第4章-任務T14-聲光報警器課件

4.1本章的知識點和技能點知識點技能點振蕩電路的工作原理內(nèi)存管理數(shù)據(jù)表格的建立與訪問無源蜂鳴器的控制電路匯編語言聲光報警器的設計I/O口控制匯編語言編程程序調(diào)試能力CodeWarrior以及BDM的進一步使用萬用表、示波器在靜態(tài)測試中的使用4.1本章的知識點和技能點知識點技能點振蕩電路的工作原理聲4.2任務描述 汽車的防盜報警器開啟后，當有外力施加在汽車上，汽車的車燈會閃爍，且發(fā)出響亮的報警聲。有一些家電產(chǎn)品當完成任務后指示燈會閃爍，同時蜂鳴器鳴叫。本任務就是要完成上面所述的聲光報警，使LED1、LED2、LED3、LED4循環(huán)點亮，同時使蜂鳴器鳴叫。4.2任務描述 汽車的防盜報警器開啟后，當有外力施加在汽車4.3任務分析一個完整的聲光報警器必須包括傳感器、指示燈、音響設備等部分，本例為了簡化任務，不考慮傳感器的設計和檢測，只考慮指示燈和音響設備，我們可以用MC9S08AC16通用功能板上的LED作為指示燈，用蜂鳴器作為音響設備來設計我們的聲光報警器。MC9S08AC16通用功能板上的蜂鳴器是一種12V供電的無源蜂鳴器，要使其發(fā)出聲音，必須使控制它的信號周期性的高低變化，也就是說控制信號必須是脈沖信號，并且蜂鳴器的音色由脈沖信號的頻率決定。另外，LED的閃爍控制雖然已經(jīng)在前面幾個例子實現(xiàn)過，但是如果把前面的代碼直接移植過來，將會導致無法控制蜂鳴器，因此也必須尋找新的控制方法。其中的一種方法是增加一個計數(shù)變量，當計數(shù)變量達到某個值后使LED的狀態(tài)取反，同時使計數(shù)變量復位準備下一次的計數(shù)。

4.3任務分析一個完整的聲光報警器必須包括傳感器、指示燈、4.4實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試CodeWarrior軟件

MC9S08AC16通用功能板，1塊/人

BDM工具，1個/人萬用表，1只/人示波器，1臺/人4.4.1任務所需工具4.4實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試CodeWarrio4.4實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試4.4.2靜態(tài)測試注意事項確保放置實驗板的區(qū)域沒有其他的東西；確保實驗臺和雙手是干燥的。用數(shù)字萬用表測試電壓時需要選擇用交流擋還是直流擋，還要正確選擇其量程；用模擬萬用表測試直流電壓時還需要分清正負極，紅筆接正極，黑筆接負極。實驗板通電后不要用手觸摸和N端、L端、L1端連通的裸露部分，否則將觸電。4.4實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試4.4.2靜態(tài)測試注意4.4.3實驗步驟步驟1：選擇接入8MHz的外部晶振。步驟2：用BDM向單片機寫入時鐘測試程序ClockTest.mcp（該程序可以在隨書光盤的文件夾“單片機技術初步實踐例子程序\MC9S08AC16通用功能板例子程序\第4章”中獲得），如果正常工作，則LED1亮。4.4.3實驗步驟步驟1：選擇接入8MHz的外部晶振。4.4.3實驗步驟步驟3：晶振電路的靜態(tài)測試。通電，用萬用表測試晶振兩端的對地電壓，把結(jié)果記錄在課本的表4-17中；斷電，把示波器的信號線和晶振電路輸出端連接好；通電，觀察晶振電路輸出端的波形，把結(jié)果記錄在課本的表4-17中，記錄的波形圖必須標出振幅和周期。4.4.3實驗步驟步驟3：晶振電路的靜態(tài)測試。4.5知識鏈接1：內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊ICG4.5知識鏈接1：內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊ICG4.5.1內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊ICG由外部時鐘電路、振蕩器、內(nèi)部參考時鐘、鎖頻環(huán)模塊、時鐘選擇模塊、分頻器等組成。

