第4章-任務(wù)T14-聲光報(bào)警器課件

4.1本章的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)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(wèn)無(wú)源蜂鳴器的控制電路匯編語(yǔ)言聲光報(bào)警器的設(shè)計(jì)I/O口控制匯編語(yǔ)言編程程序調(diào)試能力CodeWarrior以及BDM的進(jìn)一步使用萬(wàn)用表、示波器在靜態(tài)測(cè)試中的使用4.1本章的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)振蕩電路的工作原理聲4.2任務(wù)描述 汽車(chē)的防盜報(bào)警器開(kāi)啟后，當(dāng)有外力施加在汽車(chē)上，汽車(chē)的車(chē)燈會(huì)閃爍，且發(fā)出響亮的報(bào)警聲。有一些家電產(chǎn)品當(dāng)完成任務(wù)后指示燈會(huì)閃爍，同時(shí)蜂鳴器鳴叫。本任務(wù)就是要完成上面所述的聲光報(bào)警，使LED1、LED2、LED3、LED4循環(huán)點(diǎn)亮，同時(shí)使蜂鳴器鳴叫。4.2任務(wù)描述 汽車(chē)的防盜報(bào)警器開(kāi)啟后，當(dāng)有外力施加在汽車(chē)4.3任務(wù)分析一個(gè)完整的聲光報(bào)警器必須包括傳感器、指示燈、音響設(shè)備等部分，本例為了簡(jiǎn)化任務(wù)，不考慮傳感器的設(shè)計(jì)和檢測(cè)，只考慮指示燈和音響設(shè)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(shè)備來(lái)設(shè)計(jì)我們的聲光報(bào)警器。MC9S08AC16通用功能板上的蜂鳴器是一種12V供電的無(wú)源蜂鳴器，要使其發(fā)出聲音，必須使控制它的信號(hào)周期性的高低變化，也就是說(shuō)控制信號(hào)必須是脈沖信號(hào)，并且蜂鳴器的音色由脈沖信號(hào)的頻率決定。另外，LED的閃爍控制雖然已經(jīng)在前面幾個(gè)例子實(shí)現(xiàn)過(guò)，但是如果把前面的代碼直接移植過(guò)來(lái)，將會(huì)導(dǎo)致無(wú)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(gè)計(jì)數(shù)變量，當(dāng)計(jì)數(shù)變量達(dá)到某個(gè)值后使LED的狀態(tài)取反，同時(shí)使計(jì)數(shù)變量復(fù)位準(zhǔn)備下一次的計(jì)數(shù)。

4.3任務(wù)分析一個(gè)完整的聲光報(bào)警器必須包括傳感器、指示燈、4.4實(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試CodeWarrior軟件

MC9S08AC16通用功能板，1塊/人

BDM工具，1個(gè)/人萬(wàn)用表，1只/人示波器，1臺(tái)/人4.4.1任務(wù)所需工具4.4實(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試CodeWarrio4.4實(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試4.4.2靜態(tài)測(cè)試注意事項(xiàng)確保放置實(shí)驗(yàn)板的區(qū)域沒(méi)有其他的東西；確保實(shí)驗(yàn)臺(tái)和雙手是干燥的。用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試電壓時(shí)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(wàn)用表測(cè)試直流電壓時(shí)還需要分清正負(fù)極，紅筆接正極，黑筆接負(fù)極。實(shí)驗(yàn)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(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試4.4.2靜態(tài)測(cè)試注意4.4.3實(shí)驗(yàn)步驟步驟1：選擇接入8MHz的外部晶振。步驟2：用BDM向單片機(jī)寫(xiě)入時(shí)鐘測(cè)試程序ClockTest.mcp（該程序可以在隨書(shū)光盤(pán)的文件夾“單片機(jī)技術(shù)初步實(shí)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(shí)驗(yàn)步驟步驟1：選擇接入8MHz的外部晶振。4.4.3實(shí)驗(yàn)步驟步驟3：晶振電路的靜態(tài)測(cè)試。通電，用萬(wàn)用表測(cè)試晶振兩端的對(duì)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(hào)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(biāo)出振幅和周期。4.4.3實(shí)驗(yàn)步驟步驟3：晶振電路的靜態(tài)測(cè)試。4.5知識(shí)鏈接1：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊ICG4.5知識(shí)鏈接1：內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊ICG4.5.1內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊ICG由外部時(shí)鐘電路、振蕩器、內(nèi)部參考時(shí)鐘、鎖頻環(huán)模塊、時(shí)鐘選擇模塊、分頻器等組成。

