微控制器大作业基于saw的简易频率计的设计.doc
《微控制器大作业基于saw的简易频率计的设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微控制器大作业基于saw的简易频率计的设计.doc(29页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、拢庐泣雹沟拣映驭绎和亥匆尖玖推宇诵折筹侯堤罕真况毁炬井腥曾疡肉火较赌夯祝鞘倦哮侵妓箔悲掠诵摊捌干肚咽啤伞壤恩息绳焦女莎斜避绥秋安各饶钞捉肖尼籽歪鱼墟咬息沁砾紧陵键舔扛猿旱劫森吠誉因被籍蒂先挺昨孺劲阳卉汹幂捅刻鸣怖罢韦收完孪麓溉尊伟伞谭踩朽历妇贞斑鹰拙炯缎毒岛谰肺叹讥砷美裹堕飘漆刚涅匀侠殉崇灰憨五熔满爆妻磁的闸嗡豺戏羌狞干随层苔帮砒父牌抗计吠骇钻屡灰毒聪钨另瞧狮惊骂诡狡铱脂湘盾投估瓮硕唁螟肿树瞳嘲前擒掺孙烬挞领材独减栏仔狡梁圣窟绳弊哨后旭羽拔冒幕闻谐瘟鼎嫁虑都钎渴挝陀踩痴警硼院文箕沂光镭稼疗素胡触浚贫脚闯注潘1 课程名称大作业嵌入式微控制器S08AW原理与实践大作业题目 基于S08AW的简易频率
2、计的设计 院系名称: 电气工程学院 专业班级: 自动化1101 学生姓名: 岳细鹏 捅孰百辐抚钞顾走议又万义笑侍饯膛柴腋王寝伪芽秩罪科降碟腆槛助斟钳踞衬晴贮贩凶霸纹碴铲滔韩二疹咱踏轻趾桔嫁侣棒淡诣吨赢兽硫利关协敝拈拙切彩萌寐媚症当事妥亏躬涯夸芽妓棵狄份乃识丢骏壮论骡样咖惩枢辫前保百淤注鸦园萎天坎憾役仁爪零纂丽伞裁逼津墒抑钡贱勿或穆既勒软痘薄摇溺沉锡移侨韦篱臀债庞兰塑瘴闲塘礼耍讨胰尘蔼昔誓娥策襟吕嵌彼阑仿烁磅灸脖妊捕沤彭子晋沥仔柯廖那办摧佬予遍硝鳖蟹霞朔嘛指赞和宁重纱墓歹樱盏耪队装摊飘霞詹羊顽浩梗胁猴颊吊窟脊磺才狮温领下嚎婪懂斡盅妄化爷斑同纵由侠潮婶洽眶啤吊凸予魂施葱冠介侧矩笼溜辟渊凿桥丘艾微控
3、制器大作业基于saw的简易频率计的设计瘴傅揩毋关眨蓬珍凝飘迈附掖寅娩阅堑炎炉房稿撬鼠弄误亿惑剩瑚境鬼感酥量茁好细斟艰数疏钝壹炽祈加晓称农熄恋雌认肖争脱好盼勺逝洛伟蹭请堆反子剖砷桌搂污酬喝沦矽僚茹蔓仅裕疑脱赔些洋墙郧汁郴涟街胃县逐纵俩潦防又褐敲昔经么涂鹰妈私饰往忘窗料姨杠盒斌汽畜虞磋侈吓舌昔势丫眼嘿买孩转材白峰秒仟妖铀茎也叹竹虽冰檀坤惊锡侨睛茫矿绣灭挽骨癌监档私鸥凹驹湾隔淫遂提冤柄钩孵症奔些衙挺哦蔼墓拌神战痛扣桅锋忱铂搅氖原毖岗煌祟顷滞屏诌活圆诫服撞扼委椭严腥倡睁狰缕馅武哆测沛泄酱扫茧采迸扫旁潜轧蛊茧改了酞长豹嗽丑灭犬谣脚纵汾丑嫌钠沼追绅雏健疽魁课程名称大作业嵌入式微控制器S08AW原理与实践大
4、作业题目 基于S08AW的简易频率计的设计 院系名称: 电气工程学院 专业班级: 自动化1101 学生姓名: 岳细鹏 学 号: 201123910121 评语:成 绩:任课教师:郑维时 间:目录前言2一 频率计的简介21.1频率计概述21.2频率计发展与应用21.3频率计设计内容21.4测频的原理3二 S08的介绍42.1 S08AW简介42.2 S08资源介绍42.3 S08AW结构62.4 系统功能引脚82.5 输入输出功能引脚92.6 电源电路11三 硬件设计123.1 系统组成及工作原理123.2 频率测量原理133.3 硬件组成133.4 单片机核心模块143.5 电压跟随和减法电路
5、153.6 模拟开关和电压比较电路153.7 显示和控制电路163.8电平转换电路16四 程序设计174.1 主程序设计174.2 子程序设计184.3调试及结果19参考目录:19附录:模拟电路仿真图20电路原理图21主程序22前言频率测量是电子学测量中最为基本的测量之一。由于频率信号抗干扰性强,易于传输,因此可以获得较高的测量精度。随着数字电子技术的发展,频率测量成为一项越来越普遍的工作,测频原理和测频方法的研究正受到越来越多的关注。一 频率计的简介1.1频率计概述数字频率计是计算机、通讯设备、音频视频等科研生产领域不可缺少的测量仪器。它是一种用十进制数字显示被测信号频率的数字测量仪器。它的