4.5.1內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊ICG由4.5.2內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊工作原理晶體諧振器、RC振蕩電路、外部時鐘等外部參考時鐘ICGERCLK或者內(nèi)部參考時鐘ICGIRCLK經(jīng)過鎖頻環(huán)的升頻后輸出時鐘ICGDCLK，時鐘選擇模塊選擇ICGERCLK或者ICGDCLK作為時鐘源，經(jīng)過分頻器分頻后輸出時鐘ICGOUT。4.5.2內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊工作原理晶體諧振器、RC振蕩電4.5.3時鐘源與鎖頻環(huán)HCS08時鐘模塊的時鐘源有兩個——外部晶振和內(nèi)部參考時鐘。采用內(nèi)部時鐘可以提高系統(tǒng)的可靠性，降低成本，但是精度不高；采用外部晶振，可以提高精度，但是會增加成本，同時，當外部晶振頻率太高時還會產(chǎn)生較大的電磁干擾內(nèi)部鎖頻環(huán)FLL(FrequencyLockedLoop)頻率合成器模塊。這個模塊的作用是用頻率較低且較穩(wěn)定的時鐘來產(chǎn)生高頻時鐘。采用鎖頻環(huán)技術可以用較低的參考時鐘產(chǎn)生頻率較高的時鐘，降低對外部的電磁干擾；當參考時鐘一定的情況下，啟用鎖頻環(huán)電路會增加功耗；單片機上電后，如果啟用鎖頻環(huán)電路，需要一定的時間鎖頻環(huán)電路才能夠輸出穩(wěn)定的時鐘，也就是說單片機上電后需要一段時間才能夠正常的工作。4.5.3時鐘源與鎖頻環(huán)HCS08時鐘模塊的時鐘源有兩個—4.5.4內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊工作模式時鐘發(fā)生器模塊共有5種工作模式停止模式(Off)自時鐘模式(SCM)使用鎖頻環(huán)的內(nèi)時鐘模式(FEI)禁用鎖頻環(huán)的外時鐘模式(FBE)使用鎖頻環(huán)的外時鐘模式(FEE)4.5.4內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊工作模式時鐘發(fā)生器模塊共有5種（1）停止模式（Off）在該模式下，內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊ICG停止工作，ICGOUT是一個固定的電平，即在該模式下沒有時鐘脈沖輸出。（1）停止模式（Off）在該模式下，內(nèi)部時鐘發(fā)生器模塊IC（2）自時鐘模式（SCM）

內(nèi)部參考時鐘ICGICLK經(jīng)過工作于開環(huán)模式的鎖頻環(huán)后產(chǎn)生時鐘ICGDCLK，ICGDCLK經(jīng)過分頻后作為內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出時鐘ICGOUT。

系統(tǒng)最快的啟動方式單片機復位后默認的工作模式時鐘精度不高（2）自時鐘模式（SCM）內(nèi)部參考時鐘ICGICLK經(jīng)過（3）使用鎖頻環(huán)的內(nèi)時鐘模式(FEI)

內(nèi)部參考時鐘ICGICLK經(jīng)過工作于閉環(huán)模式的鎖頻環(huán)后產(chǎn)生時鐘ICGDCLK，ICGDCLK經(jīng)過分頻后作為內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出時鐘ICGOUT。

系統(tǒng)成本降低時鐘頻率可調(diào)整范圍大精度較高（3）使用鎖頻環(huán)的內(nèi)時鐘模式(FEI)內(nèi)部參考時鐘ICGI（4）禁用鎖頻環(huán)的外時鐘模式(FBE)

外部的晶體諧振器、RC振蕩電路、外部時鐘等產(chǎn)生的時鐘經(jīng)過內(nèi)部振蕩電路后產(chǎn)生外部參考時鐘ICGERCLK，ICGERCLK經(jīng)過分頻后作為內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出時鐘ICGOUT。

最精確、最省電能達到的總線頻率不高，最大只能為8MHz（4）禁用鎖頻環(huán)的外時鐘模式(FBE)外部的晶體諧振器、R（5）使用鎖頻環(huán)的外時鐘模式(FEE)

外部的晶體諧振器、RC振蕩電路、外部時鐘等產(chǎn)生的時鐘經(jīng)過內(nèi)部振蕩電路后產(chǎn)生外部參考時鐘ICGERCLK，ICGERCLK經(jīng)過工作于閉環(huán)模式的鎖頻環(huán)后產(chǎn)生時鐘ICGDCLK，ICGDCLK經(jīng)過分頻后作為內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出時鐘ICGOUT。

功耗和精度方面都處于中間狀態(tài)（5）使用鎖頻環(huán)的外時鐘模式(FEE)外部的晶體諧振器、R4.5.5系統(tǒng)時鐘分配

ICG模塊為系統(tǒng)的其他功能模塊如中央處理器CPU、實時時鐘中斷模塊RTI、后臺調(diào)試模塊BDC、定時器模塊TPM、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC等提供工作的時鐘，ICG模塊的輸出時鐘2分頻后作為總線時鐘BUSCLK，即Ficg=2*Fbus。