4.5.1內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊結(jié)構(gòu)圖內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊ICG由4.5.2內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊工作原理晶體諧振器、RC振蕩電路、外部時(shí)鐘等外部參考時(shí)鐘ICGERCLK或者內(nèi)部參考時(shí)鐘ICGIRCLK經(jīng)過(guò)鎖頻環(huán)的升頻后輸出時(shí)鐘ICGDCLK，時(shí)鐘選擇模塊選擇ICGERCLK或者ICGDCLK作為時(shí)鐘源，經(jīng)過(guò)分頻器分頻后輸出時(shí)鐘ICGOUT。4.5.2內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊工作原理晶體諧振器、RC振蕩電4.5.3時(shí)鐘源與鎖頻環(huán)HCS08時(shí)鐘模塊的時(shí)鐘源有兩個(gè)——外部晶振和內(nèi)部參考時(shí)鐘。采用內(nèi)部時(shí)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(huì)增加成本，同時(shí)，當(dāng)外部晶振頻率太高時(shí)還會(huì)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(gè)模塊的作用是用頻率較低且較穩(wěn)定的時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生高頻時(shí)鐘。采用鎖頻環(huán)技術(shù)可以用較低的參考時(shí)鐘產(chǎn)生頻率較高的時(shí)鐘，降低對(duì)外部的電磁干擾；當(dāng)參考時(shí)鐘一定的情況下，啟用鎖頻環(huán)電路會(huì)增加功耗；單片機(jī)上電后，如果啟用鎖頻環(huán)電路，需要一定的時(shí)間鎖頻環(huán)電路才能夠輸出穩(wěn)定的時(shí)鐘，也就是說(shuō)單片機(jī)上電后需要一段時(shí)間才能夠正常的工作。4.5.3時(shí)鐘源與鎖頻環(huán)HCS08時(shí)鐘模塊的時(shí)鐘源有兩個(gè)—4.5.4內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊工作模式時(shí)鐘發(fā)生器模塊共有5種工作模式停止模式(Off)自時(shí)鐘模式(SCM)使用鎖頻環(huán)的內(nèi)時(shí)鐘模式(FEI)禁用鎖頻環(huán)的外時(shí)鐘模式(FBE)使用鎖頻環(huán)的外時(shí)鐘模式(FEE)4.5.4內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊工作模式時(shí)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(shí)鐘發(fā)生器模塊ICG停止工作，ICGOUT是一個(gè)固定的電平，即在該模式下沒(méi)有時(shí)鐘脈沖輸出。（1）停止模式（Off）在該模式下，內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器模塊IC（2）自時(shí)鐘模式（SCM）

內(nèi)部參考時(shí)鐘ICGICLK經(jīng)過(guò)工作于開(kāi)環(huán)模式的鎖頻環(huán)后產(chǎn)生時(shí)鐘ICGDCLK，ICGDCLK經(jīng)過(guò)分頻后作為內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸出時(shí)鐘ICGOUT。

系統(tǒng)最快的啟動(dòng)方式單片機(jī)復(fù)位后默認(rèn)的工作模式時(shí)鐘精度不高（2）自時(shí)鐘模式（SCM）內(nèi)部參考時(shí)鐘ICGICLK經(jīng)過(guò)（3）使用鎖頻環(huán)的內(nèi)時(shí)鐘模式(FEI)

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

系統(tǒng)成本降低時(shí)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(shí)鐘模式(FEI)內(nèi)部參考時(shí)鐘ICGI（4）禁用鎖頻環(huán)的外時(shí)鐘模式(FBE)

