Последние комментарии

Использование таймера в режиме захвата. Измерение ширины, скважности и частоты сигнала

При помощи режима "захват" таймера можно измерять не только частоту сигнала но и длительность импульса сигнала, о так же скважность. Например в устройствах радиоуправления моделями для передачи цифровых команд используется широтно модулированный сигнал, чтобы раскодировать команду необходимо вычислить ширину или скважность импульса.

Задача измерения длины импульса, периода и частоты сводится к следующему:

1. Настраиваем шестнадцатиразрядный таймер/счетчик 1

Рабочая частота микроконтроллера(Atmega8) 8 МГц, используем предделитель на 8 для таймера/счетчика 1, т.е. частота таймера 1 МГц и 1 тик таймера будет равен 1/1000000 Гц = 1 мкс., т.е. за 65536 мкс произойдет одно прерывание таймера. Также используем входной подавитель шума, который активируется записью лог. 1 в бит ICNC1 регистра TCCR1B. Разрешаем прерывание по захвату и переполнению таймера.

2. Обрабатываем прерывания по таймеру/счетчику 1

Наш таймер считает от 0 до 65536, потом происходит прерывание по переполнению, регистр TCNT1 обнуляется и начинает тикать снова. Необходимо считать количество этих прерываний для дальнейшего подсчета длительности. С каждым прерыванием увеличиваем переменную OVF_counter.

Измеряемый сигнал подается на вывод ICP1(PB0). Текущее значение TCNT1 при каждом изменении на выводе ICP1 копируется в ICR1 и остается там до следующего изменения. Если на входе ICP1 нарастающий фронт импульса, текущее значение ICR1 помещаем в буфер rising, после обнуляем счетчик прерываний по переполнению и переключаем режим захвата по спадающему фронту.  Если на входе ICP1 спадающий фронт импульса, текущее значение ICR1 помещаем в буфер falling, после переключаем режим захвата по нарастающему фронту. Вычисляем длину импульса по формуле:

t = falling - rising_1 + (OVF_counter * 65536);

Для измерения периода необходимо сделать те же операции за исключением того что переключать режим захвата не надо, здесь оба измерения делаем по положительному импульсу. Чтобы вычислить частоту сигнала единицу делим на значение периода импульса. Скважность это отношение длины импульса высокого уровня к периоду его следования и выражается в процентах.

3. Выводим значения длительности и периода импульса(мкс) и частоты(Гц) на LCD дисплей.

Принцип измерения всех величин показан на графике:

Измерение ширины, скважности и частоты сигнала

Принципиальная схема измерителя:

Исходный код программы с подробными комментариями:

// Использование таймера в режиме захвата. Измерение ширины, 
// скважности импульса и частоты сигнала
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
unsigned char OVF_counter, zamer_1, zamer_T, zamer_t, duty;
unsigned long t, T, f;
unsigned int rising_1, rising_2, falling;
// Прерывание по переполнению Таймера/счетчика 1
ISR(TIMER1_OVF_vect)
{
OVF_counter++; // Увеличиваем счетчик переполнений
}
// Прерывание по захвату Таймера/счетчика 1
ISR(TIMER1_CAPT_vect)
{
switch(zamer_1)
  {
    case 0: // Вычисляем ширину импульса
      switch(zamer_t)
	  {
      case 0:
	  rising_1 = ICR1; // Запоминаем значениие счётчика 
      TCCR1B &= ~(1 << ICES1); // Устанавливаем прерывание по спадающему фронту импульса
      OVF_counter = 0; // Обнуляем количество переполнений счётчика
      zamer_t = 1; // Переходим к следующему вычислению
	  break;
	  
	  case 1:	  
      falling = ICR1;           // Запоминаем значение счётчика
      TCCR1B |= (1 << ICES1);   // Устанавливаем прерывание по нарастающему фронту импульса
// Приводим все переменные к одному типу и вычисляем длительность импульса
      t = (unsigned long)falling - (unsigned long)rising_1 + ((unsigned long)OVF_counter * 65536);
      zamer_t = 0;
	  zamer_1 = 1; // Переходим к следующему вычислению
	  break;      
	  }
    break;
    case 1: // Вычисляем период импульса
      switch(zamer_T)  
      {
      case 0:
      rising_1 = ICR1; // Запоминаем значение счётчика
      OVF_counter = 0; // Обнуляем количество переполнений счётчика
      zamer_T = 1; // Переходим к следующему вычислению
      break;
  
