【正文】 器用作特殊用途：R0是程序計(jì)數(shù)器（PC），R1是堆棧指針（SP），R3是狀態(tài)寄存器，R4是常數(shù)發(fā)生器。表31 MSP430CPU內(nèi)寄存器標(biāo)號(hào)作用標(biāo)號(hào)作用標(biāo)號(hào)作用PC/R0程序計(jì)數(shù)器PCR6通用寄存器R12通用寄存器SP/R1堆棧指針SPR7通用寄存器R13通用寄存器SR/CG1/R2狀態(tài)寄存器SRR8通用寄存器R14通用寄存器CG2/R3常數(shù)發(fā)生器R9通用寄存器R15通用寄存器R4通用寄存器R10通用寄存器R5通用寄存器R11通用寄存器 MSP430存儲(chǔ)器和地址空間分配對(duì)于MSP430系列產(chǎn)品中不同型號(hào)的單片機(jī)，地址空間分配也不相同。程序存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)程序、中斷向量。其中MSP430各系列單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器有ROM、OTP、EPROM和FLASH型。MSP430系列產(chǎn)品中不同型號(hào)單片機(jī)，程序存儲(chǔ)器空間大小不同。表32 MSP430F41MSP430F449的存儲(chǔ)器和地址空間分配表存儲(chǔ)器名稱存儲(chǔ)器大小存儲(chǔ)器起止地址MSP430F413MSP430F449MSP430F413MSP430F449程序存儲(chǔ)器（Flash）8K Byte60K Byte0FFFFh0E000h0FFFFh01100h中斷向量存儲(chǔ)區(qū)（Flash）32 Byte32 Byte0FFFFh0FFE0h0FFFFh0FFE0h信息存儲(chǔ)器（Flash）256 Byte256 Byte010FFh01000h010FFh01000h引導(dǎo)存儲(chǔ)區(qū)（ROM）1K Byte1K Byte0FFFh0C00h0FFFh0C00h數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（RAM）256 Byte1K Byte02FFh0200h09FFh0200h外圍模塊寄存器240 Byte240 Byte01FFh010h01FFh010h特殊功能寄存器16 Byte16 Byte0Fh0h0Fh0h中斷向量存儲(chǔ)區(qū)：MSP430系列產(chǎn)品中不同型號(hào)的單片機(jī)，中斷向量隨所含外圍模塊不同而不同，但每一模塊的中斷向量地址基本固定不變。 MSP430F413的中斷向量 (由 0xFFE0偏移)define BASICTIMER_VECTOR (0 * 2) /* 0xFFE0 基本定時(shí)器 */define PORT2_VECTOR (1 * 2) /* 0xFFE2 PIO端口2 */define PORT1_VECTOR (4 * 2) /* 0xFFE8 PIO端口 1 */define TIMERA1_VECTOR (5 * 2) /* 0xFFEA 定時(shí)器Timer A CC12 */define TIMERA0_VECTOR (6 * 2) /* 0xFFEC 定時(shí)器Timer A CC0 */define WDT_VECTOR (10 * 2) /* 0xFFF4 看門狗定時(shí)器 */define COMPARATORA_VECTOR (11 * 2) /* 0xFFF6 比較器 A */define NMI_VECTOR (14 * 2) /* 0xFFFC 非屏蔽中斷*/define RESET_VECTOR (15 * 2) /* 0xFFFE 系統(tǒng)復(fù)位 */數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)可以用字或字節(jié)方式訪問(wèn)。但數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址都是由200h指向高位地址。對(duì)于MSP430系列產(chǎn)品中不同型號(hào)單片機(jī)所包含外圍模塊的種類及數(shù)目可能不同，它們分別是以下一些外圍模塊的組合：時(shí)鐘模塊、看門狗、定時(shí)器A、定時(shí)器B、比較器A、串口0、硬件乘法器、液晶驅(qū)動(dòng)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)模轉(zhuǎn)換、端口、基本定時(shí)器、DMA控制器等。外圍模塊通過(guò)數(shù)據(jù)、地址和控制總線與CPU相連接。特殊功能寄存器：MSP430系列單片機(jī)最低16字節(jié)存儲(chǔ)器（地址0h至0Fh區(qū)間）用于特殊功能寄存器地址。機(jī)器人的電動(dòng)機(jī)通常用L293D芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)，這是一個(gè)較大功率的驅(qū)動(dòng)芯片，它有2種輸入電源，工作電壓為5V，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電壓最高能超過(guò)24V。市面上大部分微型減速馬達(dá)都是12～24V的。如圖所示，VCC1為5V電壓，VCC2為9～24V電壓。 一組中，1為一組的使能，高電平有效。 二組中，9為二組的使能，高電平有效。圖33 芯片L293D引腳圖 直流電機(jī)也成為DC電機(jī)，ＤＣ是直流的英文Diredt Current的縮寫。在這種電機(jī)的內(nèi)部，電源分別接到左側(cè)的兩個(gè)電刷上。