----多颗七段显示器控制实验 多颗七段显示器控制实验 多颗七段显示器控制实验 多颗七段显示器控制实验 LCMLCMLCMLCM 的的的的四位控制模式实验 四位控制模式实验 四位控制模式实验 四位控制模式实验 5555----10101010 5555----11111111 比大小游戏实验 比大小游戏实验 比大小游戏实验 比大小游戏实验 静态点矩阵 LEDLEDLEDLED 控制实验 5555----3333 静态点矩阵 控制实验 静态点矩阵 静态点矩阵 控制实验控制实验 动态点矩阵 LEDLEDLEDLED 控制实验 5555----4444 动态点矩阵 控制实验 动态点矩阵 动态点矩阵 控制实验控制实验 LCDLCDLCDLCD 界面实验 界面实验 界面实验界面实验 5555----5555 5555----6666 5555----7777 5555----8888 5555----9999 LCMLCMLCMLCM 字型显示实验 字型显示实验 字型显示实验 字型显示实验 LCMLCMLCMLCM 自建字型实验 自建字型实验 自建字型实验 自建字型实验 LCMLCMLCMLCM 与与与与 4×44×44×44×4 键盘控制实验 键盘控制实验 键盘控制实验 键盘控制实验 DD/CG RAM 读取控制实验 LCMLCMLCMLCM 的的的的 DD/CG RAM 读取控制实验 读取控制实验 读取控制实验 DD/CG RAM DD/CG RAM 5555----12121212 STMSTMSTMSTM 单元单元单元单元脉冲脉冲脉冲脉冲测量测量测量测量与与与与 LCMLCMLCMLCM 控制实验 控制实验 控制实验控制实验 ETMETMETMETM““““单一脉冲输出 单一脉冲输出””””模式与模式与模式与模式与脉冲脉冲脉冲脉冲测量测量测量测量实验实验实验实验 单一脉冲输出 单一脉冲输出 5555----13131313 中文显示型 LCMLCMLCMLCM 控制实验 5555----14141414 中文显示型 控制实验 中文显示型 中文显示型 控制实验控制实验 控制实验 半矩阵式键盘与 LCMLCMLCMLCM 控制实验 5555----15151515 半矩阵式键盘与 半矩阵式键盘与 半矩阵式键盘与 控制实验控制实验 HT66F40 内建内建内建内建 EEEE2222PROMPROMPROMPROM 内存读写实验 内存读写实验 内存读写实验 内存读写实验 5555----16161616 HT66F40 HT66F40 HT66F40 IIII2222CCCC 接口接口接口接口 EEEE2222PROMPROMPROMPROM 读写控制实验 读写控制实验 读写控制实验 读写控制实验 MicroWire----BUSBUSBUSBUS 接口接口接口接口 EEEE2222PROMPROMPROMPROM 读写控制实验 读写控制实验 读写控制实验 读写控制实验 5555----18181818 MicroWire MicroWire MicroWire 5555----17171717 5-2 A/D Flash MCU HT66F 系列单片机原理与实务-汇编语言实例说明 5-1 直流马达控制实验 5555----1111----1111 目目目目 的的的的:::: 本实验将利用脉冲宽度调制(PWM)的技巧,让直流马达呈现不同的转速; 辅以按键的搭配使用,让使用者控制直流马达加速、减速与转向。 5555----1111----2222 学习重点 学习重点:::: 学习重点 学习重点 通过本实验,读者应了解如何使用以PWM方法控制直流马达转速的快慢;同 时,对于HT66F50 ETM单元的“PWM Output Mode”及其跨脚位功能(Cross-Pin Function)的使用应更加熟悉。 5555----1111----3333 电路图电路图电路图电路图:::: 5 PS:若使能PA[2:0]Pull-high功能,则三个10kΩ电阻可省略。 【图5-1-1】直流马达控制电路 “马达(Motor;又称电动机)”被广泛运用于各种电器用品,其可将电能转 换为机械能,以驱动机械作旋转运动、直线运动或振动。