第六章 定时器计数器原理及应用.pdfVIP

复习旧课： ATmega16 有 3 个外部中断源，分别对应 PD2 、PD3 和 PB2 。与外部中断有关的寄存 器：状态寄存器(SREG) ；通用中断控制寄存器(GICR) ；通用中断标志寄存器(GIFR) ；MCU 控制寄 存器(MCUCR) 。 CVAVR 编译器的中断操作：CVAVR 的C 编译器支持在 C 源程序中直接开发中断程序。当用 户使用该功能时，必须在中断服务子程序定义之前用“interrupt”语句通知编译器，该子程序是一个 中断操作。 用“interrupt”语句定义中断服务子程序的格式为： interrupt [ 中断向量号或向量号的宏定义] void handler( 中断函数名) (void) 新课讲解： 第六章 定时器/计数器原理及应用 §6.1 定时与计数原理 6.1.1 计数原理 所谓计数是指对外部事件进行计数。外部事件的发生以输入有效脉冲来表示。因此计数功能的 实质，就是对外部有效脉冲进行计数。 当外部发来一个有效脉冲时，在 S1 闭合的情况下，计数器会加 1，即表示记录了一次外部事 件。当外部脉冲为连续脉冲时，计数器将不断加 1，直到计数器溢出。计数器原理框图如下图所示： 图6-1 计数器原理框图 6.1.2 定时原理 定时器原理框图如图 6-2 所示。 定时功能实质上是通过计数器的计数来实现的。当计数器的输入脉冲频率恒定时，计数器所记 录的数值即代表了时间的概念。例如：若计数频率恒定为 1MHZ，即其周期为 1，此时表明每微秒 计数器加 1。当计数器的值从 1 增加到 10 时，计数器所记录的时间为 10，即定时为 10 微秒。所以 当计数器的计数频率恒定时，可以根据计数器的“计数值”计算出定时时间。由此原理，也可以反 过来按定时时间要求计算出计数器的装入初值。 图6-2 定时器原理框图 6.1.3 事件捕获原理 捕获原理框图如下图所示： 当外部捕获事件发生时，立即打开闸门电路将定时器/计数器的当前值装入捕获寄存器。一旦 定时器/计数器的当前值被装入捕获寄存器，捕获标志位 ICF 立即置 1 并同时产生输入捕获中断请 求 2 。 图6-3 外部捕获原理框图 6.1.4 PWM 输出原理与方法 PWM 为脉冲宽度调制。PWM 输出的一般形式为一系列的脉冲波形，如图 6-4 所示。 图6-4 PWM 输出的一般形式 在图 6-4 中，设脉冲的周期为τ，高电平持续时间为t ，则t 与τ之比定义为 PWM 的“ 占空比”， 用 D 表示，即 D=t/τ。 PWM 输出的最大特点是波形的频率恒定，波形的占空比 D 却可以改变。占空比的改变很具 有实际意义，例如小功率直流电机的驱动与调速，其方法就是控制电机电枢电压接通和断开的比值 来驱动电机和改变电机的转速，这种方法称为脉宽调速法。 PWM 原理框图如下图所示： 图6-5 PWM 原理框图 定时器/计数器以一定的频率上、下计数，即计数器从 00H～FFH （假设定时器/计数器为 8 位） 进行计数，然后计数器反向从 FFH～00H 进行计数，如此反复。当计数器中的数值与比较寄存器 中的数值相等时，比较器的输出按PWM 预定的规律输出一系列的脉冲波，如图 6-6 所示。 比较值改变 计数器值 比较值 PWM输出 图6-6 PWM 的输出波形 频率一定；比较值越大，占空比越大。 新课总结：定时器/计数器工作原理：