臺灣博碩士論文加值系統

當今單晶片(System On Chip)由於功能強大、價格便宜而完全深入現代社會生活的各種領域，常使用於工業電子、消費行電子產品與通信網路系統，舉凡電視遙控器、飲水機、電梯系統甚至手機皆可見單晶片的蹤跡。
頻率測量在速度、流量、以及旋轉加速度等物理量的測量上被廣泛採用，但由於常用的兩種頻率測量方法皆存在著誤差問題，本論文提出一種全新的測量方法使用ARM(Advanced RISC Machines) Cortex-M0晶片實現高範圍、高速計頻器。在ARMCortex-M0晶片，利用捕捉功能來精準鎖定上沿訊號，再利用累加技巧與時間中斷來解決解析度不足和執行速度不足的問題。
最後，由於所有石英震盪器(Quartz Oscillator)誤差皆不相同，故可送入一
個低頻訊號於單晶中修正誤差。由以上方法便可以ARM Cortex-M0實現低成本
速度快可偵測範圍為0.0167Hz~250KHz且精度可達0.001%之高範圍、高速計
頻器。

Today’s SOC(System On Chip) due to powerful, inexpensive and totally modern in depth various areas of social life, it’s often used in industrial electronics, consumer behavior, and communications systems, including TV remote control, drinking fountains, elevator and even mobile phones which are visible traces of SOC.
Frequency measurement is used to measurement speed, flow rate, and rotary acceleration. However, two frequency measurements which used in industry still have some measurement error. This research is to design one high range high speed frequency counter device which use of ARM(Advanced RISC Machines) Cortex-M0 SOC with microprocessor for catching the locking rising signal. Subsequently, this thesis is to take advantage of accumulated skills and timer interrupt for solving the problem of inadequate resolution and insufficient execution speed.
Finally, because of the errors are not the same for all quartz oscillator, it can enter a low-frequency signals in a SOC to correct error. From the above effort, one can apply ARM Cortex-M0 to achieve low cost, high speed approach and to detect the range of 0.0167Hz ~ 250KHz, and the accuracy up to 0.001% of high range high speed frequency counter devices.

摘 要 i
Abstract ii
目次 iii
表目錄 v
圖目錄 vi
第一章 緒論 1
第一節 研究動機與目的 1
第二節 文獻回顧 1
第三節 論文架構 2
第二章 ARM Cortex-M0單晶片之介紹 4
第一節 微處理器與單晶片 4
第二節 ARM之簡介 6
壹、ARM處理器基本架構 7
貳、ARM與單晶片 8
第三節 ARM Cortex-M0單晶片 9
壹、時間中斷 9
貳、捕捉中斷 11
第三章 頻率測量 12
第一節 常用測量法 12
壹、計數法 12
貳、測週期法 13
第二節 單晶片頻率測量常見問題 13
壹、誤差 13
貳、裝置執行速度 14
第四章 高速計頻器實現 16
第一節 改良式測週期法 16
壹、精度 16
貳、修正震盪器產生的測量誤差 19
第二節 高範圍測量實現 19
第五章 實驗結果及其應用 24
第一節 實驗條件 24
第二節 實驗結果 24
第三節 實驗結果應用於PWM馬達監控 49
壹、4~20mA之簡介 49
貳、脈波寬度調變之介紹 50
第四節 討論 51
第六章 結論與未來研究方向 52
第一節 結論 52
第二節 未來研究方向 52
參考文獻 53
附錄一 高速計數捕捉程式 54
附錄二 中英文對照表 83
作者簡介 84

[1] 陳曉榮，蔡萍，周洪全，“基於單片機的頻率測量的幾種實用方法”，工業儀表與自動化裝置，2003。
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[5] 張崇巍、張興，“PWM整流器及其控制”，機械工業出版社，2003年。
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[13] NuMicro™ NUC100 Product Brief, 2012.
[14] NuMicro™ NUC100 Data Sheet, 2012.