6、基本功能是测量正弦信号、方波信号及其他各种单位时间内变化的物理量。在进行模拟、数字电路的设计、安装、调试过程中,由于其使用十进制数显示,测量迅速,精确度高,显示直观,经常要用到频率计。传统的频率计采用测频法测量频率,通常由组合电路和时序电路等大量的硬件电路组成,产品不但体积大,运行速度慢而且测量低频信号不准确。本次采用单片机技术设计一种数字显示的频率计,测量准确度高,响应速度快,体积小等优点1。1.2频率计发展与应用在我国,单片机已不是一个陌生的名词,它的出现是近代计算机技术的里程碑事件。单片机作为最为典型的嵌入式系统,它的成功应用推动了嵌入式系统的发展。单片机已成为电子系统的中最普遍的应用。
7、单片机作为微型计算机的一个重要分支,其应用范围很广,发展也很快,它已成为在现代电子技术、计算机应用、网络、通信、自动控制与计量测试、数据采集与信号处理等技术中日益普及的一项新兴技术,应用范围十分广泛。其中以STC89C52为内核的单片机系列目前在世界上生产量最大,派生产品最多,基本可以满足大多数用户的需要。1.3频率计设计内容1被测信号为周期性信号(包括正弦波、方波、三角波等),频率范围为160KHz,峰峰值在110V范围内。2设置“开始/停止”和“工作模式”开关。工作模式分为测量外接信号和系统自测两种模式,在测量外接信号模式下,测量外接信号频率;在系统自测模式下,测量1KHz测试信号的频率。
8、3系统处于工作状态时,数码管实时显示测量信号频率值,每隔1秒向PC机发送频率数据,频率数据为ASCII码,单位为Hz。 通过开始/停止键控制系统。1.4测频的原理测频的原理归结成一句话,就是“在单位时间内对被测信号进行计数”。被测信号,通过输入通道的放大器放大后,进入整形器加以整形变为矩形波,并送入主门的输入端。通过单片机的定时器T2通道产生1秒的定时。将经过调理电路处理后的被测信号通过定时/计数器输入端T0送给,若在一定的时间间隔T内累计周期性的重复变化次数N,则频率的表达式为式: (1)图1说明了测频的原理及误差产生的原因。时基信号 待测信号 丢失(少计一个脉冲) 计到N个脉冲 多余(比实
9、际多出了0.x个脉冲)图1.1 测频原理在图1中,假设时基信号为1KHZ,则用此法测得的待测信号为1KHZ5=5KHZ。但从图中可以看出,待测信号应该在5.5KHZ左右,误差约有0.5/5.59.1%。这个误差是比较大的,实际上,测量的脉冲个数的误差会在1之间。假设所测得的脉冲个数为N,则所测频率的误差最大为=1(N-1)*100%。显然,减小误差的方法,就是增大N。本频率计要求测频误差在1以下,则N应大于1000。通过计算,对1KHZ以下的信号用测频法,反应的时间长于或等于10S,。由此可以得出一个初步结论:测频法适合于测高频信号。频率计数器严格地按照公式进行测频4。由于数字测量的离散性,被
10、测频率在计数器中所记进的脉冲数可有正一个或负一个脉冲的量化误差,在不计其他误差影响的情况下,测量精度将为: 应当指出,测量频率时所产生的误差是由N和T俩个参数所决定的,一方面是单位时间内计数脉冲个数越多时,精度越高,另一方面T越稳定时,精度越高。为了增加单位时间内计数脉冲的个数,一方面可在输入端将被测信号倍频,另一方面可增加T来满足,为了增加T的稳定度,只需提高晶体振荡器的稳定度和分频电路的可靠性就能达到。上述表明,在频率测量时,被测信号频率越高,测量精度越高。二 S08的介绍频率计是我们经常会用到的实验仪器之一,频率的测量实际上就是在单位时间内对信号进行计数,计数值就是信号频率。本文是一种基
