Таймери-лічильники мікроконтролерів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таймери-лічильники мікроконтролерів

Введення

мікропроцесор обчислювальний таймер лічильник

Серцем (ядром) кожної електронно - обчислювальної машини (ЕОМ) є мікропроцесор або мікроконтролер. Ряд провідних світових фірм, таких як Intel, Motorola, Siemens, Atmel порядку 10 років розробляють і активно просувають на ринку електронних компонентів серії спеціалізованих однокристальних мікропроцесорів і мікроконтролерів, спеціально призначені для вбудовування в обладнання.

Мікроконтролери AVR фірми Atmel відкривають одне з нових напрямків у галузі розробки та архітектури мікроконтролерів. Структура процесора AVR представляється як «високопродуктивна RISC - архітектура з зниженим енергоспоживанням» Гарвардського типу. Одним з основних достоїнств цього контролера є швидке виконання команд - він виконує команду за один такт. AVR має, ймовірно, найбільш різносторонній за своїми можливостями процесор з усіх мікроконтролерів. Це означає, що при розробці додатків потрібно витратити трохи більше часу на планування розміщення даних у пам'яті і регістрах, ніж для інших мікроконтролерів. Але завдяки своїй різнобічності AVR дуже простий у програмуванні як для розробників прикладних програм мовою асемблера так і для тих, хто пише компілятори мов високого рівня.

Для того щоб зрозуміти принцип роботи мікроконтролера необхідно практично попрацювати з ним. Але зважаючи на те, що існує безліч різновидів мікроконтролерів, мати примірник кожного практично неможливо. Тому необхідні наочні посібники, які ясно і дохідливо показували і демонстрували б процес роботи мікроконтролера.

Метою даної роботи є розробка інформаційно - навчальної програми «Таймери / лічильники і АЦП мікроконтролерів сімейства AVR».

Програма дозволятиме вести самостійне вивчення матеріалу, як у локальній комп'ютерній мережі, так і в мережі Інтернет. За допомогою мережі програма буде працювати під управлінням операційних систем: FreeBSD, Linux, Microsoft Windows 2000 і вище, яка оснащена з програм - браузерів MS Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, Konqueror.

Таймери-лічильники мікроконтролерів

Структура таймера / лічильника

16 - розрядний таймер / лічильник може отримувати тактовий сигнал (CK), CK після попереднього дільника і від зовнішнього виводу. Крім того його можна зупинити. У регістрах управління TCCR1A і TCCR1B знаходяться різні прапори, що вказують на переповнення, збіг при порівнянні і випадки захоплення подій. У регістрі масок переривань TIMSK (Timer / Counter Interrupt Mask Register) встановлюються дозволу / заборони переривань таймера/счетчіка. При зовнішньому Тактирование таймера/счетчіка1 зовнішній сигнал синхронізується частотою тактового генератора CPU. Для правильної роботи таймера / лічильника за зовнішнім тактовою сигналу мінімальний час між двома перемиканнями зовнішнього тактового сигналу має бути не менше одного періоду тактового сигналу CPU. Синхронізація зовнішнього тактового сигналу ведеться наростаючим фронтом внутрішнього тактового сигналу CPU.

Найкращі точність і дозвіл 16 - розрядний таймер / лічильник забезпечує при найменшому коефіцієнті попереднього поділу. З іншого боку, високий коефіцієнт попереднього ділення зручний при реалізації таймером / лічильником 1 низькошвидкісних функцій або точної синхронізації рідко відбуваються дій. Таймер / лічильник підтримує дві функції порівняння виходу, використовуючи регістр1 порівняння виходів A і B - OCR1A і OCR1B в якості джерел даних, порівнюваних з вмістом таймера / лічильника. Функції порівняння виходу включають очищення лічильника за збігом порівняння A і вплив на висновки порівняння виходу при обох збіги порівняння.

Таймер / лічильник 1 може бути використаний як 8, 9 або 10 - розрядного широтно - імпульсного модулятора. У цьому режимі лічильник і регістри OCR1A/OCR1B працюють як здвоєний самостійний ШІМ зі зцентрувати імпульсами, без формування помилкових імпульсів. Функція захоплення входу таймера / лічильника забезпечує захоплення вмісту таймера / лічильника 1 в регістр захоплення входу, що запускається зовнішнім подією на виведенні входу захоплення PD4 / (IC1). Реальні установки захоплення події визначаються регістром управління таймером/счетчіком1 TCCR1B

Блок - схема таймера / лічильника

(Timer/Counter1 Control Register). Крім того, для перемикання входу захоплення може бути використаний аналоговий компаратор. Якщо дозволена функція придушення шуму, дійсні умови перемикання події захоплення тестуються чотирма вибірками, перш ніж захоплення буде активований. Тестування сигналу на вхідному виводі проводиться з частотою XTAL [1].