      case 1: 
      rising_2 = ICR1; // Запоминаем значение счётчика
// Приводим все переменные к одному типу и вычисляем период импульса
      T = (unsigned long)rising_2 - (unsigned long)rising_1 + ((unsigned long)OVF_counter * 65536);
      zamer_T = 0;
      zamer_1 = 2; // Переходим к следующему вычислению
      break;
      }
    break;
  case 2:                   
  f = 1000000/T; // Вычисляем частоту сигнала в Гц
  duty = (t*100)/T; // Вычисляем скважность импульса в процентах
  zamer_1 = 0; // Переходим к следующему вычислению
  break;
  }
}
// Функции работы с LCD 
#define RS PD0 
#define EN PD2
// Функция установки курсора в указанную точку
#define lcd_gotoxy(x, y) lcd_com(0x80|(x)+((y)*0x40))
// Функция передачи команды
void lcd_com(unsigned char p)
{
PORTD &= ~(1 << RS); // RS = 0 (запись команд)
PORTD |= (1 << EN); // EN = 1 (начало записи команды в LCD)
PORTD &= 0x0F; PORTD |= (p & 0xF0); // старший нибл
_delay_us(100);
PORTD &= ~(1 << EN); // EN = 0 (конец записи команды в LCD)
_delay_us(100);
PORTD |= (1 << EN); // EN = 1 (начало записи команды в LCD)
PORTD &= 0x0F; PORTD |= (p << 4); // младший нибл
_delay_us(100);
PORTD &= ~(1 << EN); // EN = 0 (конец записи команды в LCD)
_delay_us(100);
}
// Функция передачи данных
void lcd_data(unsigned char p)
{
PORTD |= (1 << RS)|(1 << EN); // RS = 1 (запись данных), EN - 1 (начало записи команды в LCD)
PORTD &= 0x0F; PORTD |= (p & 0xF0); // старший нибл
_delay_us(100);
PORTD &= ~(1 << EN); // EN = 0 (конец записи команды в LCD)
_delay_us(100);
PORTD |= (1 << EN); // EN = 1 (начало записи команды в LCD)
PORTD &= 0x0F; PORTD |= (p << 4); // младший нибл
_delay_us(100);
PORTD &= ~(1 << EN); // EN = 0 (конец записи команды в LCD)
_delay_us(100);
}
// Функция вывода строки на LCD
void lcd_string(char *string)
{
lcd_com(0x0C);
while(*string != '\0')
{  lcd_data(*string);
string++;
}
}
// Функция вывода переменной
void lcd_num_to_str(unsigned long value, char nDigit)
{
 switch(nDigit)
 {
  case 6: lcd_data(((value/100000)%10)+'0');
  case 5: lcd_data(((value/10000)%10)+'0');
  case 4: lcd_data(((value/1000)%10)+'0');
  case 3: lcd_data(((value/100)%10)+'0');
  case 2: lcd_data(((value/10)%10)+'0');
  case 1: lcd_data((value%10)+'0');
 }
}
// Функция инициализации LCD
void lcd_init(void)
{
PORTD = 0x00;
DDRD = 0xFF;
_delay_ms(50); // Ожидание готовности ЖК-модуля
// Конфигурирование четырехразрядного режима
PORTD |= (1 << PD5);
PORTD &= ~(1 << PD4);
// Активизация четырехразрядного режима
PORTD |= (1 << EN);
PORTD &= ~(1 << EN);
_delay_ms(5); 
lcd_com(0x28); // шина 4 бит, LCD - 2 строки
lcd_com(0x08); // полное выключение дисплея
lcd_com(0x01); // очистка дисплея
_delay_us(100);
lcd_com(0x06); // сдвиг курсора вправо
lcd_com(0x0C); // включение дисплея, курсор не видим
}
int main(void)
{
TCCR1B |= (1 << ICNC1)|(1 << CS11); // Активируем входной подавитель шума, предделитель на 8
TIMSK |= (1 << TICIE1)|(1 << TOIE1); // Разрешаем прерывание по захвату и переполнению
lcd_init(); // Инициализация дисплея
_delay_ms(50);
lcd_gotoxy(0, 0);
lcd_string("F=      Hz  DUTY");
lcd_gotoxy(0, 1);
lcd_string("t=      us     %");
sei(); // Глобально разрешаем прерывания
while (1)
{
lcd_gotoxy(2, 0);
lcd_num_to_str(f, 6); // Выводим частоту сигнала на экран
lcd_gotoxy(2, 1);
lcd_num_to_str(t, 6); // Выводим ширину импульса на экран
lcd_gotoxy(12, 1);
lcd_num_to_str(duty, 3); // Выводим скважность импульса на экран
_delay_ms(250);
}
}