4.5.5系統(tǒng)時鐘分配ICG模塊為系統(tǒng)的其他功能模塊如中4.5.6外部振蕩電路連接

外部晶振的電路連接EXTAL是內(nèi)部振蕩器的輸入引腳，XTAL是輸出引腳；串聯(lián)電阻RS和反饋電阻RF應該是低感應系數(shù)的電阻，RS一般可以不接，RF的取值范圍為1MΩ～22MΩ；C1和C2應盡量選用高頻性能好的陶瓷電容，取值一般為6pF～40pF。布板時，晶振、C1和C2應該盡可能的靠近單片機。例子：外部選擇8MHz的晶振，則RF選擇8.2MΩ，C1和C2選擇22pF，RS不接。

4.5.6外部振蕩電路連接外部晶振的電路連接4.5.6外部振蕩電路連接

外部時鐘的電路連接將時鐘信號直接連接EXTAL引腳，而XTAL懸空4.5.6外部振蕩電路連接外部時鐘的電路連接4.5.7時鐘發(fā)生器模塊寄存器

HCS08單片機中和時鐘發(fā)生器模塊相關的寄存器有以下6個，具體說明請看課本P59～63：ICG控制寄存器1（ICGC1）；ICG控制寄存器2（ICGC2）；ICG狀態(tài)寄存器1（ICGS1）；ICG狀態(tài)寄存器2（ICGS2）；ICG濾波寄存器（ICGFLTH和ICGFLTL）；ICG微調(diào)寄存器（ICGTRM）。單片機中所有的功能模塊都有配套的寄存器，這些寄存器負責設置功能模塊的各種參數(shù)。4.5.7時鐘發(fā)生器模塊寄存器HCS08單片機中和時鐘發(fā)4.5.8時鐘發(fā)生器模塊設置舉例

4.5.8時鐘發(fā)生器模塊設置舉例（1）重要的計算表格：ICGOUT頻率fICGOUT計算表1

確保fICGDCLK

＝

fICGOUT*R不超過極限值fICGDCLKmax＝40MHz。

工作模式fICGOUT1P說明SCMfICGDCLK/R無效復位后fICGOUT＝8MHzFEI(fIRG/7)*64*N/R64典型情況，fIRG＝243kHzFBEfext/R無效fext為晶振或外部時鐘的頻率FEEfext*P*N/RRange=0;P=64Range=1;P=1同上（1）重要的計算表格：ICGOUT頻率fICGOUT計算（1）重要的計算表格：MFD和RFD編碼表MFD倍頻因子NRFD分頻因子R00040001001600120108010401110011810012100161011410132110161106411118111128（1）重要的計算表格：MFD和RFD編碼表MFD倍頻因子（2）ICG設置的步驟第一步：根據(jù)功耗、時鐘頻率精度、時鐘頻率范圍、成本選擇合適的工作模式；第二步：根據(jù)總線頻率確定ICGOUT頻率；第三步：根據(jù)ICGOUT頻率選擇合適的P、N、R值；第四步：根據(jù)工作模式和P、N、R值設置ICG的各個寄存器。（2）ICG設置的步驟第一步：根據(jù)功耗、時鐘頻率精度、時鐘（3）ICG設置舉例：例子1FEI應用，fIRG＝243kHz，fBUS＝8MHz。分析：fICGOUT=2*fBUS=16MHz,fICGOUT=(fIRG/7)*P*N/R,其中fIRG＝243kHz=243*1024Hz,P=64,N/R=fICGOUT/((fIRG/7)*P)=7.033,約等于7，選擇N=14,R=2。和ICG相關的寄存器設置如下:CGC1=$28(%00101000)ICGC2=$51(%00110001)ICGS1=$xx。只讀，清中斷標志位除外ICGS2=$xx。只讀，在執(zhí)行對時鐘要求嚴格的任務時，需要確認DCOS＝1ICGFLTLU/L=$xx。在本模式中無效。

（3）ICG設置舉例：例子1FEI應用，fIRG＝243（3）ICG設置舉例：例子1FEI應用，fIRG＝243kHz，fBUS＝8MHz。匯編代碼如下所示：LDA #$28STA ICGC1LDA #$51STA ICGC2BRCLR ICGS1_LOCK,ICGS1,*;等待鎖頻環(huán)鎖定輸出時鐘

（3）ICG設置舉例：例子1FEI應用，fIRG＝243（3）ICG設置舉例：例子2FBE應用，fext＝8MHz，fBUS＝4MHz。分析：fICGOUT=2*fBUS=8MHz,fICGOUT=fext/R,R=fICGOUT/fext=1，另外由于外部晶振的頻率為8MHz，屬于高頻晶振，因此選擇P=1。和ICG相關的寄存器設置如下:ICGC1=$70(%01110000)。ICGC2=$00(%00000000)。ICGS1=$xx。只讀，清中斷標志位除外。ICGS2=$xx。只讀，在執(zhí)行對時鐘要求嚴格的任務時，需要確認DCOS＝1。ICGFLTLU/L=$xx。在本模式中無效。ICGTRM=$xx。在本模式中無效。（3）ICG設置舉例：例子2FBE應用，fext＝8MH（3）ICG設置舉例：例子2FBE應用，fext＝8MHz，fBUS＝4MHz。匯編代碼如下所示：LDA #$70STA ICGC1LDA #$00STA ICGC2BRCLR ICGS1_ERCS,ICGS1,*;等待外部的晶振時鐘穩(wěn)定下來（3）ICG設置舉例：例子2FBE應用，fext＝8MH4.6實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試（續(xù)）CodeWarrior軟件