Таймери / лічильники загального призначення

Таймер / лічильник Т / СХ (X = 0, 1, 2 - цифра в імені таймера / лічильника) будь-якого типу містить базовий лічильник TCNTX, який має вісім або шістнадцять розрядів, і восьмизарядний регістр управління TCCRX. Крім того, до складу таймера / лічильника входять один або кілька розрядів регістра запитів, переривання TIFR і стільки ж розрядів регістра маскування переривань TIMSK. Регістри TIFR і TIMSK є загальними для всіх таймерів / лічильників мікроконтролера.

Розряд регістра TIFR встановлюється в одиничний стан при формуванні в таймері / лічильнику певного запиту переривання. Запит переривання проходить в блок переривань при одиничному стані відповідного розряду регістра TIMSК. Розряд регістра ТIFR скидається в нульовий стан апаратно при переході мікроконтролера до виконання відповідної перериває програми або програмно при виконанні команди установки біта в одиничний стан.

До складу таймера / лічильника, що виконує функцію порівняння / PWM, входить регістр порівняння OCRX, а до складу таймера / лічильника, що виконує функцію захоплення, - регістр захоплення ICRX. Розрядність регістрів OCRX і ICRX дорівнює розрядності базового лічильника TCNTX.

Для запису коду в шестнадцатіразрядний лічильник або регістр спочатку виконується команда запису (OUT) байта в старшу половину розрядів (Н), при цьому надходив з регістра загального призначення старший байт запам'ятовується в регістрі тимчасового зберігання. Потім виконується команда запису (OUT) молодшого байта в молодшу половину розрядів (L), при цьому обидва байта одночасно записуються в лічильник або регістр.

Для читання коду з шестнадцатіразрядного лічильника або регістра спочатку виконується команда читання (IN) байта з молодшої половини розрядів (L), при цьому лічений молодший байт надходить в регістр загального призначення, а старший байт запам'ятовується в регістрі тимчасового зберігання. Потім виконується команда читання байта зі старшої половини розрядів (Н), при цьому старший байт з регістра тимчасового зберігання надходить у вказаний в команді регістр загального призначення [2].

Таймер / лічильник типу А

Таймер / лічильник типу А є у мікроконтролерів всіх типів крім мікроконтролера типу m103. Він має ім'я Т/С0 (X = 0). Таймер / лічильник типу А формує запит переривання Т/С0 OVF при переповненні восьмирозрядного базового лічильника TCNT0. Структурна схема таймера / лічильника типу А зображена на рис.

Структурна схема таймера / лічильника типу А

Тактовий сигнал мікроконтролера СК надходить в перерахункових схему (prescaler) ПС, що представляє собою десятирозрядний лічильник, де виконується розподіл частоти тактового сигналу на 8, 64, 256 і 1024. Сигнали з чотирьох виходів перерахункових схеми надходять в схему управління СУ (мультиплексор). При наявності в мікроконтролері таймера / лічильника Т/С1 ці ж сигнали надходять у Т/С1.

У схему управління надходять також тактовий сигнал СК і сигнал із зовнішнього джерела, що приймається на вхід Т0. В якості входу Т0 у мікроконтролерів типу 1200, 2313 і 4433 використовується висновок порту PD4, у мікроконтролерів типу 2323, 2343 та серії ATtny - висновок порту РВ2, а у мікроконтролерів типу 8515, 8535 і m163 - висновок порту РВ0.

Схема управління залежно від комбінації стані розрядів CS00, CS01 і CS02 регістра керування TCCR0 передасть один з вступників сигналів на рахунковий вхід базового лічильника TCNT0, провідного рахунок на додавання. Сигнали, які використовуються для рахунку в лічильнику TCNT0 при різних комбінаціях значень в розрядах регістру TCCR0, вказані в таблиці.

