Файл: лаб. раб 3.pdf

Лабораторная работа №3.

Изучение режимов работы таймеров.

Цель работы:

1.Изучить функциональные возможности таймеров МК АТ89S8253.

2.Изучить порядок программирования таймеров МК АТ89S8253.

Теоретическое введение.

1 Описание работы таймеров МК

Таймеры – устройства ввода/вывода, предназначенные для точного задания различных временных интервалов, могут использоваться для генерации прямоугольных импульсов и измерения временных характеристик импульсных сигналов. Применяются в функциях деления, распространения, модуляции сигналов, преобразования параллельного кода в последовательный.

Для пользователя в МК предоставлены три 16-разрядных таймера: Таймер0, Таймер1 и Таймер2. Таймер0 и Таймер1 синхронизируют действия МК в режиме реального времени, а Таймер 2 может тактироваться внешним сигналом (может быть сброшен аппаратно) и синхронизирует действия по отношению к внешним событиям. Таймеры 0 и 1 работают непрерывно и инкрементируются каждые 12 циклов тактового сигнала. При переполнении могут вызывать прерывания.

1.1 Таймер0 и Таймер1

В состав блока таймеров/счетчиков 0 и 1 входят:

−два 16-разрядных регистра Т/С0 и Т/С1,

−8-разрядный регистр режимов ТMOD,

−8-разрядный регистр управления TCON,

−схема инкремента и различные схемы управления.

Регистры Т/С0, Т/С1 хранят текущее состояние счетчика. Каждый из них состоит из двух 8- разрядных регистров - ТН0, TL0 и TH1, TL1. Регистры ТН0 и TH1 содержат старшие, а регистры ТL0 и TL1 - младшие разряды значения Т/С. Каждый из них программно доступен как по записи - для занесения начальной величины счёта, так и по чтению - для контроля их содержимого. В процессе счета содержимое регистров Т/С инкрементируется. Переполнение счётчиков (переход из состояния FFFFh в состояние 0000h) может служить признаком окончания счёта и инициализировать прерывание от таймеров.

Регистр режимов ТMOD (РСН) предназначен для установки режимов работы Т/С0 и T/C1 и определения источников их синхронизации (внутренних или внешних).

Регистр управления TCON (РСН) хранит управляющее слово T/C0 и T/C1.

записанным в регистре TН0. При переполнении регистра TL0 флаг TF0 (регистр TCON) устанавливается автоматически. Назначение битов управления режима 2 соответствует режимам 0 и 1.

Рисунок Таймер/счетчик в режиме 2 Режим 3 (Только для Т/С0). Т/С1 в режиме 3 заблокирован и сохраняет содержимое своих

регистров TL1 и ТH1 (как при TR1=0). Таймер/счетчик T/C0 в режиме 3 - два независимых устройства на основе 8-битных регистров TH0 и TL0. Устройство на основе регистра TL0 может работать как в режиме таймера, так и в режиме счетчика внешних сигналов. За ним сохраняются все биты управления, оно реагирует на воздействия по входам T0 и INT0. При переполнении TL0 устанавливается флаг TF0.

Устройство на базе регистра TH0 работает только как таймер. Оно использует часть управляющих битов и флагов Т/С1; например, при переполнении ТН0 устанавливается ТF1, а для включения используется бит TR1. Остальные биты таймера/счётчика Т/С1 с работой ТН0 не связаны.

Установка T/C0 в режим 3 лишает T/C1 бита включения TR1. Поэтому, при нахождении Т/С0 режиме 3, T/C1 работает в режимах 0,1 или 2 (GATE1=0), при переполнении в режимах 0 и 1 T/C1 обнуляется, а в режиме 2 перезагружается без установки флага. Управление от входов INT1, T1, биты управления C/T1, GATE1 для T/C1 не зависят от режима T/C0.

Т/C1 аппаратно связан с блоком синхронизации последовательного интерфейса (ПИ). При работе в режимах 0,1 или 2 при переполнении T/C1 вырабатывается импульс синхронизации ПИ. Поэтому режим 3 T/C0 применяется, когда требуется работа ПИ и двух таймеров/счетчиков или ПИ, таймера и счетчика.

Если T/C0 - в режиме 3, T/C1 можно выключить (переведя его тоже в режим 3), использовать с последовательным портом для выработки синхронизирующих сигналов или в других приложениях, не требующих прерывания.

