東南大學MCU第五六次實驗

1、東南大學自動化學院實 驗 報 告課程名稱： MCU技術(shù)及課程設(shè)計 第 三 次實驗實驗五：鍵盤掃描實驗實驗六：ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換院 （系）： 自動化 專 業(yè)： 自動化 姓 名： 學 號： 實 驗 室： 實驗組別： 同組人員： 實驗時間： 2015年 5 月 14日評定成績： 審閱教師： 實驗五 鍵盤掃描實驗一 實驗目的和要求1. 實驗目的不論在任何機器上，輸入永遠是一個永恒的問題，有了輸入才能讓控制器按要求發(fā)出相應的控制指令，達到相應的控制效果，本次實驗將會介紹實驗箱上自帶鍵盤的輸入內(nèi)容。2. 實驗要求 按下目標板KeyBoard上的按鍵，最右邊的LED數(shù)碼管顯示對應數(shù)字。二 實驗原理(1) 矩陣

2、鍵盤的讀取如圖 5-1 所示，該鍵盤為 8*3bit。圖 5-1 矩陣鍵盤讀取示意圖一旦有按鍵按下，TM1638 中相關(guān)的寄存器的值就會改變（按鍵按下時相應字節(jié)由 0 變1），具體對應關(guān)系如圖 5-2 所示。（鍵盤不全，沒有加、減、等于、AC 等幾個鍵）圖 5-2 按鍵對應關(guān)系圖MSP430f6638 試驗箱按鍵對應關(guān)系為圖 5-3 所示。圖 5-3 MSP430f6638 試驗箱按鍵對應關(guān)系圖圖 5-3 MSP430f6638 試驗箱按鍵對應關(guān)系圖 注意： 1) 鍵盤用坐標形式表示，空白位表示本開發(fā)板暫未用到。2) TM1638 最多可以讀 4 個字節(jié)，不允許多讀。讀數(shù)據(jù)字節(jié)只能按順序從BY

3、TE1-BYTE4 讀取，不可跨字節(jié)讀。例如：硬件上的 K2 與 KS8 對應按鍵按下時，此時想要讀到此按鍵數(shù)據(jù)，必須需要讀到第 4 個字節(jié)的第 5BIT 位，才可讀出數(shù)據(jù)。 3) 當 K1 與 KS8，K2 與 KS8，K3 與 KS8 三個按鍵同時按下時，此時 BYTE4所讀數(shù)據(jù)的 B4，B5，B6 位均為 1。 4) 組合鍵只能是同一個KS，不同的K引腳才能做組合鍵；同一個K與不同的KS引腳不可以做成組合鍵使用。5) 例如：如果 Keyboard 的按鍵1按下，根據(jù)圖 5-3，我們可以從讀取按鍵值，程序?qū)崿F(xiàn)參考：unsigned char c4; /對應BYTE1-BYTE4 unsig

4、ned int key_value=0x00; /暫存TM1638讀取的按鍵值 unsigned int i; STB_high; STB_low; TM1638_Write(0x42); /寫地址 _delay_us(1); for(i=0;i4;i+) ci=TM1638_Read(); /讀取按鍵值 STB_high; if(c0&BIT2) /根據(jù)圖5-3判斷讀取的按鍵 key_value |= BIT1; /如果是，則判斷為按鍵1按下 下面給出 TM1638.c 中 read_key 主體函數(shù)，編寫自己的 main 函數(shù)調(diào)用read_key 來實現(xiàn)所需功能。 unsigned cha

5、r Read_key(void) unsigned char c4; unsigned int key_value=0x00; unsigned int i; STB_high; STB_low; TM1638_Write(0x42); _delay_us(1); for(i=0;i4;i+) ci=TM1638_Read(); STB_high; if(c0&BIT2) key_value |= BIT1; else if(c0&BIT6) key_value |= BIT4; else if /此處編寫對應按鍵關(guān)系判斷 for(i=0;i16;i+) if(0x01i)=key_value

6、) break; return i; 三 實驗方案與實驗步驟1. 實驗流程圖2. 實驗步驟(1) 將PC與開發(fā)板相連；(2) 建立CCS工程；(3) 選擇對該工程進行編譯鏈接，生成.out 文件。然后選擇 ，將程序下載到實驗板中。程序下載完畢之后，可以選擇全速運行程序，也可以選擇單步調(diào)試程序，選擇 F3 查看具體函數(shù)。也可以程序下載之后，按下，軟件界面恢復到原編輯程序的畫面。再按下實驗板的復位鍵，運行程序。四 實驗設(shè)備與器材配置德研電科 MSP430F6638 單片機 上海德研電子科技有限公司 Code Composer Studio (CCStudio)集成開發(fā)環(huán)境 上海德研電子科技有限公司