Сигнали, які використовуються для рахунку в лічильнику TCNT0

CS02	CS01	CS00	сигнал
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	нет СК СК/8 СК/64 СК/256 СК/1024 Отрицательный фронт на ТО Положительный фронт на ТО

При переповненні лічильника TCNT0 встановлюється в одиничний стан розряд TOV0 регістра TIFR і при одиничному стані розряду ТОIЕ0 регістра TMSK в блок переривань надходить запит переривання Т/С0 OVF.

У мікроконтролері типу t15 в роботі таймера / лічильника типу А беруть участь розряд PSR0 регістра SFIOR. При установці цього розряду в одиничний стан скидається у вихідне (нульове) стан перерахункових схема ПС. Розряд PSR0 повертається в нульовий стан апаратно. У мікроконтролері тина m163 аналогічна операція виконується при установці в одиничний стан розряду PSR10 регістра SFIOR [2]

Таймер / лічильник типу В

Таймер / лічильник типу В входить до складу периферійних пристроїв мікроконтролерів типу t15 (T/C1) і m103 (T/C2). Він формує запит переривання Т / СХ OVF при переповненні восьмирозрядного базового лічильника TCNTX і виконує функцію порівняння / PWM з формуванням запиту переривання Т / СХ СОМР. Структурна схема таймера / лічильника типу В зображена на рис.



Структурна схема таймера / лічильника типу В

Тактовий сигнал мікроконтролера СК надходить в перерахункових схему ПС, де частота сигналу ділиться на 8, 64, 256 і 1024. Сигнали з чотирьох виходів перерахункових схеми надходять в схему управління СУ1 і в таймер / лічильник Т/С1 типу Е. У схему управління СУ1 надходять також тактовий сигнал СК і сигнал із зовнішнього джерела, що приймається на вхід Т2 (висновок порту PD7). При виконанні функції порівняння / PWM висновок порту РВ7 використовується в якості виходу OC2/PWM2 для видачі сигналу, формованого при збігу порівнюваних кодів або сигналу PWM2.

Схема управління СУ1 в залежності від комбінації станів розрядів CS20, CS21 і CS22 регістра керування TCCR2 передає на рахунковий вхід базового лічильника TCNT2 один з вступників сигналів згідно з таблицею 2.1 при (Х = 2).

При переповненні базового лічильника встановлюється в одиничний стан розряд TOV2 регістра TIFR і при одиничному стані розряду TOIE2 регістра TIMSK в блок переривань надходить запит переривання Т/С2 OVF.

Режим роботи таймера / лічильника визначається комбінацією станів розрядів PWM2, СОМ21 і СОМ20 регістра TCCR2. При нульовому стані трьох названих розрядів формується тільки запит переривання Т/С2 OVF. При PWM2 = 0 та інших комбінаціях стані розрядів СОМ21 і СОМ20 виконується функція порівняння. Код, що формується в базовому лічильнику TCNT2, за допомогою компаратора К порівнюється з кодом, записаним в регістрі OCR2. При збігу кодів встановлюється певне значення сигналу на виході ОС2 (висновок порту РВ7), переводиться в одиничний стан розряд OCF2 регістра TFR і при одиничному стані розряду OCIE2 регістра TIMSK в блок переривань надходить запит переривання Т/С2 СОМР. Значення сигналу, що встановлюється на виході ОС2 при збігу кодів, визначається комбінацією станів розрядів СОМ20 і СОМ21 регістра TCCR2 згідно з таблицею.

Комбінації станів розрядів СОМ20 і СОМ21 регістра TCCR2

С0М21	СОМ20	Значение сигнала
0 1 1	1 0 1	изменяетcя 0 1

Робота базового лічильника при виконанні функції порівняння залежить від стану розряду СТС2 регістра TCCR2. При СТС2 = 0 базовий лічильник після збігу кодів продовжує рахунок до переповнення і далі виконує рахунок, починаючи з 0. При СТС2 = 1 базовий лічильник при збігу кодів скидається в нульовий стан і продовжує рахунок, починаючи з 0. При PWM2 = 1 і СОМ21 = 1 виконується функція PWM. Базовий лічильник веде рахунок на додавання до отримання коду максимального числа (255), переводиться в режим рахунку на віднімання і в цьому режимі веде рахунок до отримання коду мінімального числа (0) і далі знову переходить в режим рахунку на складення. Акт переповнення (перехід від коду числа 255 до коду числа 0) в цьому разі немає.

Запит переривання Т/С2 OVF формується при переході від числа 0 до числа 1.

