Los Temporizadores/Contadores

Transcripción

1 Los Temporizadores/Contadores Los Timers/Contadores El 80C51 tiene dos registros de Timers/Contadore de 16 bits : El Timer0 y el Timer 1. Se pueden configurar para operar ya sea como Timers o como contadores de eventos. TIMER PUEDE CONTAR EVENTOS O TEMPORIZAR

2 Modelo de la operación n de los Timers 0 y 1 del 80C51 fxtal Xtal1 Xtal2 Oscilador interno fosc= fxtal :12 :12 fxtal / 12 Conteo inicial Conteo inicial C/T=0 timer C/T=1 contador CONTADOR CONTADOR CLK OVF TF0 TF0 Tx GATE GATE C // T TRx TRx Genera Genera Interrupción Interrupción INTx

3 EL TIMER Configuración n de Timer Conteo Conteo inicial inicial Microcontroladores Funcionando como Timer, el registro es incrementado cada ciclo de d máquina, por lo tanto se puede pensar que opera como un contador de ciclos de máquina m. Ya que un ciclo de máquina m consta de 12 periodos del oscilador, la rapidez de conteo es de 1/12 la frecuencia del oscilador. Oscilador interno :12 Contador programable TF0 fxtal = 12 MHz fosc= fxtal = 12 MHz fxtal / 12= 1 MHhz 1µseg Facultad de Ciencias/UASLP M.I. Carlos Canto Quintal Modelo de los Timer 0 y 1

4 Timer 0-1, Registro de control TMOD GATE GATE=1, el TIMER x está habilitado solamente cuando su patilla de entrada INTx está a 1 y el bit TRx del registro TCON está a 1 GATE = 0, el TIMER x está habilitado si TRx está a 1. C/T Permite la selección de la función TIMER: C/T = 0, el TIMER actúa como TEMPORIZADOR C/T = 1, el TIMER actúa como CONTADOR de los eventos presentes en la patilla de entrada Tx. Timer 0-1,TMOD Modos de funcionamiento

5 Timer 0-1, Registro de control TCON TF1: Indicador de desbordamiento del TIMER 1. Puesto a 1 automáticamente cuando el contador llega a 0. Si la interrupción correspondiente está permitida, este indicador automáticamente se vuelve a poner a 0 cuando se ejecuta la subrutina de interrupción Si se utiliza por sondeo hay que borrar el flag manualmente TR1: Bit de arranque del TIMER 1. Se debe poner a 1 por software para permitir la cuenta en el TIMER y a 0 para detenerla TF0: Indicador de desbordamiento del TIMER 0. Mismo funcionamiento que TF1 TR0: Bit de arranque del TIMER 0. Mismo funcionamiento que TR1

6 Timer 0-1,Modo 0: Contador de 13 bits

7 Timer 0-1,Modo 1: Contador de 16 bits Ejemplo del uso del Timer en modo 1 : Se desea conseguir un retardo de 50 msegs con un Timer del 80C51 65,536-50,000=15,536 Tx=15,536 Inicio de de conteo Para Para generar generar un un retardo retardo de de msegs msegscon con un un cristal cristal de de Mhz Mhz se se requiere contar contar 50,000 50,000 pulsos pulsos de de reloj reloj (ciclos (ciclos de de máquina) Reset T=50,000 Tmax=65,536 Cada ciclo de máquina es igual a 1µsegundo tal que: 50 msegs=1µsegundo X 50,000

8 Obtención n del Valor Inicial del timer para conseguir el conteo de 50,000 pulsos (ciclos de máquina) m 15, 536/256= *256= =176 TH0=60 TH0= Timer T0=15,536 Timer 0-1,Modo 2: Contador de 8 bits con recarga

9 FUNCIONALIDAD MODO 2 Generar interrupciones periódicas de periodo: Frecuencia Máxima. Cargando en THx=0xFF Frecuencia Mínima. Cargando en THx=0x00 Generar la frecuencia de reloj para las comunicaciones serie asíncronas Timer 1, Generador de frecuencia de comunicación serie Configuración TMOD Frecuencias comunicación normalizadas