Обсуждение статьи на форуме

Архив для статьи "Использование таймера в режиме захвата. Измерение ширины, скважности и частоты сигнала" HOT
Проект AVRStudio4
File Size 36.34 KB Download 1 322 Download

Печать E-mail

Комментарии  

+1 #1 skullhead 29.11.2014 00:15
спасибо за статью.
Сообщить модератору
0 #2 yks2003 22.12.2014 16:41
Можете выложить скомпелированый файл в формате __.hex
Сообщить модератору
0 #3 batir 02.06.2015 18:35
dobriy den . horosshaya statya . a net ishodnik dlya MK PIC .ya sam proboval ni kak ne poluchaetsya
Сообщить модератору
0 #4 topor 04.11.2016 13:07
Жаль-- при скважности например 5 и частоте 6кГц--не работает
Сообщить модератору
0 #5 Артем0288 19.04.2017 16:00
Хорошая статья! помогла) но столкнулся с ограничением - могу померять до 170кгц при частоте кварца 16мгц. Не знаете как можно расширить хотя бы ещё на 50кгц ?
Сообщить модератору

Избранное "Устройства на AVR"

Предлагаемое устройство собрано на микроконт­роллере. Оно имеет меньшие габариты и более простую конструкцию, что позволит установить его на моделях автомобилей или других электрофицированных игрушках.

Схема устройства показана на рисунке. Его основа — микроконтрол­лер AT90S1200. Линии порта В ...

Основой предлагаемого читателям устройства послужили исходные коды прошивки микроконтроллера набора NM3311 МАСТЕР КИТ. Видимо, после того как фирма ATMEL сняла с производства микропроцессор AT90S2313, руководство МАСТЕР-КИТ посчитало нецелесообразным хранить в коммерческой тайне исходные коды ...

В этой статье рассматривается схемотехническое решение, устройство и конструкция DDS генератора (генератор с прямым цифровым синтезом формы сигнала) на микроконтроллере ATmega16 фирмы Atmel. В приборе, кроме синтеза сигнала различной формы и частоты, реализуется возможность регулировки амплитуды и ...

Еще несколько лет назад прямые цифровые синтезаторы частоты (Direct Digital Synthesizers или DDS) были диковинкой с очень ограниченной областью применения. Их широкое использование сдерживалось сложностью реализации, а также недостаточно широким диапазоном рабочих частот.

Один инструмент, который отсутствовал в моей домашней лаборатории - это фунциональный генератор. Эти приборы, как правило дорогие, а возможности купить его у меня не было. Я подумал, что стоит попробовать самому собрать этот прибор. Я нашел довольно распространенный DDS чип(прямой цифровой синтез) ...

Основная идея проекта - исследовать силу гравитации. Игрушка сделана из половины мячя для пинг-понга. По окружности светится красная точка, которая всегда остается вверху. При вращении игрушки в любом направлении, как вы хотите - красная точка всегда будет подниматься снова. Видео показано ниже:

...

“SignALL” – GSM сигнализация (далее по тексту “устройство”), предназначена для охраны помещений, таких как квартиры, дачи, гаражи и т.д. в составе мобильного телефона Siemens. Отличительной особенностью данного уcтройства является то, что оно в отличие от других подобных схем, оно является ...

Увидев несколько устройств в сети, которые управляют светодиодами в зависимости от нагрузки на процессор, я решил создать свою собственную схему, так как другие выглядят не очень совершенно. Изначально планировал чтобы девайс общался с ПК по шине USB при помощи TTL последовательного ...

Контроллер работает со светодиодными лентами RGB, которые сейчас очень популярны и ими легко декоративно выделить потолки, лестницы, зеркала и полки в ванных комнатах, кухнях и т.д. Система управления разделена на две части: контроллер, основанный на микроконтроллере ATtinny2313 и питающий/силовой ...

Этот контроллер способен управлять отдельным RGB светодиодом или светодиодной лентой используя пульт дистанционного управления стандарта RC5. Устройство построено на базе распространенных компонентов: микроконтроллер Attiny2313 фирмы Atmel, инфракрасный приемник TSOP1736, стабилизатор LM7805, кварц ...

Ночник сделан из корпуса старого китайского светильника, быстросменяющиеся световые эффекты и быстрое перемигивание светодиодов было заменено на плавный перебор цветов радуги. Плата заменена на новую, и был использован RGB светодиод, управляет которым микроконтроллер Attiny2313. При ...

Термометр является HID-устройством (Human Interface Device). Термометр собран на популярном и относительно недорогом микроконтроллере ATtiny2313 (AT90S2313), непосредственно измерением температуры занимается интегральный термометр DS18B20 (или DS18S20).

