基于MC9S08AW60单片机的频率计设计

1、基于MC9S08AW60频率计设计 设 计 名 称： 基于MC9S08AW60单片机的频率计设计 专 业 班 级 ： 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 教 师 ： 设 计 时 间： 目录概述21 MC9S08AW60单片机特点：22 频率计设计硬件构成框图33频率计硬件设计33.1 MC9S08AW60最小系统设计33.2频率计的测量电路43.3 人机接口电路54 软件设计部分64.1 软件设计框图6参考文献7附录A8原理图8附录B9相关源程序9基于MC9S08AW60单片机的频率计设计微控制这门课已经进行了一个学期的学习，这个课程围绕飞思卡尔的8位单片机MC9S08AW60展开论述。选

2、择的本课程的结课题目为简易频率计设计。设计要求：1. 对方波、三角波、正弦波的频率测量；2. 对方波、三角波、正弦波的单个周期的测量，按键控制单次触发测量；3. 在LCD屏上显示频率，周期的信息；4. 自带内部校准频率发生器1KHZ，幅值为5V；5. 对输入接口的保护；6. 信号波的幅值在0.1V5V之间；7. 可以测量的信号波频率在020MHZ之间，自适应量程；8. 输入电阻近似无穷大；概述数字频率计是一种用十进制数字，显示被测信号频率的数字测量仪器。它的基本功能是测量正弦信号，方波信号以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，

3、测量迅速，显示直观，所以经常要用到数字频率计。     频率测量中直接测量的数字频率计主要由四个部分构成：时基（T）电路、输入电路、计数显示电路以及控制电路。在一个测量周期过程中，被测周期信号在输入电路中经过放大、整形、微分操作之后形成方波信号，加到与非门的另一个输入端上.该与非门起到主阀门的作用,在与非门第二个人输入端上加阀门控制信号,控制信号为低电平时阀门关闭,无信号进入计数器;控制信号为高电频时,阀门开启整形后的信号进入计数器,若阀门控制信号取1s,则在阀门时间1s内计数器得到的脉冲数N就是被测信号的频率. 在普通的电子测量仪器

4、中，示波器在进行频率测量时测量精度较低，误差较大。频谱仪可以准确的测量频率并显示被测信号的频谱，但测量速度较慢，无法实时快速的跟踪捕捉到被测信号频率的变化。正是由于频率计能够快速准确的捕捉到被测信号频率的变化，因此，频率计拥有非常广泛的应用范围。1 MC9S08AW60单片机特点：8 位 HCS08 中央处理单元(CPU)40MHz 的 HCS08 的CPU(中央处理单元) 20MHz 的内部总线频率单线后台调试模式接口支持多达 32个中断/复位源高达 60KB的片内在线可编程 FLASH 存储器，带有块保护和安全选项高达 2KB 的片内 RAM 可选的计算机正常操作(COP)复位ADC-多达

5、 16 个通道，10 位 AD转换器与自动比较功能SCI-两个串行通信接口模块与可选的 13 位中断SPI 的-串行外设接口模块Timers-1 个 2 通道和 1 个 6 通道 16 位定时器/脉冲宽度调制器(TPM)模块：可选输入捕捉，输出比较，和边沿分布的 PWM 能力，在每个通道。每个定时器模块，高达 54 通用输入/输出(I/O)引脚输入时，每个端口都有软件选择的上拉电阻输出时，每个端口都有软件选择的回转速率控制输出时，每个端口都有软件选择的驱动强度64 引脚的四方扁平封装(QFP)2 频率计设计硬件构成框图 3频率计硬件设计3.1 MC9S08AW60最小系统设计最小系统