Стан розряду СОМ20 визначає вид зміни вихідного сигналу при збігу кодів в лічильнику і регістрі порівняння. На малюнку 1.4 зображені графіки зміни числа в лічильнику TCNT2 і тимчасові діаграми сигналу PWM на виході ОС2 при заданому коді числа в регістрі порівняння (OCR2) при різних станах розряду СОМ20

Графіки зміни числа в лічильнику TCNT2 і тимчасові діаграми сигналу PWM на виході ОС2

Період сигналу PWM (T) в 510 разів більше періоду сигналу, що надходить на рахунковий вхід базового лічильника.

При запису байта в регістр OCR2 (по команді з мнемокод операції OUT) байт приймається в регістр тимчасового зберігання, з регістра якого переписується в регістр OCR2 при появі в базовому лічильнику коду числа 255. При цьому виключається поява в сигналі PWM імпульсу з випадковою тривалістю.

Таймер / лічильник типу У мікроконтролері типу t15 має ім'я Т/С1 (X = 1). Вихідний сигнал для роботи таймера / лічильника (РСК) має частоту 25,6 МГц при частоті тактового сигналу мікроконтролера 1,6 МГц (1 / 16 РСК). У регістрі управління є додатковий розряд CS13. Вибір сигналу для передачі на рахунковий вхід базового лічильника визначається комбінацією станів розрядів CS13, CS12, CS11 і CS10 згідно з таблицею. Вхід для прийому сигналу із зовнішнього джерела відсутня.

 комбінації станів розрядів CS13, CS12, CS11 і CS10

CS13	CS12	CS11	CS10	Сигнал
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1	0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1	нет РСК(16СК) РСК/2 (8 СК) РСК/4 (4 СК) РСК/8 (2 СК) РСК/16 (СК) СК/2 СК/4 С К/8 СК/16 СК/32 СК/64 СК/128 СК/256 СК/512 СК/1024

До складу таймера / лічильника входять два регістри порівняння - OCR10 і OCR11. Регістр OCR10 використовуються при виконанні функції порівняння. Регістр OCR11 використовується спільно з регістром OCR10 при виконанні функції PWM. Базовий лічильник працює в режимі рахунку на додавання і веде рахунок від 0 до числа, код якого записаний в регістрі OCR11. Графіки зміни числа в базовому лічильнику і тимчасові діаграми сигналу PWM зображені на рис. Сигнал OC1/PWM видається на висновок порту РВ1.



Графіки зміни числа в базовому лічильнику і тимчасові діаграми сигналу PWM

У мікроконтролері типу t15 в роботі таймера / лічильника Т/С1 беруть участь розряди FOC1A і PSR1 регістра SFOR.

У режимі порівняння при установці в одиничний стан розряду FOC1A на виході ОС1 встановлюється необхідне значення сигналу негайно, не чекаючи збігу кодів у базовому лічильнику і регістрі порівняння. При цьому запит переривання Т/С1 СОМР не формується і базовий лічильник не скидається в кульове стан при СТС1 = 1. Розряд FOC1А скидається в нульовий стан апаратно. У режимі PWM він не використовується.

При установці в одиничний стан розряду PSR1 скидається у вихідне (нульове) стан перерахункових схема ПС. Розряд скидається в нульовий стан апаратно [2].

Таймер / лічильник типу С

Таймер / лічильник типу С входить до складу периферійних пристроїв мікроконтролерів типу 8535 і m163 (Т/С2) і типу m103 (Т / СО). Він формує запит переривання Т / СХ OVF при переповненні восьмирозрядного базового лічильника TCNTX, може виконувати функцію порівняння / PWM і працювати в режимі рахунку реального часу. У структуру таймера / лічильника типу С входять всі елементи таймера / лічильника типу В і, крім того, регістр ASSR, мультиплексор М і внутрішній генератор G. Додаткові елементи зображені на рис.

Структурна схема таймера лічильника типу C

В якості вихідного сигналу для роботи базового лічильника TCNT 0 може використовуватися тактовий сигнал мікроконтролера СК або сигнал TOSC1 з додаткового внутрішнього генератора G, до якого через висновки TOSC1 і TOSC2 підключений кварцовий резонатор КР2.

При частоті резонатора 32768 Гц (» часовий» кварц) параметри процесів в таймері / лічильнику з високою точністю прив'язані до одиниці виміру реального часу - секунді.