7、五 實驗記錄顯示數(shù)字： 顯示字母： 按下”AC”+”-”=”時點亮LED燈：六 實驗總結(jié)實驗最初版代碼并不能保持數(shù)字的顯示，即按下鍵盤上的數(shù)字時，數(shù)碼管顯示，手松開時，數(shù)碼管顯示”0”，后在代碼中加入延遲后解決該問題，程序能夠順利運行。七 附上源代碼#include #include TM1638.hconst uint8_t Num16=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71;/段碼const uint8_t Addr8=0x08,0X0a,0X0c,0X0e,0X00,0

8、X02,0X04,0X06;/地址const uint8_t Key20=0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0c,0x0d,0x0e,0x0f,0x10,0x11,0x12,0x13;/0-9,a-f,+,-,=,ACint read_key(void);/只顯示一個數(shù)碼管void main(void) WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;/ Stop watchdog timer P4DIR |= BIT4+BIT5+BIT6;/+,-,=,ac P4OUT &= 0X87; P3DIR

9、|= BIT2+BIT4+BIT5; init_TM1638(); int key_value=0; int key_value_p=0; int i=0; while(1) key_value=read_key(); for(i=0;i20;i+) if(key_value=Keyi) key_value=i; if(key_value=0) Write_DATA(Addr7,Numkey_value); if(key_value=0x20) Write_DATA(Addr7,Numkey_value_p); switch (key_value) case 16:P4OUT &= 0X87;

10、P4OUT |= BIT4;break;/+ case 17:P4OUT &= 0X87;P4OUT |= BIT5;break;/- case 18:P4OUT &= 0X87;P4OUT |= BIT6;break;/= case 19:P4OUT &= 0X87;P4OUT |= BIT6+BIT5+BIT4;break;/AC default:P4OUT &= 0X87;break; if(key_value!=0x20) key_value_p=key_value; 實驗六 ADC 模數(shù)轉(zhuǎn)換一 實驗目的和要求1. 實驗目的在 MSP430 的實時控制和智能儀表等應用系統(tǒng)中，控制或測量

11、對象的有關(guān)變量，往往是一些連續(xù)變化的模擬量，如溫度、壓力、流量、速度等物理量。利用傳感器把各種物理信號測量出來，轉(zhuǎn)換為電信號，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）變成數(shù)字量，這樣才能被MSP430處理和控制。本實驗通過ADC將電位器的變化實時顯示在 LED 上。 (1) 掌握ADC的基本原理和編程方式。 (2) 熟練應用MSP430F6638的ADC12模塊及其4種工作模式。 (3) 了解單片機如何進行數(shù)據(jù)采集。2. 實驗要求 (1) 調(diào)節(jié)電位器，觀察實驗板上的 LED 數(shù)碼管顯示。隨著電位器的轉(zhuǎn)動，LED 數(shù)碼管實時顯示電位器電壓的轉(zhuǎn)換值。采用ADC中斷方式實現(xiàn)。 (2) 輸入模擬電壓的轉(zhuǎn)換結(jié)果滿足公式：

12、 NADC=4095(Vin VR-)/(VR+ - VR-)。 (3) 本實驗推薦使用萬用表，觀察電位計中間引腳對地電壓。 (4) 為了增強轉(zhuǎn)換結(jié)果的穩(wěn)定性，采用均值濾波的方法，即某一時刻的電壓值采用該時刻位置前推n個采樣值的均值來表示，而不是直接用當前的采樣值。本實驗中推薦n=8.二 實驗原理(1) 實驗板主控芯片MSP430F6638的ADC12模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊支持12位精度模數(shù)轉(zhuǎn)換，主要由具有采樣與保持功能的12位轉(zhuǎn)換器內(nèi)核、采樣選擇控制、參考電壓發(fā)生器以及16個字轉(zhuǎn)換控制緩沖區(qū)組成。(2) ADC12提供4種轉(zhuǎn)換模式，分別是單通道單次轉(zhuǎn)換、序列通道多次轉(zhuǎn)換、單通道多次轉(zhuǎn)換、序列通道多次轉(zhuǎn)