6、包括电源部分、晶振电路、调试接口、复位电路。3.2频率计的测量电路为了保护单片机接口，使用电压比较器作为限流和整形电路，单片机接收的是标准的方波信号。此外，该频率计还可以产生一路标准的方波信号。3.3 人机接口电路人机接口电路包括液晶显示和按键。4 软件设计部分4.1 软件设计框图4.2频率测量算法设计如上图所示，在相同的T时间内，时钟信号的频率已知为Fbus ,所以需要求出的频率F=Fbus *(N1/N2)参考文献【1】 王威.嵌入式微控制器S08AW原理与实践.北京航空航天大学出版社.2009【2】 阮毅，陈伯时.电力拖动自动控制系统.机械工业出版社.2013附录A原理图：附录B相关源程

7、序：主函数：#include <hidef.h> /* for EnableInterrupts macro */#include "derivative.h" /* include peripheral declarations */#include "IO_Init.h"#include "LCD5110.h"#include "Timer.h"#include "interrupt.h"extern char start;void System_Init(void) IO_In

8、it(); LCD5110_Init(); Timer_Init();void main(void) System_Init(); EnableInterrupts; /* enable interrupts */ for(;) if(start) show_frequency(calculate_frequency(); else show_frequency(0); _RESET_WATCHDOG(); /* feeds the dog */ 各个模块函数：定时器：#include "Timer.h"#include "interrupt.h"ext

9、ern FreqStructure FreqStruct;void Timer_Init(void) TPM1SC=0x48;/溢出中断开启，总线时钟20M； TPM1C0SC=0x44;/使能通道0捕获中断，仅在上升沿捕获 TPM2SC=0x08;/溢出中断开启，总线时钟20M； TPM2MOD=0x4E20;/1KHZ? TPM2C0SC=0x28;/使能通道0捕获中断，仅在上升沿捕获 float calculate_frequency(void) float freq=0; freq=20000000*(float)FreqStruct.count/(0xFFFF*FreqStruct.

10、over_num+FreqStruct.time_pointFreqStruct.i); return freq;键盘中断：#include "IO_Init.h"void IO_Init(void) /*按键*/ PTGPE=0x07;/ KBIPE0，KBIPE1，KBIPE2，三个引脚使能内部上拉 KBI1SC=0x02;/下降沿，开键盘中断，仅边沿有效 KBI1PE=0x07;/KBIPE0，KBIPE1，KBIPE2，三个引脚作为键盘中断输入 /*LCD5110*/ PTADD=0x3F;/PTADD0PTADD5设置为输出#include "inter

11、rupt.h"char start=0;FreqStructure FreqStruct=0,0,0,0;interrupt VectorNumber_Vkeyboard1 void KBI_ISR(void) KBI1SC_KBACK=1; if(!PTGD_PTGD0) start+; if(!PTGD_PTGD1) start+; if(!PTGD_PTGD2) start=0; interrupt VectorNumber_Vtpm1ch0 void KBIch0_ISR(void) TPM1C0SC_CH0F=0; FreqStruct.count+; if(FreqStr

12、uct.i>=9) FreqStruct.i=0; FreqStruct.time_pointFreqStruct.i+=TPM1C0V;interrupt VectorNumber_Vtpm1ovf void KBIovf_ISR(void) TPM1SC_TOF=0; FreqStruct.over_num+;显示：void LCD5110_Init(void) LCD_RST= 0; / 产生一个让LCD复位的低电平脉冲 delay_us(1); LCD_RST= 1; LCD_CE= 0;/ 关闭LCD delay_us(1); LCD_CE = 1;/ 使能LCD delay_

13、us(1); LCD_write_byte(0x21, 0);/ 使用扩展命令设置LCD模式 LCD_write_byte(0xc8, 0);/ 设置偏置电压 LCD_write_byte(0x06, 0);/ 温度校正 LCD_write_byte(0x13, 0);/ 1:48 LCD_write_byte(0x20, 0);/ 使用基本命令 LCD_clear(); / 清屏 LCD_write_byte(0x0c, 0);/ 设定显示模式，正常显示 LCD_CE = 0; / 关闭LCD LCD_LED=0; LCD_clear(); void show_frequency(float freq) long tem; LCD_write_string(0,1,"FREQUARY:"); if(freq>1000) tem=freq/1000; LCD_Write_Num(0,2,tem,