基于S08AW60的数字电压表设计.doc
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1、 微控制系统原理课程设计微控制系统原理课程设计课程设计名称: 基于S08AW60的数字电压表设计专业班级:自动1302 学生姓名:张鹏涛 学号:201323020219 指导教师:郑维 课程设计时间:20164-202016-56 指导教师意见:成绩:签名: 年 月 日I目录1引言12 总体设计方案22。1 硬件组成22。2总体方案23 硬件电路设计33.1 S08AW特性结构及原理图33.2最小系统电路图63。3电压显示电路63.4 时钟电路73。5复位电路84 程序设计94。1 程序流程图95 总结10参考文献11附录A源程序12附录B 系统原理图14II1引言数字电压表(DigitalV
2、oltmeter)简称DVM,它是采用数字化测量技术,把连续的模拟量(直流输入电压)转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。与此同时,由DVM扩展而成的各种通用及专用数字仪器仪表,也把电量及非电量测量技术提高到崭新水平.微控制器诞生于20世纪70年代中期,经过20多年的发展,其成本越来越低,而性能越来越强大,这使其应用已经无处不在,遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉)等。微程序控制的基本思想,就是仿照通常的解题程序的方法,把所有的控制命令信号汇集在一起编码成所谓的微指令,再由微指令组成微
3、程序,存放在一个EPROM里.系统运行时,一条又一条地读出这些微指令,产生执行部件所需要的各种控制信号,从而驱动执行部件进行所规定的操作.微控制器可从不同方面进行分类:根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机。Intel公司作为最早推出微处理器的公司,同样也是最早推出微控制器的公司。MCU主要用于输入输出控制,通常嵌入某一具体的产品或装置之中,所以又称为嵌入式控制器,一般由MCU构成的嵌入式控制系统应具有实时、快速的外部响应,能迅速采集到所需的数据,并在确定的时间内作出逻辑判断与推理后实现对被控制对象的参数调整与控制。MCU以其功能强、体积小、可靠性高、面向控制及价格低廉等一系列优点,已渗
4、入到人们工作和生活的各个角落,几乎是无所不在,无所不为,牢固树立了其在生产和生活中的霸主地位。MCU的应用已从面向工业控制、通信、交通及智能仪表等迅速发展到面向家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC外设以及网络通信等广大领域。本次设计采用飞思卡尔公司生产的8位高级MCU S08AW60设计一个微控制器实验装置,以S08AW/AC60为核心,建立最小化系统的中心系统,该实验装置能够有效地投入实验室使用,可以完成显示、输入、输出、PWM、电子闹钟等基本功能。2总体设计方案2.1 硬件组成 按照数字电压表控制系统的技术要求,控制系统的硬件应包括以下几部分:(1) 将要检测的电压模拟量经过模数转换模
5、块的到一个对应的二进制的值(2) 经过数据处理得到对应的转换精度内的近似电压值(3) 经过数码管显示出来 硬件方框图如图2。1图2.1 硬件方框图2.2总体方案按照上述方案论证的结果,数字电压表系统的总体方案框图如图2.2所示。 S08AW系列是Freescale公司推出的新一代S08系列为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,还有很宽的工作温度范围(-40+125),S08AW微控制器采用8位S08CPU,片内总线时钟频率可高达20MHz,片内资源包括2KB RAM,约62KB Flash、串行通信模块、定时器模块、并可选择宽范围时钟频率,还提供一个8位/10位精度
6、的模/数转换,并支持后台调试模式BDM.在汽车电子、工业控制和中高档机电产品等领域具有广泛的用途.时钟信号用来控制S08AW内各种微操作的时间基准,通常有两种形式得到,即内部震荡方式和外部震荡方式。内部震荡方式所得的信号比较稳定,故设计数字温度计的时钟信号选用内部震荡方式,晶振选用12MHZ。用ADC0804转化模拟电压信号,通过微控制器控制数码管显示出来当前的电压。3 硬件电路设计3.1 S08AW特性结构及原理图S08AW系列有4种芯片:S08AW60/48/32/16,他们之间的区别主要是片上程序存储器的容量不同而且具有各种引脚封装形式,S08AW特性如下:中央处理器位S08CPU.最高
7、可达40MzCPU时钟频率和20MHz内部总线频率.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。2KB片上RAM。时钟源选项为晶体振动器、陶瓷谐振器、外部时钟和内部时钟。可选的看门狗(COP)复位。具有复位和中断的功能的低压检测。2个定时器TPM模块为共有(2+6)通道的16位定时器/脉宽调制器,每个通道都有可选的输入捕捉、输出比较及PWM功能.多达54个通用输入/输出(I/O)引脚。具有主复位和引脚和上电复位(POR)功能。单线后台调试模块BDM。可支持多达32个中断/复位源.S08AW系统结构如图3。1所示,大致可分为MCU核心和MCU外设两部分。S08AW核心部
8、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、系统控制等。S08MCU有两种存储器Flash和RAM;电压调整器可对数字电路和模拟电路供电;程序存储器具有页面控制模式;具有内部时钟发生器和低能耗晶体振荡器。外设部分可分为6种外设:数字输入;数字输出;10位/8位二进制精度的模拟量/数字量转换器ADC;定时器/PWM;串行接口;许多微控制器中所没有的键盘中断输入。图3。1S08AW系统结构S08AW60基本系统的连接电路如图3。2。1所示。大多数S08基本应用系统电路与此电路图相近,因此它在S08系列中具有代表性。该系统电路由电源电路、振荡器、复位电路、后台调试/模式选择
9、电路、通用I/O和外围设备接口电路。主电源供电VDD和VSS,VDD和VSS是S08MCU主要的电源引脚,工作电压范围是2。75。5V,该电源为所有的I/O缓冲器电路和内部稳压器供电,电源电路通常在电源引脚上加两个独立的电容器,其中一个为大容量的电解电容,另外一个为靠近MCU电源引脚的地方安装一个0.1F的陶瓷路旁电容来抑制高频噪音,VDDAD和VSSAD是MCU的模拟电源引脚,该引脚为片内的模/数转换电路一共电源;S08AW60中的振荡器为传统的皮尔斯振荡器,它支持晶体和陶瓷谐振器,并可通过寄存器选择两种频率范围,低频范围为32100KHz,高频范围为116MHz;在S08AW系列MCU中,
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