单片机定时器计数器的应用(附图)

来源:互联网 编辑: 张倩 手机版

定时器的应用

一、普通模式和CTC模式

1、利用T/C0的普通模式,从PA0引脚输出一个频率为10KHz的方波。(假设系统时钟为4MHZ)

设计思路:10KHz的周期为100us,故需要定时的时间为50 us,即每50 us进入溢出中断,对PA0取反一次。时钟源取系统时钟的8分频,f=4MHZ/8=500KHZ,T时钟源=2us,所以计数的次数n=50us/2us=25,根据普通模式的特点,计数的初值N=256-25=231。

#include

interrupt [10] void tim0_isr(void)

{

TCNT0=231;

PORTA.0=~PORTA.0;

}

void main(void)

{

DDRA.0=1;

PORTA.0=0;

TCNT0=231;

TCCR0=0B00000010;

TIMSK=0X01;

SREG.7=1;

while(1);

}

2、利用T/C0的CTC模式,从PA0引脚输出一个频率为10KHz的方波。(假设系统时钟为4MHZ)

设计思路:同上,计数的次数n=50us/2us=25,根据CTC模式计数的特点(从0开始计到OCR0,然后进入匹配中断),OCR0的值N=n=25,且不会被改变,无需重装。

#include

interrupt [20] void tim0_isr(void)

{

PORTA.0=~PORTA.0; //OCR0的值没必要重装

}

void main(void)

{

DDRA.0=1;

PORTA.0=0;

OCR0=25;

TCCR0=0B00001010;

TIMSK=0X02;

SREG.7=1;

while(1);

}

3、利用T/C0的CTC模式,从OC0引脚输出一个频率为10KHz的方波。(假设系统时钟为4MHZ)

设计思路:根据CTC的特点和题意,得:fOC0=fclki/o/(2N(1+0CR0))=4M/(2N(1+OCR0))=10K,取N=1,OCR0=199。

#include

void main(void)

{

DDRB.3=1;

PORTB.3=0;

TCCR0=0B00011001;

OCR0=199;

while(1);

}

4、利用T/C0输出一个频率为2MHz的方波。(假设系统时钟为4MHZ)

设计思路:在AVR单片机中,从MCU开始响应中断到真正执行中断服务程序的第一条指令,至少需要6~7个系统时钟(课本P217),所以要产生2MHz的高频信号若采用中断的主法是不能实现的。但利用CTC的比较匹配引脚Ocn是可以获得的。根据CTC的特点和题意,得:fOC0=fclki/o/(2N(1+0CR0))=4M/(2N(1+OCR0))=2M,取N=1,OCR0=0。

#include

void main(void)

{

DDRB.3=1;

PORTB.3=0;

TCCR0=0B00011001;

OCR0=0X00;

while(1);

}

总结:要利用定时器输出一方波(占空比为1/2)时,最好是采用CTC模式,OCRn输出,不用中断的方法。它具有编程简单,频率精度高,能产生高频率的信号(最高频率为系统时钟频率的一半)等特点。

二、快速PWM模式和相位可调PWM模式

1、利用T/C0,产生一个频率为15.625KHz,占空比为1/5的PWM波。(采用快速PWM模式,假设系统时钟为4MHZ)

设计思路:快速PWM模式Ocn的输出频率为fOC0 PWM= fclki/o/(256N),根据题意,得:4M/256N=15.625K,取N=1,占空比是由OCR0决定的,即占空比=OCR0/256,所以根据题意有OCR0/256=1/5,即OCR0约等于51。

#include

void main(void)

{

PORTB=0x00;

DDRB=0x08;

TCCR0=0x69;

OCR0=51;

while (1);

}

2、利用T/C0,产生一个频率为7.843KHz,占空比为1/4的PWM波。(采用相位可调PWM模式,假设系统时钟为4MHZ)

设计思路:相位可调PWM模式Ocn的输出频率为fOC0 PWM= fclki/o/(510N),根据题意,得:4M/510N=7.843K,取N=1,占空比是由OCR0决定的,即占空比=OCR0/256,所以根据题意有OCR0/256=1/4,即OCR0=64。

#include

void main(void)

{

PORTB=0x00;

DDRB=0x08;

TCCR0=0B01100001;

OCR0=64;

while (1);

}

小结:快速PWM模式和相位可调PWM模式都是用来产生PWM波的,从波形上看并没有太大的区别,快速PWM模式波形频率是相位可调PWM模式波形频率的两倍。

三、综合题

一)、利用一片ATMEGA16同时实现下面的要求:

1、利用T/C0,产生一个频率为 5KHz 左右 50%占空比的方波信号(提示:采用CTC模式:OC0输出,不用中断)

2、利用T/C2,产生一个频率为31.25KHz,占空比从0变化到1的PWM波。(提示:采用快速PWM模式,在溢出中断中调OCR2即调占空比,由OC2输出)

#include

interrupt [TIM2_OVF] void timer2_ovf_isr(void)

{

OCR2--;

}

void main(void)

{

PORTB=0x00;

DDRB=0x08;

PORTD=0x00;

DDRD=0x80;

TCCR0=0x1A;

TCNT0=0x00;

OCR0=0x63;

TCCR2=0x69;

TCNT2=0x00;

OCR2=0x00;

TIMSK=0x40;

#asm(\

while (1);

}

加滤波器后的波形(相当于D/A转换,图中的蓝色部分):

二)D/A转换(上机实践题):利用T/C0产生一个频率为244Hz的锯齿波。

设计思路:

1、设一个周期的锯齿波由128个点组成,则PWM波的周期=1/244/128,即PWM波的频率为:244*128=31232HZ,选用T/C0,快速PWM模式,由公式:31232=X/356N,

取晶振频率X=8000000HZ,则分频系数N=1

2、滤波器计算,载止频率244=1/(2*3.14*RC),则RC=6.53*10-4,取R=5K,C=0.01Uf(实际的载止频率应取计算得到的载止频率10倍以上,并采用两级或以上的滤波)。

#include

interrupt [10] void aaa(void)

{

OCR0=OCR0+2;

}

void main(void)

{

DDRB.3=1;

PORTB.3=0;

TCCR0=0B01101001;

OCR0=0;

TIMSK=0X01;

SREG.7=1;

while(1);

}

注:图中的蓝色部分为第一级滤波后的波形,粉红色部分为第二级滤波后得到的波形。

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