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

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

外部的晶體諧振器、RC振蕩電路、外部時(shí)鐘等產(chǎn)生的時(shí)鐘經(jīng)過(guò)內(nèi)部振蕩電路后產(chǎn)生外部參考時(shí)鐘ICGERCLK，ICGERCLK經(jīng)過(guò)工作于閉環(huán)模式的鎖頻環(huán)后產(chǎn)生時(shí)鐘ICGDCLK，ICGDCLK經(jīng)過(guò)分頻后作為內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸出時(shí)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(shí)鐘模式(FEE)外部的晶體諧振器、R4.5.5系統(tǒng)時(shí)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(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷模塊RTI、后臺(tái)調(diào)試模塊BDC、定時(shí)器模塊TPM、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC等提供工作的時(shí)鐘，ICG模塊的輸出時(shí)鐘2分頻后作為總線時(shí)鐘BUSCLK，即Ficg=2*Fbus。

4.5.5系統(tǒng)時(shí)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(yīng)該是低感應(yīng)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(yīng)盡量選用高頻性能好的陶瓷電容，取值一般為6pF～40pF。布板時(shí)，晶振、C1和C2應(yīng)該盡可能的靠近單片機(jī)。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(shí)鐘的電路連接將時(shí)鐘信號(hào)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(shí)鐘的電路連接4.5.7時(shí)鐘發(fā)生器模塊寄存器

HCS08單片機(jī)中和時(shí)鐘發(fā)生器模塊相關(guān)的寄存器有以下6個(gè)，具體說(shuō)明請(qǐng)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(jī)中所有的功能模塊都有配套的寄存器，這些寄存器負(fù)責(zé)設(shè)置功能模塊的各種參數(shù)。4.5.7時(shí)鐘發(fā)生器模塊寄存器HCS08單片機(jī)中和時(shí)鐘發(fā)4.5.8時(shí)鐘發(fā)生器模塊設(shè)置舉例

4.5.8時(shí)鐘發(fā)生器模塊設(shè)置舉例（1）重要的計(jì)算表格：ICGOUT頻率fICGOUT計(jì)算表1

確保fICGDCLK

＝

fICGOUT*R不超過(guò)極限值fICGDCLKmax＝40MHz。

工作模式fICGOUT1P說(shuō)明SCMfICGDCLK/R無(wú)效復(fù)位后fICGOUT＝8MHzFEI(fIRG/7)*64*N/R64典型情況，fIRG＝243kHzFBEfext/R無(wú)效fext為晶振或外部時(shí)鐘的頻率FEEfext*P*N/RRange=0;P=64Range=1;P=1同上（1）重要的計(jì)算表格：ICGOUT頻率fICGOUT計(jì)算（1）重要的計(jì)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(jì)算表格：MFD和RFD編碼表MFD倍頻因子（2）ICG設(shè)置的步驟第一步：根據(jù)功耗、時(shí)鐘頻率精度、時(shí)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(shè)置ICG的各個(gè)寄存器。（2）ICG設(shè)置的步驟第一步：根據(jù)功耗、時(shí)鐘頻率精度、時(shí)鐘（3）ICG設(shè)置舉例：例子1FEI應(yīng)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(guān)的寄存器設(shè)置如下:CGC1=$28(%00101000)ICGC2=$51(%00110001)ICGS1=$xx。只讀，清中斷標(biāo)志位除外ICGS2=$xx。只讀，在執(zhí)行對(duì)時(shí)鐘要求嚴(yán)格的任務(wù)時(shí)，需要確認(rèn)DCOS＝1ICGFLTLU/L=$xx。在本模式中無(wú)效。

（3）ICG設(shè)置舉例：例子1FEI應(yīng)用，fIRG＝243（3）ICG設(shè)置舉例：例子1FEI應(yīng)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(shí)鐘