При нульовому стані розряду AS0 регістра ASSR використовується тактовий сигнал СК, при одиничному стані - сигнал генератора G (режим реального часу). Обраний сигнал РСК0 з виходу мультиплексора М надходить в перерахункових схему ПС, в якому виконується розподіл частоти на 8, 32, 64, 128, 256 і 1024.

Сигнали з шести виходів перерахункових схеми і сигнал з виходу мультиплексора надходять в схему управління СУ1. Вибір сигналу для передачі на рахунковий вхід базового лічильника визначається комбінацією станів розрядів CS00, CS01 і CS02 регістра керування TCCR0 згідно з таблицею.

 Комбінації станів розрядів CS00, CS01 і CS02 регістра керування TCCR0

CS02	CS01	CS00	Сигнал
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	нет РСК0 РСК0/8 РСК0/32 РСК0/64 РСК0/128 РСК0/256 РСК0/1024

При роботі в режимі реального часу (AS0 = 1) процес рахунку і базовому лічильнику прив'язаний до сигналу TOSC1, а запис у регістри TCCR0 і OCR0 і в лічильник TCNT0 - до сигналу СК. Для виключення конфліктних ситуацій в лічильнику TCNT0 в режимі реального часу використовуються регістри тимчасового зберігання. При запису коду (по команді OUT) байт приймається до відповідного регістру тимчасового зберігання, при цьому встановлюється в одиничний стан відповідний розряд регістра ASSR - TCN0UB при записі в лічильник TCNT0, OCR0UB при записі в регістр OCR0, TCR0UB при записі в регістр TCCR0. Перепис байта з регістра тимчасового зберігання в основний регістр або лічильник прив'язана до сигналу TOSC1, при цьому відповідний розряд регістра ASSR скидається в нульовий стан. Чергова запис в регістр або лічильник по команді OUT може проводитися при нульовому стані відповідного розряду регістра ASSR.

У мікроконтролерів типу 8535 і m163 для підключення кварцового резонатора КР2 використовуються висновки порту РС6 і РС7, а у мікро контролерів типу m10З - спеціальні висновки корпусу.

У таймері / лічильнику типу С в мікроконтролері типу m163 (X = 2) в регістрі TCCR2 є додатковий розряд FOC2 і в регістрі SFIOR - додатковий розряд PSD2.

У режимі порівняння при установці в одиничний стан розряду FOC2 сигнал на виході ОС2 приймає необхідне значення негайно, не чекаючи збігу порівнюваних кодів. При цьому запит переривання Т/С2 СОМР не формується і базовий лічильник не скидається. Скидання розряду FOC2 в нульовий стан виконується апаратно. У режимі PWM розряд FOC2 не використовується.

При установці в одиничний стан розряду PSR2 скидається у вихідне (нульове) стан перерахункових схема ПС.

Скидання розряду PSR2 в нульовий стан виконується апаратно [2].

Таймер / лічильник типу D

Таймер / лічильник типу D входить до складу периферійних пристроїв мікроконтролерів типу 2313 і 4433, і має ім'я Т/С1. Він містить шестнадцатіразрядний базовий лічильник і виконує функції захоплення і порівняння / PWM, Структурна схема таймера / лічильника зображена на малюнку.

Структурна схема таймера лічильника типу D

На рахунковий вхід шестнадцатіразрядного базового лічильника TCNT1H, L з виходу схеми управління СУ1 може надходити тактовий сигнал мікроконтролера СК, або один з чотирьох сигналів з ??перерахункових схеми, яка є спільною для таймерів / лічильників Т / З і Т/С1 малюнок, або сигнал із зовнішнього джерела, що приймається на вхід Т1 В якості входу Т1 використовується висновок порту PD5. Вибір сигналу визначається комбінацією станів розрядів CS10, CS11 і CS12 регістра керування TCCR1B згідно з таблицею 2.1 (X = 1, Т0 = Т1). При переповненні базового лічильника встановлюється в одиничний стан розряд TOV1 регістра TIFR і при одиничному стані розряд TOIE1 регістра TIMSK в блок переривань надходить запит переривання T/C1 OVF.

Схема управління СУ2 управляє виконанням функції захоплення, яка полягає в передачі коду, сформованого в базовому лічильнику, через ключову схему КС в шестнадцатіразрядний регістр захоплення ICR1H, L. При цьому встановлюється в одиничний стан розряд ICF1 регістра TIFR і при одиничному стані розряду TICIE1 регістра TMSK в блок переривань надходить запит переривання Т/С1 СAPT.