通過(guò)這個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的電極和電刷，電機(jī)內(nèi)的電流在不斷地改變方向，以保證轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向不變。電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加將會(huì)降低。此外，由于電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與流過(guò)電機(jī)的電流成正比，因此，流過(guò)電機(jī)的電流越大電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩就會(huì)越大。在直流電機(jī)中，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速比較慢時(shí)，流過(guò)電機(jī)的電流會(huì)很大。由于直流電機(jī)具有這些特點(diǎn)，因此，永磁式直流電機(jī)使用起來(lái)非常方便。正如前面所述，當(dāng)電機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)中會(huì)流過(guò)一個(gè)更大的電流，對(duì)于直流電機(jī)來(lái)說(shuō)，在這種狀態(tài)下負(fù)載是最大的。請(qǐng)大家千萬(wàn)不要忘記，直流電機(jī)在不轉(zhuǎn)時(shí)負(fù)載是最大的。 它的基本原理圖如圖1所示。當(dāng)SS2導(dǎo)通時(shí)，S S4關(guān)斷，電機(jī)兩端加正向電壓，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)制動(dòng)；當(dāng)SS4導(dǎo)通時(shí)，SS2關(guān)斷，電機(jī)兩端為反向電壓，電機(jī)反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)制動(dòng)。在這種情況下，理論上要求兩組控制信號(hào)完全互補(bǔ)，但是，由于實(shí)際的開(kāi)關(guān)器件都存在開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)間，絕對(duì)的互補(bǔ)控制邏輯必然導(dǎo)致上下橋臂直通短路，比如在上橋臂關(guān)斷的過(guò)程中，下橋臂導(dǎo)通了。當(dāng)電機(jī)處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電機(jī)便工作在發(fā)電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子電流必須通過(guò)續(xù)流二極管流通，否則電機(jī)就會(huì)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)燒毀。 （2）集成電路H 型橋式驅(qū)動(dòng)電路為了使電路簡(jiǎn)化，建議使用集成有橋式電路的電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片，如L293，性能比較穩(wěn)定可靠。每一組PWM波用來(lái)控制一個(gè)電機(jī)的速度，而另外兩個(gè)I/O口可以控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，控制比較簡(jiǎn)單，電路也很簡(jiǎn)單。若SS4 關(guān)斷，SS2受PWM控制，假設(shè)高電平 導(dǎo)通，忽略開(kāi)關(guān)管損耗，則在一個(gè)周期 內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間為t，周期為T，波形如圖 6，則電機(jī)兩端的平均電壓為： U=Vcc t/ T=αVcc ，其中，α=t/T稱為占空比，Vcc為電源電壓（電源電壓減去兩個(gè)開(kāi)關(guān) 管的飽和壓降）。 PWM控制波形的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)，例如用555搭成的觸發(fā)電路，但是，這種電路的占空比不能自動(dòng)調(diào)節(jié)，不能用于自動(dòng)控制小車的調(diào) 速。我們使用的是凌陽(yáng)公司的SPCE061單片機(jī)，它是16位單片機(jī)，頻率最高達(dá)到49MHz，可提供2路PWM 直接輸出，頻率可調(diào)，占空比16級(jí)可調(diào)，控制電機(jī)的調(diào)速范圍大，使用方便。 在實(shí)際制作過(guò)程中，我們認(rèn)為控制信號(hào)的頻率不需要太高，一般在400Hz以下為宜，占空比16級(jí)調(diào)節(jié)也完全可以滿足調(diào)速要求，并且在小車行進(jìn)的過(guò)程中，占空比不應(yīng)該太高，在直線前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎 的時(shí)候應(yīng)該區(qū)別對(duì)待。這時(shí)圖6可以根據(jù)具體情況慢慢調(diào)節(jié)。 第4章 硬件電路設(shè)計(jì) LED顯示屏LED顯示屏作為一種顯示媒體，是集光電及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高技術(shù)產(chǎn)品。