10 Timer 0 y 1. Modo 3 Si se configura el timer 1 en modo 3 este contador detiene su cuenta; tiene un efecto equivalente a poner TR1= 0 en los modos 0, 1 o FUNCIONAMIENTO DEL MODO 3 Al configurar el timer 0 en modo 3, se convierte en dos timers: TL0: temporizador o contador de eventos de 8 bits, se pone en funcionamiento con TR0. Cuando se produce el desbordamiento activa TF0 TH0: temporizador de 8 bits, se pone en funcionamiento con TR1. Cuando se produce el desbordamiento se activa TF1. Estos bits (TR1 y TF1) dejan de estar asociados al Timer 1 Cuando el timer 0 funciona en modo 3, el Timer 1 puede configurarse como temporizador o contador en uno de los modos: 0, 1 o 2, estando siempre funcionando y sin indicador de desbordamiento; para pararlo hay que configurarlo también en modo 3. El timer 1 se puede emplear, por ejemplo, para generar la frecuencia de funcionamiento del dispositivo de comunicaciones serie (UART)

11 EL TIMER Microcontroladores Ejemplo: programa el timer0 para que genere una onda cuadrada de aproximadamente 500hz Frecuencia = 500Hz +5 V 1ms fxtal = 12 MHz P1.0 P1.0 (1/8) 74LS244 1ms 2ms Facultad de Ciencias/UASLP M.I. Carlos Canto Quintal EL TIMER Microcontroladores CONTEO INICIAL=FFFFH-CONTEO DESEADO+1 CONTEO DESEADO=1000=03E8H POR LO TANTO EL CONTEO INICIAL SERÁ: FFFFH-03E8H=FC17H+1=FC18H Se desea que cuando el contador rebase su conteo final FFFFh, no regrese a ceros sino que se recargue con el valor de conteo inicial FC18h Para Para timer timer TR0=0 TR0=0 Carga Carga de de Conteo Conteo inicial inicial Arranca Arranca timer timer TR0=1 TR0=1 TF0=0 0000h FC18H Conteo inicial 1000 pulsos contados SI TF0=1 llama a RSI Alcanzó Alcanzó Conteo Conteo final final FFFFh

12 EL TIMER Microcontroladores Diagrama de flujo para el programa del ejemplo del Timer Apagar Apagar LED LED en en P1.0 P1.0 Habilita interrupción Habilita interrupción de Timer0 de Timer0 Selección Modo Selección Modo De operación del Timer0 De operación del Timer0 Cargar conteo inicial Cargar conteo inicial en TH0 y TL0 en TH0 y TL0 Arranca Timer0 Arranca Timer0 Espera fin de conteo Espera fin de conteo TF0 se hace 0 automáticamente Rutina Rutina de de servicio servicio del del Timer0 Timer0 Parar Parar conteo conteo Complementa Complementa P1.0 P1.0 Cargar Cargar conteo conteo inicial inicial en en TH0 TH0 y y TL0 TL0 Arranca Arranca Timer0 Timer0 No Es TF0=1 Es TF0=1?? Retorna Retorna Call Call Rutina Rutina de de servicio servicio del del Timer Timer 0 0 El El Micro Micro realiza realiza esta esta parte parte automáticamente automáticamente Facultad de Ciencias/UASLP M.I. Carlos Canto Quintal La La señal señal de de reloj reloj proviene proviene de de algún algún sensor sensor del del evento evento Configuración n como Contador de eventos externos contador Conteo inicial Conteo inicial CONTADOR CONTADOR CLK OVF TF0 TF0 Tx GATE GATE C // T=1 T=1 TRx TRx Genera Genera Interrupción Interrupción INTx