С помощью описанного ниже простого прибора автолюбитель сможет за несколько минут проверить и отрегулировать начальную установку угла опережения зажигания на своем автомобиле, а также проверить работоспособность центробежного и вакуумного регуляторов.

Появление в продаже мощных светодиодов, ...

Автономные системы охраны получили достаточно широкое распространение в нашей стране из-за простоты и дешевизны. Классическая простейшая автономка представляет из себя вандалоустойчивый ящик с сиреной, скрытно устанавливаемый тумблер или кнопку для отключения сирены и дверной магнитоконтактный ...

Это мультиметр предназначен для измерения напряжения и тока в блоках питания. Шунт от 0,05 Ома до 2 Ом должен быть включен последовательно с нагрузкой. Может питаться от измеряемого напряжения основного блока питания в пределах 12-30 Вольт.

  • "Бегущий огонь" с автореверсом

    Предлагаемое ...

  • 8-ми канальная система инфракрасного дистанционного управления
    8-ми канальная система инфракрасного ...

    Основой ...

  • DDS генератор на ATmega16
    DDS генератор на ATmega16

    В этой статье ...

  • DDS генератор на Atmega48
    DDS генератор на Atmega48

    Еще несколько лет ...

  • DDS генератор сигналов на AT90USB162 и AD9833 управляемый по USB
    DDS генератор сигналов на AT90USB162 и AD9833 ...

    Один инструмент, ...

  • Gravitron
    Gravitron

    Основная идея ...

  • GSM сигнализация + Touch Memory на Attiny2313
    GSM сигнализация + Touch Memory на Attiny2313

    “SignALL” – GSM ...

  • RGB индикатор загрузки процессора компьютера на Attiny45
    RGB индикатор загрузки процессора компьютера на ...

    Увидев несколько ...

  • RGB контроллер на Attiny2313 с управлением на энкодере
    RGB контроллер на Attiny2313 с управлением на ...

    Контроллер работает ...

  • RGB контроллер с дистанционным управлением на Attiny2313
    RGB контроллер с дистанционным управлением на ...

    Этот контроллер ...

  • RGB ночник на Attiny2313
    RGB ночник на Attiny2313

    Ночник сделан из ...

  • USB-термометр на ATtiny2313
    USB-термометр на ATtiny2313

    Термометр является ...

  • Автомобильный стробоскоп
    Автомобильный стробоскоп

    С помощью ...

  • Автономная охранная система на базе Touch Memory
    Автономная охранная система на базе Touch Memory

    Автономные системы ...

  • АмперВольтметр на Atmega8
    АмперВольтметр на Atmega8

    Это мультиметр ...

Избранное "Устройства на MICROCHIP"

Таймер предназначен для отработки выдержки времени от 0 до 9999 секунд, с точностью 1 секунда. Во время отсчета показания индикатора уменьшаются и в любой момент можно посмотреть сколько еще секунд осталось до окончания заданного интервала.

С целью упрощения индикация и установка производится ...


Этот проект представляет собой 3-х канальную инфракрасную (ИК) дистанционную систему управления. Эта система работает на 12-bit  SIRC - сигналах, которые используются в пультах дистанционного управления фирмы Sony.


Часто при проверке цифровых сигналов или при отладке своих устройств необходим логический анализатор, тем более что все больше устройств разрабатывается на микроконтроллерах. Здесь рассматривается простое решение логического анализатора, который может использоваться для большинства цифровых ...


В этой статье представлена схема 4-х разрядного счетчика на PIC16F88 который имеет следующие характеристики:
- прямой и обратный счет
- сброс результата счета
- свободный счет или удержание при достижении заданного значения
- заданное количество разрядов
- сигнал на выходе контроллера при ...

Терморегулятор CH-1000 предназначены для управления системами регулирования температуры в пределах от - (минус) 50 до + 120 °С. Регулятор может использоваться как в системах отопления, так и в системах охлаждения с управлением компрессором. Регуляторы выпускаются в без корпусном исполнении ...

Описываемый ниже прибор позволяет в широких пределах измерять частоты электрических колебаний, а также ёмкость и индуктивность электронных компонентов с высокой точностью. Расширен предел измерения ёмкости до 10000мкФ.  Так же имеется встроенный генератор фиксированных частот до 1МГц.

Устройство предназначено для измерения малых сопротивлений, индуктивности, емкости и ЭПС конденсаторов. Функционально, схему можно разбить на 8 основных модулей:
- L/C генератор
- Блок источников стабильного тока (50mA/5mA/0.5mA)
- Блок, отвечающий за разряд испытуемого конденсатора
- Блок ...

