摘  要： 以MC9S12DG128作為核心控制單元，利用MC9S12DG128實現(xiàn)了超頻條件下的高精度PWM輸出,。隨著輸出PWM精度的增加,，PWM輸出的幅值開始減小，同時PWM輸出脈沖幅值減小,，超頻狀態(tài)下可應用于高精度PWM輸出系統(tǒng)中,。
關鍵詞： 單片機；頻率,；測量

    MC9S12DG128微控制器[1-3]是Freescale公司M68HC12系列16位單片機中的一種,。由于具有抗干擾能力強、傳輸距離遠,、接口簡單靈活,、占用資源少等特點，在許多測控系統(tǒng)中得到了廣泛的應用,。本文采用MC9S12DG128單片機作為控制芯片,，提出了減小誤差的測量方法，并在此基礎上編寫了程序設計流程,。
    微控制器的脈沖寬度調制（PWM）模塊是工業(yè)控制和新型消費機電產品中最常用的技術,。脈寬調制波可用軟件程序來控制波形占空比、周期和相位,，廣泛地應用在直流電機調速,、伺服電機控制方向盤，伺服電機的旋轉角度與給定的PWM信號占空比一致,，即每個占空比數值都對應一個旋轉角度,。
    鎖相環(huán)產生的時鐘頻率可由下式得到：
    fPLLCLK=2×fOSCCLK×(SYNR+1)/(REFDV+1)(1)
式中：fPLLCLK為振蕩器頻率；SYNR為時鐘合成寄存器的值,；REFDV為時鐘分頻寄存器的值,。對于CPU12可以選用8 MHz或者16 MHz外部晶體振蕩器作為外時鐘選用8 MHz晶振時，若將SYNR設為2,，REFDV設為1,，可以得到24 MHz的總路線頻率，接近S12微控制器的上限內部總路線頻率25 MHz,。
    S12微控制器產生PWM波形的方法主要有兩種：軟件輸出比較和PWM硬件模塊,。利用輸出比較功能可以通過軟件設定輸出任意脈沖，但會占用CPU資源，而且不易產生精確的脈沖序列,，F(xiàn)reescale S12微控制器集成了PWM模塊,，專門用于輸出PWM波，使用時不影響計數器運行,，也極少占用CPU資源,。MC9S12DG128B可提供優(yōu)異的高頻率、高分辨率,、占空比可調的,、寬范圍的PWM信號[1，5],。
    8路獨立PWM通道通過相應設置可變成4個16 bit PWM通道,，每個通道都有專用的計數器，PWM輸出極性和對齊方式可選擇,。8個通道分成兩組，共有4個時鐘源控制,。通道0,、1、4,、5為一組,，使用時鐘源ClockA和ClockSA；通道2,、3,、6、7構成另一組,，使用時鐘源ClockB和ClockSB,。PWM模塊內部結構框圖如圖1所示。ClockA和ClockSA均源于總線時鐘,，可通過軟件編程設定[1],。

1 開發(fā)軟件
    開發(fā)軟件采用Freescal公司為S12系列處理器提供的嵌人式應用開發(fā)軟件包，“Codewarrior for S12”是一款專為工程人員設計的功能強大的圖形化編程軟件,，包含集成開發(fā)環(huán)境IDE,、處理器專家系統(tǒng)和全芯片仿真等[4]。
2 實驗實現(xiàn)方法
    PWM常用來輸出一定周期和占空比的脈沖序列,。程序流程如圖2所示,。基于MC9S12DG128B實驗板,，實現(xiàn)從PTP0口輸出10 kHz的信號,，時鐘源采用ClockA、ClockB，總線時鐘BusClock=8 MHz[1-4],。

3 實驗分析
    根據上述實驗方法建立實驗平臺,，采用Freescal公司的Codewarrior軟件編程，超頻狀態(tài)下,，通過不同的超頻設置,，時鐘合成寄存器SYNR的值為4或6，并設置PWM具有0.1‰～0.5‰不等,，得到的波形圖如圖3所示,。

    通過實驗輸出波形圖3(a)可以看出此時輸出PWM精度為0.5‰，有效PWM輸出點兩個,，輸出脈沖幅值穩(wěn)定在940 mV×4.8,，掃描頻率為50 ?滋s，輸出穩(wěn)定,。
    通過圖3(b)可以看出此時輸出PWM精度為0.1‰,，最大脈沖幅值為940 mV×3.9，且此時間點另一脈沖無輸出,。此時SYNR為6,，PWM輸出失真。
    通過圖3(c)可以看出輸出PWM精度為0.25‰,，有效PWM輸出點兩個,，最大脈沖幅值940 mV×4.1，最小脈沖幅值940 mV×0.5,，其他脈沖間隔點無輸出,，此時SYNR為6，PWM輸出失真,。
    通過圖3(d)可以看出此時輸出PWM精度為0.5‰,，有效PWM輸出點4個，最大脈沖幅值940 mV×4.1,，最小脈沖幅值940 mV×0.5,，其他脈沖間隔點無輸出。此時SYNR為6,，PWM輸出失真,。
    通過圖3(e)可以看出此時輸出PWM精度為0.1‰，有效PWM輸出點兩個,，最大脈沖幅值940 mV×4.8,，最小脈沖幅值940 mV×1.5，其他脈沖間隔點無輸出,，此時SYNR為4,，PWM輸出失真,。
    通過圖3(f)可以看出此時輸出PWM精度為0.25‰，有效PWM輸出點5個,，輸出脈沖幅值穩(wěn)定在940 mV×4.8,，掃描頻率為50 μs，輸出穩(wěn)定,，產生的輸出有效,，但PWM幅值相對不穩(wěn)定。
    選用MC9S12DG128作為控制核心,，在CodeWarrior系列集成開發(fā)環(huán)境下開發(fā)了軟件系統(tǒng),。在相同超頻條件下，精度越高的PWM輸出值輸出狀態(tài)越不穩(wěn)定,，隨著輸出PWM精度的增加,，PWM輸出的幅值開始減小，同時PWM輸出脈沖幅值減小,?？蓱糜跍y量精度控制，在較小的范圍內同時提高了運算速度和測量量程,，能更加簡單,、穩(wěn)定、經濟,、方便地應用于頻率測量系統(tǒng)。
參考文獻
[1] 王威.HCS12微機控制器與原理及應用[M].北京：北京航空航天大學出版社,，2007.
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[3] Freescale Semi-Conductor Inc.MC9S12-DG128B device user guide[DB/OL].http://www.reescale.com/webapp/sps/site/S12/MC9S-12DG128B.pdf.2005.
[4] STEVEN F B,，DANIEL J P.嵌入式系統(tǒng)——使用68HC12和HCS12的設計與應用[M].鄭扣根,，唐杰，何通能,，等譯. 北京：電子工業(yè)出版社,，2006.
[5] 俞應華，黃寅.精度頻率測量技術在單片機系統(tǒng)中的應用[J].現(xiàn)代計量測試,，1998(3)：21-23.