thực hành vi điều khiển avr - bài 4

Bài 4 AVR - Cách dùng Timer trong vi điều khiển AVR
Đặc tính:

- Bao gồm các bộ timer 8bit 16 bit, thường có từ 3 – 4 bộ
Timer
- Có các kênh PWM (từ 4 đến 8 kênh tuỳ loại )
- Bao gồm nhiều chế độ ngắt và PWM …
- Có thể là một kênh đếm riêng biệt
- Tự động xoá Timer trong chế độ so sánh(tự động nạp lại)
- Có chế độ PWM
- Tạo ra tần số
- Đếm các dự kiện ngắt ngoài
- Tạo ra các ngắt tràn và ngắt so sánh


Introduction

Các chế độ hoạt động của timer:

Chế Độ Thông Thường:
Đây là chế độ hoạt động đơn giản nhất của Timer .Bộ đếm sẽ liên tục đếm tăng lên cho đến
khi vượt quá giá trị lớn nhất TOP và sau đó sẽ được khởi động lại tại giá trị Bottom.Trong
các hoạt động thông thường thì cờ tràn sẽ được thiết lập khi giá trị trong Timer đạt giá trị
không và không bị xoá đi.Tuy nhiên nếu mà ngắt tràn được chấp nhận thì cờ ngắt sẽ
tự động
bị xoá khi ngắt được thực hiện.Giá trị trong Timer có thể được viết vào bất cứ lúc nào

Chế Độ So Sánh (CTC):
Đấy là chế độ mà giá trị trong Timer luôn được so sánh với giá trị trong thanh ghi ORC .Khi
giá trị trong Timer bằng giá trị trong thanh ghi ORC thì giá trị trong Timer sẽ bị xoá đi.Giá trị
trong ORC đóng vai trò là giá trị TOP cho bộ đếm.Chế độ này cũng cho phép tạo ra tần số so

sánh ở đầu ra.Tuy nhiên trong chế độ này nếu giá trị mới ghi vào thanh ghi ORC mà nhỏ hơn
giá trị tức thời của bộ đếm thì thì 1 so sánh sẽ bị lỡ, khi đó bộ đếm sẽ đếm
đến giá trị lớn nhất
sau đó rơi xuống giá trị 0 trước khi so sánh tiếp theo xuất hiện.

Sơ đồ thời gian của chế độ CTC
Chế Độ Fast PWM:
Cho phép tạo ra sóng với tần số cao.Sự khác biệt cơ bản giữa Fast PWM với các loại PWM
khác là nó chỉ sử dụng 1 sườn dốc.Bộ đếm sẽ đếm từ Bottom đến Max sau đó khởi động lại
từ bottom. Trong chế độ không đảo đầu ra của chân so sánh OCx sẽ bi xoá khi có phép toán
so sánh giữa TCNTx và thanh ghi ORC là bằng nhau. Và sẽ được sét lên 1 khi giá trị đạt
Bottom. Trong chế độ đảo ,đầu ra đảo sẽ được set lên 1 khi sự so sánh giữ
a thanh ghi ORC và
giá trị trong Timer bằng nhau và sẽ bị xoá khi giá trị đạt Bottom.Trong cả hai trường hơp này
tần số của chế đô Fast PWM đều gấp đôi so với chế độ phase correct PWM sử dụng hai sườn
dốc.
Với tần số cao này chế độ độ Fast PWM rất tốt cho các ứng dụng như ADC hay chỉnh lưu.
Ngoài ra với tần số cao giúp làm giảm kích thước của thiết bị ngoài như cuộn dây tụ
từ đó
giúp làm giảm toàn bộ chi phí cho hệ thống
Sơ đồ dưới đây mô tả chu kỳ thời gian của chế độ:

Biều đồ thời gian chế độ Fast PWM

Chế độ Phase correct PWM:
Chế độ này hoạt động dựa trên hai sườn lên xuống.Bộ đếm sẽ đếm liên tục từ giá trị
BOTTOM đến giá trị MAX và sau đó từ giá trị MAX đến giá trị BOTTOM.Trong chế độ so
sánh không đảo chân so sánh (OCx) sẽ bị xóa khi giá trị TCNTx bằng giá trị OCRx trong quá
trình đếm lên và sẽ được set bằng 1 khi giá trị so sánh xuất hiện trong quá trình đếm xuống.
Chế độ so sánh đảo thì các giá trị là ngược lại.Với hoạt động hai sườ

n xung này thì chế độ
này không tạo ra được tần số nhỏ như chế độ một sườn xung .Nhưng do tính cân đối của hai
sườn xung thì nó tốt hơn cho điều khiển động cơ.
Chế độ phase correct PWM hoạt động cố định là 8 bít.Trong chế độ này bộ đếm sẽ tăng cho
đến khi đạt giá trị MAX ,khi đó nó sẽ đổi chiều đếm.Biểu đồ thời gian đây mô tả hoạ
t động
của toàn bộ quá trình:

Từ biểu đồ thời gian ta nhận thấy việc thay đổi tần số trong hoạt động của phase correct
PWM có thể thay thế bằng hai giá trị là MAX và BOTTOM. Nó linh hoạt hơn so với chế độ
Fast PWM.
Tần số có thể tính theo công thức như sau:

f=fc/N*510

Trong đó N tạo ra bởi bộ chia nó có các giá trị là:1,8,64,256 hoặc 1024

Các thanh ghi trong bộ Timer/ Counter:

Thanh ghi điều khiển - TCCRx:


Bít 3,6 –WG00-WG01: Đây là các bít chọn chế độ trong Timer.Các giá trị được mô tả trong
bảng sau.

Bảng chọn chế độ Timer:
Bít 5-
4 : COM00-COM01: Quy định giá trị đầu ra trong các phép so sánh
Bít 2: 0 – CS2:0 :Đây là các bít quy định xung cấp cho hoạt động của Timer.Bảng dưới đây
mô tả toàn bộ các giá trị

Chọn chế độ cho xung Clock

Thanh ghi cờ ngắt-TIFR:

Bít 1-OCFx : Khi hai giá trị bằng nhau bít này được set lên bằng 1
Bít 1-TVOx : Khi bộ đếm vượt quá giá trị Top thì bít này được set bằng 1

Thanh ghi mặt nạ ngắt-TIMSK:


Bít 1 – OCIEx: khi bít này được set lên bằng 1 thì cho phép ngắt so sánh
Bít 0 –TOIEX : Khi bít này được set lên bằng 1 thì cho phép ngắt tràn

đoạn chương trình trên dùng timer1. Timer này là bộ đếm 16bit nên giá trị đếm được tối đa là
FFFF. Trong phần khởi tạo Timer ta khởi tạo xung clock cho bộ đếm là 125Khz = 125000 có
nghĩa là bộ đếm sẽ đếm được 125000 giá trị trong 1 giây. Ta làm phép tính như sau:

125000 số
1 giây
? số
0,02 giây (20ms)
ta tính được trong 20ms bộ timer sẽ đếm được là: 125000x0.02= 2500 số.
Ta cần là làm sao cho timer1 đếm được 2500 số sẽ tràn có nghĩa là cần phải nạp vô nó một giá
trị xác định trước (mặc định nó sẽ đếm từ 0000
>FFFF và bị tràn) giá trị này sẽ nhỏ hơn
65535(FFFF) là 2500 (9C4 Hexa) vậy ta tính được giá trị cần nạp lại sau mỗi lần tràn là
FFFF- 9C4 = F63B.

#include

unsigned char count=0;
interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) //ngat xay ra sau 20ms
{
TCNT1H=0xF6; //giá trị nạp lại TCNT1L=0x3B;
// goi ham can xu li sau 20mscount++;
if (count>10) {
count=0;
//goi ham can xu li sau 2s }
}

void main(void) {
// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 125.000 kHz
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: On
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: OffTCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x03;
TCNT1H=0xF6;
TCNT1L=0x3B;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;

OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;
#asm("sei") //bat co cho phep ngat toan cuc neu khong thi khong co ngat xay ra
while (1) {

};
}