（3）ICG設(shè)置舉例：例子1FEI應(yīng)用，fIRG＝243（3）ICG設(shè)置舉例：例子2FBE應(yīng)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(guān)的寄存器設(shè)置如下:ICGC1=$70(%01110000)。ICGC2=$00(%00000000)。ICGS1=$xx。只讀，清中斷標(biāo)志位除外。ICGS2=$xx。只讀，在執(zhí)行對(duì)時(shí)鐘要求嚴(yán)格的任務(wù)時(shí)，需要確認(rèn)DCOS＝1。ICGFLTLU/L=$xx。在本模式中無(wú)效。ICGTRM=$xx。在本模式中無(wú)效。（3）ICG設(shè)置舉例：例子2FBE應(yīng)用，fext＝8MH（3）ICG設(shè)置舉例：例子2FBE應(yīng)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(shí)鐘穩(wěn)定下來(lái)（3）ICG設(shè)置舉例：例子2FBE應(yīng)用，fext＝8MH4.6實(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試（續(xù)）CodeWarrior軟件

MC9S08AC16通用功能板，1塊/人BDM工具，1個(gè)/人萬(wàn)用表，1只/人示波器，1臺(tái)/人4.6.1任務(wù)所需工具4.6實(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試（續(xù)）CodeWar4.6實(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試4.6.2靜態(tài)測(cè)試注意事項(xiàng)確保放置實(shí)驗(yàn)板的區(qū)域沒(méi)有其他的東西；確保實(shí)驗(yàn)臺(tái)和雙手是干燥的。用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)試電壓時(shí)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(wàn)用表測(cè)試直流電壓時(shí)還需要分清正負(fù)極，紅筆接正極，黑筆接負(fù)極。實(shí)驗(yàn)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(shí)操訓(xùn)練：時(shí)鐘電路的靜態(tài)測(cè)試4.6.2靜態(tài)測(cè)試注意4.6.3實(shí)驗(yàn)步驟步驟4：用BDM向單片機(jī)寫(xiě)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(biāo)出振幅和周期。程序簡(jiǎn)單說(shuō)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(dòng)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(gè)方波信號(hào)需要兩次跳變）。由于暫時(shí)沒(méi)有啟用定時(shí)器的功能，故只能在主程序的主循環(huán)中構(gòu)造具有500個(gè)時(shí)鐘周期T的延時(shí)（4M/8K=500）。使PTC2的電平跳變由以下三行語(yǔ)句的程序段實(shí)現(xiàn)：LDA PTCDEOR #$04STA PTCD執(zhí)行這段程序的時(shí)間間隔為：3＋2＋3＋3＋（2＋3＋3）×61＋3＝502T，這個(gè)時(shí)間間隔和我們要求的500T基本吻合。4.6.3實(shí)驗(yàn)步驟步驟4：用BDM向單片機(jī)寫(xiě)入蜂鳴器控制程4.6.3實(shí)驗(yàn)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(biāo)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(dòng)脈沖的頻率改為1500Hz。

4.6.3實(shí)驗(yàn)步驟步驟5：選擇16MHz的外部晶振，觀察現(xiàn)4.7知識(shí)鏈接2：存儲(chǔ)器管理

4.7知識(shí)鏈接2：存儲(chǔ)器管理4.8知識(shí)鏈接3：指令尋址方式4.8知識(shí)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(jì)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(wú)關(guān)。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(lèi)尋址方式隱含(INH)立即數(shù)(IMM)直接(DIR)擴(kuò)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(lèi)尋址方式隱含(INH)立即數(shù)(4.9實(shí)操訓(xùn)練：聲光報(bào)警器程序設(shè)計(jì)CodeWarrior軟件

MC9S08AC16通用功能板，1塊/人BDM工具，1個(gè)/人4.9.1任務(wù)所需工具4.9實(shí)操訓(xùn)練：聲光報(bào)警器程序設(shè)計(jì)CodeWarrio4.9實(shí)操訓(xùn)練：聲光報(bào)警器程序設(shè)計(jì)4.9.2靜態(tài)測(cè)試注意事項(xiàng)確保放置實(shí)驗(yàn)板的區(qū)域沒(méi)有其他的東西；確保實(shí)驗(yàn)臺(tái)和雙手是干燥的。實(shí)驗(yàn)板