在LED顯示系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用來(lái)進(jìn)行傳輸、處理、控制的信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，而目前大多數(shù)計(jì)算機(jī)與外部顯示設(shè)備之間都是通過(guò)模擬VGA接口連接，計(jì)算機(jī)內(nèi)部以數(shù)字方式生成的顯示圖像信息，被顯卡中的D／A(數(shù)字／模擬)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)和行、場(chǎng)同步信號(hào)，信號(hào)通過(guò)電纜傳輸?shù)斤@示設(shè)備中。而對(duì)于LCD、DLP等數(shù)字顯示設(shè)備，顯示設(shè)備中需配置相應(yīng)的A／D(模擬／數(shù)字)轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。當(dāng)LED的一致性差別較大時(shí)，分配在不同的LED兩端電壓不同，通過(guò)每顆LED的電流相同，LED的亮度一致。如采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，當(dāng)某一顆LED品質(zhì)不良短路時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，不影響余下所有LED正常工作。解決的辦法是在每個(gè)LED兩端并聯(lián)一個(gè)齊納管，當(dāng)然齊納管的導(dǎo)通電壓需要比LED的導(dǎo)通電壓高，否則LED就不亮了。 LED采用全部并聯(lián)方式:要求LED驅(qū)動(dòng)器輸出較大的電流，負(fù)載電壓較低。可挑選一致性較好的LED，適合用于電源電壓較低的產(chǎn)品（如太陽(yáng)能或電池供電）。如果是采用恒流式LED驅(qū)動(dòng)，由于驅(qū)動(dòng)器輸出電流保持不變，分配在余下LED電流將增大，導(dǎo)致容易損壞所有LED。所以功率型LED做并聯(lián) 負(fù)載時(shí)，不宜選用恒流式驅(qū)動(dòng)器。LED采用混聯(lián)方式:在需要使用比較多LED的產(chǎn)品中，如果將所有LED串聯(lián)，將需要LED驅(qū)動(dòng)器輸出較高的電壓。將所有LED串聯(lián)或并聯(lián)，不但限制著LED的使用量，而且并聯(lián)LED負(fù)載電流較大，驅(qū)動(dòng)器的成本也會(huì)大增。如圖4所示，串并聯(lián)的LED數(shù)量平均分配，分配在一串LED上的電壓相同，通過(guò)同一串每顆LED上的電流也基本相同，LED亮度一致。當(dāng)某一串聯(lián)LED上有一顆品質(zhì)不良短路時(shí)，不管采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)還是恒流式驅(qū)動(dòng)，這串LED相當(dāng)于少了一顆LED，通過(guò)這串LED的電 流將大增，很容易就會(huì)損壞這串LED。斷開(kāi)一串LED后，如果 采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將減小，而不影響余下所有LED正常工作。解決辦法是盡量 多并聯(lián)LED，當(dāng)斷開(kāi)某一顆LED時(shí)，分配在余下LED電流不大，不至于影響余下LED正常工作。假設(shè)并聯(lián)的LED數(shù)量較多，驅(qū)動(dòng)器的 驅(qū)動(dòng)電流較大，通過(guò)這顆短路的LED電流將增大，大電流通過(guò)這顆短路的LED后，很容易就變成斷路。 如果采用穩(wěn)壓式驅(qū)動(dòng)，LED品質(zhì)不良短路瞬間，負(fù)載相當(dāng)少并聯(lián)LED一路，加在其余LED上的電壓增高，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將大增，極有 可能立刻損壞所有LED，幸運(yùn)的話，只將這顆短路的LED燒成斷路，驅(qū)動(dòng)器輸出電流將恢復(fù)正常，由于并聯(lián)的LED較多，斷開(kāi)一顆LED 的這一并聯(lián)支路，平均分配電流不大，依然可以正常工作，哪么整個(gè)LED燈，也僅有一顆LED不亮。和LCD顯示電路，整個(gè)系統(tǒng)電路圖如圖41所示。各段定義見(jiàn)圖43和表41。滾屏顯示，第一屏顯示時(shí)、分、秒；第二屏顯示年、月、日。6秒鐘滾屏一次。圖44液晶顯示緩存器各個(gè)位與液晶的段一一對(duì)應(yīng)。段、公共極輸出控制能夠自動(dòng)從顯示緩存器讀取數(shù)據(jù)，送出相應(yīng)信號(hào)到液晶玻璃片上。數(shù)量越大，驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)，顯示的內(nèi)容就越多。這里用Ｔｉｍｅｒ＿Ａ來(lái)產(chǎn)生兩路ＰＷＭ信號(hào)，并分別接L293D的1，2EN和3，4EN，以用來(lái)控制兩個(gè)電機(jī)的起停、轉(zhuǎn)向及速度。輸出單元選擇模式2。 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主要由L293D構(gòu)成，由外部的輸入IN1與IN2經(jīng)芯片比較，通過(guò)控制輸出的OUT1和OUT2高低電平來(lái)控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)與停止。圖L293D 是單塊集成電路，高電壓，高電流，四通道驅(qū)動(dòng)， 設(shè)計(jì)