Захоплення виконується при зміні значення зовнішнього сигналу, що надходить на вхід ICP, або внутрішнього сигналу АСО, що надходить з аналогового компаратора. Вибір сигналу визначається станом розряду ACIC регістра ACSR, який входить до складу аналогового компаратора. При ACIC = 0 використовується зовнішній сигнал, при ACIC = 1 - внутрішній. Вид зміни сигналу, при якому виконується захоплення, визначається станом розряду ICES1 регістра TCCR1B. При ICES1 = 0 захоплення виконується при появі негативного фронту сигналу, а при ICES1 = 1 - позитивного фронту.

В якості входу ICP у мікроконтролера типу 2313 використовується висновок порту PD6, а у мікроконтролера типу 4433 - висновок порту РВО.

Розряд ICNC1 регістра TCCR1B управляє роботою схеми придушення перешкод. При ICNC1 = 0 захоплення виконується при кожній появі фронту заданої полярності.

При ICNC1 = 1 захоплення відбувається, якщо перед появою фронту протягом чотирьох тактів сигнал зберігає постійне значення.

Схема управління СУ3 управляє виконанням функції порівняння / PWM. Функція порівняння полягає у видачі певного значення сигналу на виході ОС1 при збігу кодів у базовому лічильнику і Шестнадцатіразрядное регістрі порівняння OCR1H, L, яке виявляється за допомогою компаратора К. При цьому також встановлюється в одиничний стан розряд OCF1A регістра TIFR і при одиничному стані розряду OCIE1A регістра TIMSK в блок переривань надходить запит переривання Т/С1 СОМР.

Функція PWM полягає у видачі на вихід ОС1 імпульсного сигналу з заданим періодом повторення і заданої тривалістю імпульсу. При цьому також періодично формується запит переривання Т/С1 СОМР.

Робота схеми СУЗ визначається комбінацією станів розрядів PWM10, PWM11, СОМ1А0 і СОМ1А1 регістра керування TCCR1A. При нульовому стані всіх чотирьох розрядів функція порівняння / PWM не виконується і вихід ОС1 відключений від виведення порту.

При PWM10 = 0, PWM11 = 0 та інших комбінаціях станів розрядів СОМ1А0 і СОМ1А1 виконується функція порівняння. Значення сигналу, що встановлюється на виході ОС1 при збігу кодів, зазначено в таблиці.

Значення сигналу, що встановлюється на виході ОС1

С0М1А1	СОМ1А0	Значение сигнала
0 1 1	1 0 1	Изменяется 0 1

При виконанні функції порівняння режим роботи базового лічильника залежить від стану розряду СТС1 регістра керування TCCR1B. При СТС1 = 1 базовий лічильник при збігу кодів скидається в нульовий стан і продовжує рахунок, починаючи з нуля. При СТС1 = 0 він продовжує рахунок до переповнення і далі веде рахунок, починаючи з нуля.

При одиничному стані хоча б одного з розрядів PWM10 і PWM11 і одиничному стані розряду СОМ1А1 виконується функція PWM. У цьому випадку базовий лічильник веде рахунок на додавання до отримання числа 255 або 511 або 1023, переходить в режим рахунку на віднімання, веде рахунок на віднімання до отримання числа 0 і знову повертається в режим рахунку па додавання. Вибір максимального числа (Nmах), до якого ведеться рахунок на додавання, визначається комбінацією станів розрядів PWM11 і PWM10 регістра керування TCCR1A згідно з таблицею 2.6.

Таблиця 2.6 - Комбінації станів розрядів PWM11 і PWM10 регістра керування TCCR1A

PWM11	PWM10	Nmax
0 1 1	1 0 1	255 511 1023

Сигнал PWM формується шляхом зміни значення сигналу на виході ОС1 при збігу кодів у базовому лічильнику і регістрі OCR1 в процесі рахунку на додавання і на віднімання. Вид зміни сигналу залежить від стану розряду СОМ1А0. На рис. зображені графіки зміни числа в базовому лічильнику (TCNT1) і тимчасові діаграми сигналу PWM при різних станах розряду СОМ1А0.