Это проект полноцветного светодиодного индикатора уровня, который управляется по USB с компьютера на Windows 7 или Vista. Проект преследует несколько целей:

Во-первых, он показывает, как читать аудиоинформацию от машины на Windows и передавать эти данные через USB к устройству.
Во-вторых, он ...

Этот проект представляет собой RGB контроллер, который может быть настроен через соединение USB. Цвет подключенных светодиодов (общий анод) зависит от выбранного режима работы:

- Медленное изменение цвета (около 40 минут);
- Быстрое изменение цвета (около 2 минут);
- Изменение цвета по температуре ...

Все активнее светодиоды входят в нашу жизнь. Всё эффективнее становится светодиодное освещение. Всё ниже опускаются цены. Всё больше появляется возможностей получения сочных цветов, простоты в управлении. Всё чаще можно увидеть светодиоды в оформлении и декоративном освещении.

В этой статье мы ...

Power Pic RGB с дистанционным инфракрасным управлением это устройство, которое генерирует цвета с использованием RGB светодиода и может управляться с помощью любого инфракрасного пульта дистанционного управления протокола Sony SIRC.

Эта третья версия проекта Power Pic RGB, цель которой управлять ...

Светодиодные RGB - светильники используются для создания декоративной подсветки. Источниками света в них служат 3 светодиода красного, зеленого и синего цвета. Смешение цветов создает неповторимую световую картину с тысячами оттенков. Светодиоды являются энергосберегающими источниками света, и их ...

В устройстве предусмотрен ручной и автоматический режим индикации. Когда переключатель SA1 разомкнут действует автоматический режим, при этом цвета меняются с достаточно большой задержкой. Если SA1 замкнут работает ручной режим, где поворотом ручки потенциометра R4 выбирается подходящий цвет ...

24 светодиода, расположенные по кругу создают несколько световых эффектов. Управляет всем микроконтроллер PIC16F628. Скорость перемигивания светодиодов можно изменить путем смены кварца на разные частоты. Схема устройства представлена ниже. Также можно посмотреть видео работы автомата.

Предлагаемое автоматическое зарядное устройство (ЗУ) предназначено для зарядки батареи аккумуляторов номиналь­ным напряжением 12 В и емкостью 1 ...10 А-ч, но при небольшой доработке его можно применить для зарядки аккумуляторных батарей с другими напряжением и емкостью.

В ЗУ применен ...

  • 0-9999 секундный таймер на PIC12F683
    0-9999 секундный таймер на PIC12F683

    Таймер ...

  • 3-х канальная система инфракрасного дистанционного управления на PIC12F629
    3-х канальная система инфракрасного ...

    Этот проект ...

  • 4-канальный логический анализатор на PIC микроконтроллере
    4-канальный логический анализатор на PIC ...

    Часто при ...

  • 4-х разрядный счетчик импульсов на PIC16F88
    4-х разрядный счетчик импульсов на PIC16F88

    В этой статье ...

  • CH-1000 - терморегулятор с датчиком температуры DS18B20
    CH-1000 - терморегулятор с датчиком температуры ...

    Терморегулятор ...

  • FLC– метр/генератор на PIC16F628
    FLC– метр/генератор на PIC16F628

    Описываемый ниже ...

  • LCF - метр PIC18F2520+Nokia 3310LCD
    LCF - метр PIC18F2520+Nokia 3310LCD

    Устройство ...

  • RGB индикатор уровня на PIC18F2550
    RGB индикатор уровня на PIC18F2550

    Это проект ...

  • RGB контроллер с USB интерфейсом на PIC18F2550
    RGB контроллер с USB интерфейсом на PIC18F2550

    Этот проект ...

  • RGB контроллер с дистанционным управлением на PIC12F683
    RGB контроллер с дистанционным управлением на ...

    Все активнее ...

  • RGB контроллер с ИК ДУ на PIC12F629/675/683
    RGB контроллер с ИК ДУ на PIC12F629/675/683

    Power Pic RGB с ...

  • RGB светильник на PIC12F629
    RGB светильник на PIC12F629

    Светодиодные RGB - ...

  • RGB светильник на PIC12F675
    RGB светильник на PIC12F675

    В устройстве ...

  • Автомат световых эффектов на PIC16F628
    Автомат световых эффектов на PIC16F628

    24 светодиода, ...

  • Автоматическое зарядное устройство для АКБ 1-10 А-ч
    Автоматическое зарядное устройство для АКБ 1-10 ...

    Предлагаемое ...

Авторизация