作旋转运动的马达,其应 用更遍及各种行业、办公室、家庭等,生活周遭几乎随处可见;作直线运动的马达 称为线型马达(Linear Motor),适用于半导体工业、自动化工业、工具机、产业 机器及仪器工业等。马达构造大致上包含两大单元:一是“转子(Rotor;或电枢 Armature)”为马达旋转的部份,材质为永久磁铁、线圈(外接电源)、导线(无 外接电源)特殊形状的导磁材料;其二为“定子(Stator;场绕组Field)”,定子 则是固定不动的部分,主要是提供周围的磁场,材质为永久磁铁或是线圈。虽然马 达的种类相当多,不过其基本操作原理都相同,基本上都是利用电流流过定子产生 磁场,当转子也通上电流时由于切割定子所产生的磁力线而生成旋转扭矩造成电动 机转子的转动。电动马达是利用电磁感应方式,以同性磁场互斥原理,推动转轴旋 第五章 进阶实验篇 5-3 转,而将电能转换成为机械能。 马达如依其使用的目的来分类,则种类相当繁杂,一般马达因其使用的电源有 交流及直流的差异,而有所谓的交流马达和直流马达,在使用马达前需先了解其使 用的电源是直流电还是交流电,如果是交流电,尚需考虑它是三相还是单相的交流 电,接错电源会导致不必要的损失和危险。 5 (a) (b) (c) 【图 5-1-2】直流马达工作原理 【图5-1-2】是直流马达工作示意图:(a)当线圈通电后,转子周围产生磁场, 转子的左侧被推离左侧的磁铁,并被吸引到右侧,从而产生转动;(b)转子依靠 惯性继续转动;(c)当转子运行至水平位置时电流变换器将线圈的电流方向逆转, 线圈所产生的磁场也同时逆转,使这一过程得以重复。如此说来,直流马达的控制 似乎只在于电压(或说是电流)的提供与否,但若单单仅是如此则只能控制其转动 或停止,并无法控制其转速!直流马达转动速度的快慢,是由马达的电动势大小来 决定,其转动方向则取决于电压极性。一般转速大小和马达两端电压成线性,其电 压愈大转速愈快,反之则愈小。在电路上以多级的电压来控制马达的转速虽属可行; 但若转速变化是多样、精细的控制时,这样的设计方式似乎有些不切实际! 直流马达一般是以“脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation;PWM)”方式 来达成转速的控制,其原理如【图5-1-3】所示,图中TOn(高电平部份)是马达动 作(Active)时间,TOff(低电平部份)则为马达停止(Inactive)时间,两者之和 即为一“PWM周期(PWM Period)”。虽然流经马达的电压不断在ON-OFF之间 切换,但马达线圈为电感元件,流过电感元件的电流为电压的积分,有一个类似“惯 性”的作用,实际流经马达电流变化不大,其正比于【图5-1-3】中脉冲的面积和。 因此当使用者想降低马达转速时,只要减少动作的时间(TOn)、增加停止的时间 (TOff)、并保持周期不变,即可降低平均电流,如【图5-1-3】所示的PWM1波形; 反之,若想加快马达的转速,则需要加长动作的时间、缩短停止的时间、并维持周 期不变,即可升高平均电流,如【图5-1-3】所示的PWM2波形。由于改变转速是 通过改变动作的时间比例,也就是一周期的输出波形中,处于高电平状态的相对时 间宽度(Width),因此这种的控制方式称作“脉冲宽度调制”;而动作时间在PWM 周期所占的比例称为“Duty Cycle(占空比)”,即 。 【图5-1-3】中的脉冲宽度变化需要相当的快,频率经常超过1kHz!因此,若要精 确控制直流马达的驱动信号,最好使用具有内嵌PWM输出功能的微处理器。 5-4 A/D Flash MCU HT66F 系列单片机原理与实务-汇编语言实例说明 【图 5-1-3】改变直流马达转速的 PWM 波形 在了解以PWM方式改变马达转速之后,接下来要探讨的是直流马达的正、反 转控制,【图5-1-2】中若将电压的极性反接就可产生方向相反的磁场变化,进而 使转子改变旋转方向达到反转的目的。【图5-1-4】为直流马达的正、反转控制的 示意图:(a)未供电直流马达,故为停止状态;(b)S1、S4开关On,马达左侧为正、 右侧为负,开始转动;(c)S2、S3开关On,马达右侧为正、左侧为负,转动方向与 (b)相反。 