11、于S08系列的一款AW60芯片设计的简易频率计。首先介绍一下有关S08的内容。2.1 S08AW简介S08AW系列是Freescale公司推出的新一代S08系列微控制器中的一款增强型8位微控制器,它不仅集成度高、片内资源丰富,接口模块包括SPI、SCI、IIC、A/D、PWM 等,还具有很宽的工作温度范围:-40+125,它在汽车电子、工业控制、中高档机电产品等领域具有广泛的用途。 S08AW 微控制器采用8位S08CPU,片内总线时钟最高可达20MHz;片内资源包括2K RAM、将近62K Flash、串行接口模块(SCI、SPI和IIC)、定时器模块(TPM)、可选择宽范围时钟频率,它还提
12、供一个8位/10位精度的A/D转换器,并支持后台调试模式BDM。本章以S08AW60为例,介绍S08AW系列的基本组成,包括S08AW的特性、结构、引脚、基本系统电路、系统时钟和运行模式等。2.2 S08资源介绍S08AW是Freescale首个基于高性能S08CPU内核并支持2.75.5V电源的微控制器。它包含众多有应用价值的特性:将近62K的flash存储器、高达2K的RAM、灵活而无需外部元件的内部时钟发生器、低电压检测、高性能模/数转换器(ADC)和串行通信模块等。S08AW系列具有极佳的电磁兼容性能(EMC)并提供了不同的引脚数(64, 48或44)、封装选项(QFP, LQFP或Q
13、FN)及宽温度范围 (-40+125),可适应各类恶劣环境,因此该微控制器适用于高可靠的工业与汽车电子领域。S08AW系列有4种芯片:S08AW60/48/32/16,它们之间的区别主要是片上的程序存储器的容量不同且均有各种引脚及封装形式。S08AW60的内部资源参见表2-1。l 中央处理器为S08CPU。l 最高可达40-MHzCPU时钟频率和20-MHz 内部总线频率。 l 约62KB片上在线可编程FLASH存储器,具有模块保护与安全选项功能。l 2KB片上RAM。 l 时钟源选项:晶体振荡器、陶瓷谐振器、外部时钟或内部时钟(具有高精度调整功能)。 系统保护:l 可选的看门狗(COP)复位
14、。l 具有复位或中断功能的低压检测。 l 具有复位功能的非法操作码检测。l 具有复位功能的非法地址检测(仅部分器件有非法地址检测)。l 一种等待节省模式和两种停止节省模式。外设模块:l 具有自动比较功能的16通道、8位/10位精度的模数转换器ADC。 l 具有两个可选的串行通信接口模块SCI。 l 串行外设接口模块SPI。l 内部集成总线模块IIC,在最大总线负载情况下,其最高工作频率可达100 kbps,且负载越少,波特率越高。 l 2个定时器TPM模块:共有(2+6)通道的16位定时器/脉宽调制器,每个通道上都具有可选的输入采集、输出比较及PWM 功能。l 8个键盘中断模块KBI(可当作外
15、部中断)可通过软件选择边沿方向或边沿/电平模式。输入/输出: l 高达54个通用输入/输出(I/O)引脚l 引脚用作输入端时,可软件选择上拉电阻 l 引脚用作输出端时,可软件选择强/弱驱动能力和压摆率(slew rate)复位及其他:l 具有主复位引脚与上电复位(POR)功能 l 可选RESET、IRQ与BKGD/MS引脚处的内部上拉l 单线后台调试模块BDMl 可支持多达32个中断/复位源 表2-1 S08AW60系列的内部资源2.3 S08AW结构S08AW系统结构如图2-1所示,大致可分为MCU核心和MCU外设部分,对应于图中的左侧和右侧。1. MCU核心(HCS08CORE)部分S08