Рисунок Таймер/счетчик в режиме 3: 2 8-битных счетчика

1.2Таймер2

Таймер2 срабатывает по заднему фронту вывода T2EX. Он может быть доступен как по записи - занесение начальной величины счета, так и по чтению для контроля содержимого. Таймер2 -

Таймер/Счетчик внешних событий. Тип операции выбирается битом С / Т2 в РСН T2CON. Таймер2 имеет три режима: захват, автоперезагрузка (увеличивающий или уменьшающий счетчик), и режим генератора импульсов. Режимы выбираются битами РСН T2CON. Таймер2 состоит из двух 8-битных регистров: TH2 и TL2. В режиме Таймера, регистр TL2 увеличивает свое значение на единицу каждый машинный цикл (инкрементирует). Машинный цикл состоит из 12 тактов ГТИ, коэффициент счета равен 1/12 частоты тактового генератора.

В режиме Счетчика, содержимое регистра инкрементируется по перепаду из 1 в 0 (задний фронт) сигнала на входном выводе T2. Так как на распознавание перехода требуется 2 машинных цикла, то максимальная частота подсчета входных сигналов равна 1/24 частоты резонатора. Для

гарантированного прочтения входного считаемого сигнала он должен удерживать значение 1 не менее одного машинного цикла.

Регистры Таймера2

Управляющие и статусные биты Таймера2 содержатся в РСН T2CON и T2MOD. Пара регистров (RCAP2H, RCAP2L), - регистры 16битовых режимов захват/автоперезагрузка для Таймера2

Таблица Назначение битов регистра управления Т/С2 T2CON

Режимы работы таймера/счетчика 2 Режим захвата.

Таймер/Счетчик содержит блок захвата, который запоминает состояние счетчика при возникновении внешнего события, тем самым, определяя время его возникновения. В качестве события/событий выступает внешний сигнал, подключенный к выводу T2EX. Результат захвата

состояния таймера может использоваться для вычисления частоты, скважности импульсов и других параметров импульсных сигналов.

Если EXEN2 = 0, Таймер 2 - 16битный таймер/счетчик, при переполнении он устанавливает бит переполнения TF2 в регистре T2CON, который может использоваться для генерации прерывания.

Если EXEN2 = 1, Таймер 2 выполняет ту же операцию, но при переходе T2EX из 1 в 0 текущее значение регистров TH2 и TL2 помещается в регистры захвата RCAP2H и RCAP2L соответственно. Переход на выводе T2EX устанавливает бит EXF2, который также может вызвать прерывание.

Режим автоперезагрузки (увеличивающий/уменьшающий счетчик)

В режиме 16-битной автоперезагрузки Таймер2 может быть запрограммирован на инкрементирование или декрементирование. Если бит разрешения инкремента/декремента DCEN "0", то Таймер2 по умолчанию - инкрементирующий. Когда DCEN "1", направление счета Таймера2 зависит от значения вывода T2EX.

Рисунок . Схема работы Таймера 2 в режиме автоперезагрузки. OSC – генератор тактовой частоты, OVERFLOW – переполнение, RELOAD – перезагрузка, TRANSITION DETECTOR - детектор фронта.

При DCEN = 0 и EXEN2 = 0 Таймер 2 считает до значения 0FFFFH, по достижении которого, устанавливает флаг переполнения TF2. Переполнение вызывает перезагрузку регистров таймера 16битным значением, записанным в RCAP2H и RCAP2L.

При DCEN = 0 и EXEN2 = 1, перезагрузка 16 битов может быть вызвана как переполнением, так и перепадом из 1 в 0 на выводе T2EX. Перепад на T2EX также устанавливает бит EXF2. Биты TF2 и EXF2 могут вызывать прерывание, если это разрешено.

Рисунок . Схема работы Таймера 2 в режиме счетчика.

При DCEN =1 Таймер2 - в режиме увеличивающего/уменьшающего счетчика. Направлением счета управляет значение на T2EX. T2EX="1" -Таймер2 увеличивающий. Если значение счетчика равно 0FFFFH, Таймер2 переполнится и установит флаг TF2. Это вызовет перезагрузку в регистры TH2 и TL2 16-битного значения, записанного соответственно в регистрах RCAP2H и RCAP2L.

При T2EX="0" Таймер2 - уменьшающий. Таймер2 очищается когда TH2 и TL2 равны значениям, загруженным в регистры RCAP2H и RCAP2, что вызывает установку флага TF2 и запись значения 0FFFFH в регистры Таймера2.

Бит EXF2 переключается всегда при переполнении Таймера2 или его очищении и может быть использовано как 17-й бит. В этом режиме, EXF2 не вызывает прерывание.

Режим генератора импульсов. Этот режим устанавливается битом TCLK и/или RCLK в РСН T2CON. Режим генератора импульсов похож на режим автоперезагрузки тем, что изменение состояния регистра ТН2 вызывает перезагрузку регистров Таймера 2 16-битным значением,