5 (a) (b) (c) 【图 5-1-4】直流马达的正、反转控制 选用马达时,必须注意其工作电压,一般常见的直流马达电源规格为DC-12V、 DC-24V;另外还要知道“输出转矩(Toque)”的大小(单位:g.cm、k.gm), 以及转速(Rotate Per Minute;RPM),最好能取得代表马达特性的曲线作为选 用时的参考。【图5-1-5】为典型的DC-12V永磁式(PM)马达的特性曲线图,其 横坐标为马达输出转矩,纵坐标则包括转速、电流、输出功率、效率等四条曲线。 观察【图5-1-5】可知这颗马达最大效率约为40%,此时马达输出转矩为100g.cm、 输出功率为2.1瓦特、转速为2000rpm,而所需电流则为440mA。由图中也可看出: 电流供应量越大,输出转矩越大;而转数越高,输出转矩越小,而且大致呈一线性 关系。 第五章 进阶实验篇 5-5 5 【图 5-1-5】直流马达的特性曲线 马达的规格与外观琳琅满目,在此实在无法一一列出说明,本实验仅就一般常 见的小型5V直流马达为例介绍其控制方式。为了能使单片机直接控制马达的正、 反转,可将【图5-1-4】中S1~S4开关以Q1~Q4取代,并在晶体管的C-E(集极- 射极)接面并联了一颗二极管(Diode),这主要是因为马达为电感元件,当马达 停止转动的瞬间会产生反向的感应电动势( ),此一电压可能烧毁晶体管 甚至对单片机造成损害,故以二极管提供此反向感应电动势的放电回路,以避免瞬 间大电压的产生而损坏电路,以确保电路与芯片的安全;这类用在对电感性负载保 护的二极管一般称为“续流二极管(Free-Wheeling Diode)”。如【图5-1-1】是 常见的直流马达控制电路,请读者观察Q1~Q4晶体管与马达的回路是否很像英文 字母的“H”?因此,此一电路结构被称为“H-Bridge”。在控制过程中,必须注意 不可让Q1与Q3(或Q2与Q4)同时导通,请参考【图5-1-1】,此现象发生在PC0、 PC1输出同时为“1”时,这将导致VCC至地(Ground)之间呈现近乎短路的现象, 造成电流瞬间的暴增,可能造成的结果是晶体管的烧毁,或电源因电流不足造成电 压瞬间下降影响了单片机的正常操作。 HT66F50 ETM单元的PWM输出功能,曾经在【实验4-13】运用来控制LED的 亮度;本实验仍采用ETM单元的PWM输出模式,并配合Cross-Pin Function与四个 3055晶体管组成的H-Bridge结构,控制直流马达的加速、减速与转向。有关ETM 单元的详细说明请参考【2-5-3节】,Cross-Pin Function请参阅【2-5节】;在此 仅将本实验相关控制寄存器简列于【表5-1-1】。 【【【【2-5-3 节节节节】】】】 TM1C0 T1PAU T1CK2 T1CK1 T1CK0 T1ON T1RP2 T1RP1 T1RP0 【表 5-1-1】本实验相关控制寄存器 TM1C1 TM1C2 TM1DL TM1DH TM1AL T1AM1 T1AM0 T1AIO1 T1AIO0 T1AOC T1APOL T1CDN T1CCLR T1BM1 T1BM0 T1BIO1 T1BIO0 T1BOC T1BPOL T1PWM1 T1PWM0 - TM1D[7:0] TM1A[7:0] TM1D[9:8]
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#include "msp430x14x.h" void InitADC12(); unsigned char wait; int main( void ) {   // Stop watchdog timer to prevent time out reset    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;   InitADC12();   return 0; }
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