Графіки зміни числа в базовому лічильнику (TCNT1) і тимчасові діаграми сигналу PWM

Період сигналу PWM (T) залежить від максимального числа, до якого виконується рахунок на додавання. При Nmax = 255 період в 510 разів більше періоду проходження імпульсів на рахунковому вході базового лічильника. При Nmax = 511 і 1023 це відношення дорівнює 1022 і 2046 відповідно.

Розряд СТС1 регістра TCCR1B в режимі PWM не використовується. Запит переривання T/C1 OVF формується при переході базового лічильника від числа 0 до числа 1. При запису коду в регістр OCR1 код запам'ятовується в регістрі тимчасового зберігання. Перепис коду в регістр OCR1 виконується при появі в базовому лічильнику максимального числа, що запобігає появі в сигналі PWM імпульсу з випадковою тривалістю.

Як вихід ОС1 у мікроконтролера типу 2313 використовується висновок порту РВЗ, а у мікроконтролера типу 4433 - висновок порту PB1 [2].

Таймер / лічильник типу Е

Таймер / лічильник типу Е входить до складу периферійних пристроїв мікроконтролерів типу 8515, 8535, m163 і m10З і має ім'я Т/С1. Він містить шестнадцатіразрядний базовий лічильник і виконує функцію порівняння / PWM у двох каналах (А і В) і функцію захоплення.

У структуру таймера / лічильника типу Е входять всі елементи структури таймера / лічильника типу D. Елементи на схемі рис., використовувані при виконанні функції порівняння / PWM, утворюють канал А. Додаткові елементи, що утворюють канал В, зображені на схемі рис.



Структурна схема таймера лічильника типу Е

Додатковими елементами є компаратор каналу В (KB), регістр порівняння OCR1BH, L, два додаткових розряду СОМ1В0 і СОМ1В1 в регістрі TCCR1A, додатковий розряд OCF1B в регістрі TIFR і додатковий розряд OCE1B в регістрі TIMSK. У каналі У формується запит переривання Т/С1 СОМРВ.

Сигнал, змінюваний при виконанні функції порівняння, і сигнал PWM надходять на вихід ОС1В.

Висновки мікроконтролера, використовувані як входів Т1 і CP і виходів ОС1А і ОС1В у мікроконтролерів різних типів, вказані в таблиці.

Висновки мікроконтролера, використовувані як входів Т1 і CP і виходів ОС1А і ОС1В

Выводы Т/С1	Тип МК
	8515	8535	m163	m103
Т1	РВ1	РВ1	РВ1	PD6
ICР	О.B.	PD6	PD6	PD4
ОС1А	PD5	PD5	PD5	РВ5
ОС1В	О.B.	PD4	PD4	РВ6
О.В. - отдельный вывод корпуса.

У мікроконтролері типу m163 в регістрі TCCR1A є два додаткових розряду - FOC1А і FOC1В. При установці розряду в одиничний стан при виконанні функції порівняння сигнал на виході ОС1А / У приймає необхідне значення негайно, не чекаючи збігу порівнюваних кодів. Запит переривання при цьому не формується і базовий лічильник в нульове стан не скидається. Розряд скидається в нульовий стан апаратно. У режимі PWM ці розряди не використовуються.

У регістрі SFIOR є додатковий розряд PSR10. При установці цього розряду в одиничний стан перерахункових схема скидається у вихідне (нульове) стан. Розряд PSR10 скидається в нульовий стан апаратно [2].

Сторожовий таймер

До складу сторожового таймера входять автономний генератор, перерахункових схема, регістр управління WDTCR і схема управління. Структурна схема сторожового таймера зображена на рис.

Структурна схема сторожового таймера

Генератор GWDT формує імпульсну послідовність. Частота проходження імпульсів залежить від напруги живлення мікроконтролера (1 МГц при Vcc = 5 В, 350 кГц при Vcc = 3 В). У перерахункових схемою ПС, що містить багаторозрядних лічильник, виконується розподіл частоти сигналу генератора. На восьми виходах перерахункових схеми формуються сигнали, частота яких в N разів менше частоти вхідного сигналу. Вибір виходу перерахункових схеми з необхідним коефіцієнтом ділення N визначається комбінацією стану розрядів WDP0, WDP1 і WDP2 регістра WDTCR згідно з таблицею 2.8.

При одиничному стані розряду WDE регістра WDTCR на виході схеми управління СУ з частотою обраного сигналу формується запит переривання WDT Reset, при появі якого відбувається перезапуск мікроконтролера WDT Reset.