MC9S08AC16通用功能板，1塊/人BDM工具，1個/人萬用表，1只/人示波器，1臺/人4.6.1任務所需工具4.6實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試（續(xù)）CodeWar4.6實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試4.6.2靜態(tài)測試注意事項確保放置實驗板的區(qū)域沒有其他的東西；確保實驗臺和雙手是干燥的。用數(shù)字萬用表測試電壓時需要選擇用交流擋還是直流擋，還要正確選擇其量程；用模擬萬用表測試直流電壓時還需要分清正負極，紅筆接正極，黑筆接負極。實驗板通電后不要用手觸摸和N端、L端、L1端連通的裸露部分，否則將觸電。4.6實操訓練：時鐘電路的靜態(tài)測試4.6.2靜態(tài)測試注意4.6.3實驗步驟步驟4：用BDM向單片機寫入蜂鳴器控制程序SoundAlarm.mcp，觀察現(xiàn)象，用示波器觀察并記錄蜂鳴器1的控制三極管的基極波形，把結(jié)果記錄在課本的表4-18中，波形圖必須標出振幅和周期。程序簡單說明：本程序使ICG模塊工作于FBE模式，并形成4MHz的總線頻率。蜂鳴器驅(qū)動脈沖頻率為4KHz的，蜂鳴器1控制引腳PTC2的電平跳變頻率為8KHz（構(gòu)造一個方波信號需要兩次跳變）。由于暫時沒有啟用定時器的功能，故只能在主程序的主循環(huán)中構(gòu)造具有500個時鐘周期T的延時（4M/8K=500）。使PTC2的電平跳變由以下三行語句的程序段實現(xiàn)：LDA PTCDEOR #$04STA PTCD執(zhí)行這段程序的時間間隔為：3＋2＋3＋3＋（2＋3＋3）×61＋3＝502T，這個時間間隔和我們要求的500T基本吻合。4.6.3實驗步驟步驟4：用BDM向單片機寫入蜂鳴器控制程4.6.3實驗步驟步驟5：選擇16MHz的外部晶振，觀察現(xiàn)象，用示波器觀察并記錄蜂鳴器1的控制三極管的基極波形，把結(jié)果記錄在課本表4-18中，波形圖必須標出振幅和周期，比較前后兩次的不同。

步驟6：修改蜂鳴器控制程序，把蜂鳴器驅(qū)動脈沖的頻率改為1500Hz。

4.6.3實驗步驟步驟5：選擇16MHz的外部晶振，觀察現(xiàn)4.7知識鏈接2：存儲器管理

4.7知識鏈接2：存儲器管理4.8知識鏈接3：指令尋址方式4.8知識鏈接3：指令尋址方式4.8.1指令尋址方式的定義一條指令一定存在操作碼，一般也存在操作數(shù)。操作碼控制CPU執(zhí)行一定的操作，而這些操作需要使用的數(shù)據(jù)就是操作數(shù)。操作碼在程序計數(shù)器PC所指向的FLASH中可以獲得，而操作數(shù)也需要通知CPU按照一定的方式取得，這就叫做“尋址方式”。尋址方式是由操作數(shù)的獲取方式?jīng)Q定，和操作碼無關。4.8.1指令尋址方式的定義一條指令一定存在操作碼，一般也4.8.2指令尋址方式的種類尋址方式隱含(INH)立即數(shù)(IMM)直接(DIR)擴展(EXT)變址(IX)變址1(IX1)變址2(IX2)助記符INCXLDA#$55LDA$80LDA$400LDA,XLDA$5,XLDA$150,X操作碼5CA6B6C6F6E6D6操作數(shù)

55800400

1001504.8.2指令尋址方式的種類尋址方式隱含(INH)立即數(shù)(4.9實操訓練：聲光報警器程序設計CodeWarrior軟件

MC9S08AC16通用功能板，1塊/人BDM工具，1個/人4.9.1任務所需工具4.9實操訓練：聲光報警器程序設計CodeWarrio4.9實操訓練：聲光報警器程序設計4.9.2靜態(tài)測試注意事項確保放置實驗板的區(qū)域沒有其他的東西；確保實驗臺和雙手是干燥的。實驗板