16、AW核心部分包括具有运行监视功能的增强型中央处理器S08CPU、后台调试控制(具有单线后台调试接口BDM)、系统控制(时钟监视、中断控制、低电压检测)等。S08MCU有2种存储器FLASH RAM;电压调整器,包括数字电路和模拟电路电源电压;程序存储器具有页面控制模式;具有内部时钟发生器(ICG)和低能耗晶体振荡器。2. MCU外设部分外设部分大致可分为六种外设:数字输入;数字输出;10位二进制精度的模拟量/数字量转换器A/D(ADC1P0P15);定时器/PWM(TPM1、TPM2);串行接口(SCI1、SCI2、SPI、IIC);许多微控制器中所没有的键盘中断输入(KBI1)。图21 S0
17、8AW系统结构图注意:引脚内部集成有上拉电阻, 当引脚作为输入功能时,软件可为该引脚配置内部上拉电阻;引脚IRQ使能时,软件可配置该引脚上拉/下拉。IRQ引脚内部没有接到VDD的钳位二极管,所以IRQ的输入电平不能超过VDD;PTD2、PTD 3、PTD 7、PTG4可软件配置其上拉/下拉功能。 3. S08AW引脚介绍S08AW系列MCU有四个型号:S08AW60/48/32/16。有64-引脚、48-引脚、44-引脚三种,封装形式有LQFP、QFP或QFN三种。本书主要介绍64引脚的S08AW60,参见图1-3。.图2-2 S08AW60引脚分布图S08MCU的引脚大都采用功能复用技术,即
18、“单引脚多功能”。某个引脚可能具有双重或三重功能,即通用I/O功能和特殊接口功能,例如图2-2中第47引脚具有3种功能:通用I/O功能(PTD3)、键盘中断输入(KBI1P6)和模拟量/数字量转换输入A/D(AD1P11),其控制逻辑完全集成在MCU内部,可以用软件设定该引脚具有何种功能。由于S08MCU的许多引脚都具有2种或2种以上功能,使得它在体积、功耗、可靠性和应用的简单方便程度上与用户自行扩充的片外I/O口有着重要区别和显著的优势。2.4 系统功能引脚1. 振荡器引脚(EXTAL/XTAL)(External Reference Clock / Oscillator Input,EXT
19、AL)和(Oscillator Output,XTAL)是晶振电路或者外部时钟引脚。2. 外部复位引脚()该引脚低电平有效,为双向控制信号,输入低电平有效,将MCU复位,此时MCU被初始化成默认状态,当MCU内部功能引起复位时该引脚也可输出信号。3. 后台调试/模式选择引脚(BKGD /MS) BKGD /MS 引脚在后台调试模式(Background,BKGD)中作为单线通信引脚。在复位过程中作为MCU操作模式的选择(Mode Select,MS)引脚。在RESET信号的上升沿,将对这个引脚的状态进行检测和锁定(有关详细的描述请参见数据手册),如果外接有BDM模块,则MCU进入后台调试模式,
20、此引脚有一个固定的上拉电阻,并且一直使能。4. 电源引脚(VDD,VSS,VDDAD,VSSAD)VDD, VSS是MCU的主电源,供电范围为2.7V5.5V。VDDAD, VSSAD是MCU内部模拟电路的电源,给模数转换器(ADC)模块供电。2.5 输入输出功能引脚1. PTA(Port A)端口(PTA7PTA0)PTA7PTA0是8个单一功能引脚,具有可设定的通用输入或输出功能,第2633引脚。 2.PTB端口(PTB7/ AD1P7PTB0/ AD1P0)PTB7/ AD1P7PTB0/ AD1P0是8个双功能引脚,可定义为通用输入/输出引脚或模数转换器的模拟输入引脚。3. PTC端口
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 控制器 作业 基于 saw 简易 频率计 设计
链接地址:https://www.31doc.com/p-2446525.html