За командою з мнемокод WDR виконується скидання перерахункових схеми у вихідне (нульове) стан.

Комбінації станів розрядів WDP0, WDP1 і WDP2 регістра WDTCR

WDP2	WDP1	WDP0	N	TOUT, Vqc = 5 В	TOUT, Vqc = 3 В
0 0 0 0 1 1 1 1	0 0 1 1 0 0 1 1	0 1 0 1 0 1 0 1	16К 32 К 64 К 128 К 256 К 512 К 1024 К 2048 К	15 мс 30 мс 60 мс 120 мс 240 мс 490 мс 970 мс 1,9 с	47 мс 94 мс 190 мс 380 мс 750 мс 1,5 с 3,0 с 6,0 с

Для запуску сторожового таймера необхідно в ході програми виконати команду WDR і потім встановити в одиничний стан розряд WDE регістра WDTCR.

Для зупинки сторожового таймера необхідно встановити в одиничний стан розряд WDTOE регістра WDTCR і одночасно повторно встановити в одиничний стан розряд WDE, потім не пізніше, ніж через чотири такту після цього скинути в нульове з стояння розряд WDE. Розряд WDTOE скидає в нульовий стан апаратно через чотири такту після установки його в одиничний стан. У мікроконтролера типу 1200 розряд WDTOE відсутня.

Перезапуск сторожового таймера відбувається при виконанні команди WDR в ході програми при одиничному стані розряду WDE.

Програма, в якій передбачено використання сторожового таймера, повинна періодично з інтервалом меншим, ніж період формування запиту переривання WDT Reset, з використанням команди WDR перезапускати сторожовий таймер. Якщо при появі збою команда WDR своєчасно не виконується, відбувається перезапуск мікроконтролера. Інтервал часу TOUT, через який слід виконувати команду WDR в ході програми, при різних значеннях коефіцієнта ділення N і напруги живлення Vcc вказано в таблиці 2.8 [3].

Висновки

Я проходив практику в Слов'янській лікарні ім. Леніна. Кожне відділення лікарні має як свої медичні апарати, так i однакові в залежності від профілю відділення.

При проходженні практики брала участь у ремонті приладів для магнітотерапі, діагностичних приладів різних моделей електрокардіографа, реографа, фізіотерапевтичних приладів «УВЧ - 66», «Амплтульс - 5», «1 скра», різних модифікацій апарату «Луч», «УЗТ - 1.1», лабораторних приладів, апарату «Електросон», апарату для діатермокоагуляції

При ремонті апаратури використовують вимірювальні прилади, велике поширення отримали nepeсувні комбіновані прилади, які дозволяють вимірювати декілька фізичних величин у широкому діапазоні значень. Найбільше можливостей переносних комбінованих приладів можна реалізувати при yмові вірної експлуатації та розрахунку впливу їх характеристик на результати вимірювань, для чого необхідно перш за все знати необхідну інформацію о комбінованих приладах як засобах вимірювання.

Також, під час проходження практики я мав можливість ознайомитись з використанням цифрових технологій в медичній аnapaтypi, а також в приладах для її ремонту.

Робота в лікарні дала мені можливість поєднати теоретичні знання, засвоєні під час навчання у коледжі, з практичними навичками, якi я зміг здобути завдяки проходженню практики в лікарні.

Список посилань

1. Бобрыкин А.В., Липовецкий Г.П., Литвинский Г.П. и др. Однокристальные микро ЭВМ. - М.: МИКАП, 1994.

2. Голубцов М.С., Кириченкова А.В. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. Изд. 2-е, испр. и доп. - М.: СОЛОН-Прес, 2004, - 304 с.

3. Корольов К.П. Сучасні пристрої та мікроконтролери. - К.: Наукова думка, 2000, - 107 с.

4. http://www.atmel.ru - Официальный сайт фирмы Atmel

5. Башков Е.А. Аппаратное и программное обеспечение зарубежных микроЭВМ: Учебное пособие. - К.:Вища шк. 1990. - 207 с.

6. Фурман И.А. и др. Программируемые контроллеры / Учебное пособие. - К., 1999.

7. Державний стандарт України. ДСТУ 3008-95. Документація. Звіти у сфері науки і техніки. Структура і правила оформлення. Чинний від 01.01.96. - К.:Держстантдарт, 1995. - 60 с.

Размещено на Allbest.ru

...