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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 S0