13、換。(3) ADC12轉(zhuǎn)換器使用流程1.設(shè)置轉(zhuǎn)換模式。2.輸入模擬信號。3.選擇啟動信號。4.關(guān)注轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。5.存放轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)以及采用查詢或者中斷方式讀取數(shù)據(jù)。(4) ADC的中斷向量和中斷機制ADC12是一個多源中斷：有18個中斷標志（ADC12IFG0ADC12IFG15與ADC12TOV,ADC12OV）,但是只有一個中斷向量，這18個中斷標志的優(yōu)先級順序與對應的中斷向量值見表6-1。表 6-1 ADC12 個中斷標志位對應的 ADC12IV 值優(yōu)先級順序從高到低依次為：數(shù)據(jù)溢出標志ADC12OVIFG，時間溢出中斷標志ADC12TOVIFG，轉(zhuǎn)換存儲器的標志ADC12IFG0，ADC

14、12IFG1ADC12IFG15。各中斷標志將產(chǎn)生一個036的偶數(shù)，0表示沒有中斷或沒有中斷標志位置位；其他數(shù)字（236）對應于相應中斷標志位。其中ADC12OVIFG和ADC12TOIFG會自動復位，ADC12IFGx需在用戶軟件中復位，或通過訪問對應轉(zhuǎn)換存儲器ADC12MEMx的標志位自動復位。(5) ADC12模塊的硬件電路結(jié)構(gòu)如圖6-1所示，開發(fā)板接口位置如圖6-2所示，其中P6.6為ADC采樣的輸入信號，該接口已經(jīng)連接到電位計輸出口，我們可以通過開發(fā)板上TP16進行觀察測試。圖 6-1 ADC12模塊硬件電路圖相關(guān)引腳定義：圖6-2 開發(fā)板上ADC模塊接口三 實驗方案與實驗步驟1.

15、實驗流程圖2. 實驗步驟(1) 將PC與開發(fā)板相連；(2) 建立CCS工程；(3) 選擇對該工程進行編譯鏈接，生成.out 文件。然后選擇 ，將程序下載到實驗板中。程序下載完畢之后，可以選擇全速運行程序，也可以選擇單步調(diào)試程序，選擇 F3 查看具體函數(shù)。也可以程序下載之后，按下，軟件界面恢復到原編輯程序的畫面。再按下實驗板的復位鍵，運行程序。四 實驗設(shè)備與器材配置德研電科 MSP430F6638 單片機 上海德研電子科技有限公司 Code Composer Studio (CCStudio)集成開發(fā)環(huán)境 上海德研電子科技有限公司五 實驗記錄轉(zhuǎn)動電位器，數(shù)碼管顯示不同數(shù)值（最小為0，最大為2.4

16、99）： 六 實驗總結(jié)程序能夠順利運行。七 思考題或討論題(1) ADC的參考電壓如何進行選擇？(2) ADC的四種工作狀態(tài)有何異同？ (3) ADC的中斷機制如何實現(xiàn)？ (4) 本文的編程涉及到整數(shù)的顯示問題，如何在 LED 上一位位顯示？ 提示：采用除 10 取余數(shù)的方法，例如 2048，則有 Num0 = 2048 % 10 = 8; Num1 = (2048 / 10) % 10 = 4; Num2 = (2048/ 100) % 10 = 0; Num2 = (2048/ 1000) % 10 = 2; 然后顯示 2，0，4，8 四個數(shù)字即可。 (5) 如何啟動轉(zhuǎn)換？如何判斷轉(zhuǎn)換是否

17、結(jié)束？ (6) ADC 采樣時，采用此前時刻多個采樣值的平均值作為當前值，即均值濾波方法的意義何在？八 附上源代碼#include #include TM1638.hunsigned int result;unsigned int Val4;int i;int temp = 0;double tmp;int ind = 0;const uint8_t Num16 = 0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0x7C, 0x39, 0x5E, 0x79, 0x71; /段碼const uint8_t Ad

18、dr8 = 0x08, 0x0a, 0x0c, 0x0e, 0x00, 0x02, 0x04, 0x06; /地址void main(void)WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD; / Stop WDTP3DIR |= BIT2 + BIT4;init_TM1638();P6SEL |= BIT6;ADC12CTL0 = ADC12ON + ADC12SHT0_2 + REFON + ADC12REF2_5V;ADC12CTL1 = ADC12SHP;ADC12MCTL0 = ADC12SREF_0 + ADC12INCH_6;/ADC12IE = BIT6;for (i = 0;i 0x3600; +i);ADC12CTL0 |= ADC12ENC;ADC12IFG &= BIT6;/_BIS_SR(LPM0_bits + GIE);while (1)ADC12CTL0 |= ADC12SC;while (ADC12IFG) = 0);temp += ADC12MEM0;ind +=