13 Configuración n como Contador de eventos externos En esta función, la entrada externa T0 ó T1, es monitoreada durante S5P2 de cada ciclo de máquina. Cuando la muestra presenta un alto en un ciclo y bajo en el siguiente el conteo es incrementado. El valor de la nueva cuenta aparece en el registro durante S3P1 del ciclo siguiente en donde fue detectada la transición. Ya que se requieren 2 ciclos de máquina (24 periodos del oscilador) para detectar una transición de 1 a 0, la velocidad máxima de conteo es de 1/24 la frecuencia del oscilador. No hay restricciones en el ciclo de trabajo de la señal de entrada externa, pero se debe asegurar que un nivel dado se debe muestrear al menos una vez en antes de que cambie, deberá sostenerse por al menos un ciclo completo CLK S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 T0 2 ciclos de máquina= 24 ciclos de reloj Qué es exactamente un evento? Es importante notar que el 80C51 checa la línea P3.4 en cada ciclo de máquina (12 ciclos de reloj). Esto significa que si P3.4 es bajo, va a alto y regresa a bajo en 6 ciclos de reloj es probable que no sea detectado por el 80C51. Esto también significa que el Contador de eventos del 80C51 solamente es capaz de contar eventos que ocurren a una velocidad máxima de 1/24 avo la velocidad de la frecuencia del cristal. Tal que, si la frecuencia del cristal es 12 Mhz se podría contar un máximo de 500,000 eventos por segundo (12Mhz*1/24=500,000). Si el evento a contar ocurre a más de 500,000 veces por segundo el 80C51 no será capaz de contarlo con exactitud.

14 Ejemplo: : Determinación n de volúmen de táfico vehicular Supongamos que tenemos un sensor colocado en el camino, que enviará un pulso cada vez que un carro pasa por encima de él. Ésto podría ser usado para determinar el voúmen de tráfico del camino. Podríamos conectar este sensor a una de las líneas de E/S del 80C51 y monitorearla constantemente, detectando cuando el pulso es alto y entonces incrementar nuestro contador cuando regresa al estado bajo. Esta técnica de sondeo no es complicada pero si ineficiente, supongamos que el sensor está en P1.0 nuestro programa podría ser: JNB P1.0,$ ;si un carro no ha levantado la señal, se queda esperando JB P1.0,$ ;La línea es alta lo cual significa que el carro está sobre el sensor justo ahora INC COUNTER ;El carro ha pasado completamente, entoces lo contamos Lo que el Timer realmente cuenta, hablando a nivel eléctrico, son las transiciones de 1 a 0 de la línea P3.4. Esto significa que cuando un carro primero pasa por encima del sensor, ésto pondrá la entrada a una condición alta ( 1 ). En este momento el 80C51 no contará nada ya que la transición fue de 0 a 1, pero cuando el carro ya haya pasado el sensor regresará a su estado bajo ( 0 ). Ésta ya es una transición de 1 a 0 y en ese instante el contador será incrementado en 1.

15 PROBLEMA DE TAREA: Implemente un programa para contar el número n de autos que pasan en un minuto por encima de un sensor de volumen de tránsito Ejemplo: Medición n de la duración n de un Pulso Con un sistema basado en el 80C51, se desea medir la duración n de un pulso a nivel alto que se produce en la señal pulso tal y como se muestra en la figura. Supondremos que el microcontrolador tiene una señal de reloj de 12MHz. Indique qué recursos del 80C51 utilizaría a para realizar esta aplicación n y cómo c conectaría a las señales del sistema. Pulso Tiempo a medir

16 Ejemplo: Medición n de la duración n de un Pulso Fxtal=12Mhz Xtal1 Xtal2 Oscilador interno interno fosc= fxtal :12 :12 fxtal / 12 Conteo inicial Conteo inicial Pulso Tiempo a medir C/T=0 timer CONTADOR CONTADOR CLK OVF TF0 TF0 GATE=1 GATE=1 C // T=0 T=0 TRx=1 TRx=1 Genera Genera Interrupción Interrupción INTx Configuarción del Timer para arrancarse por hardware,al inicio del pulso y pararse p al final del mismo Controlling the Brightness of an LED Pulse Width Modulation

17 TIMER_0_INTERRUPT: JB F0, HIGH_DONE ; If F0 is set then we just finished the high section of the LOW_DONE: ; cycle so Jump to HIGH_DONE SETB F0 ; Make F0=1 to indicate start of high section SETB P1.0 ; Turn off LED MOV TH0, R7 ; Load high byte of timer with R7 (our pulse width control value) CLR TF0 ; Clear the Timer 0 interrupt flag RETI ; Return from Interrupt to where the program came from HIGH_DONE: CLR F0 ; Make F0=0 to indicate start of low section CLR P1.0 ; Turn on LED MOV A, #FFH ; Move FFH (255) to A CLR C ; Clear C (the carry bit) so it does not affect the subtraction SUBB A, R7 ; Subtract R7 from A. A = R7. MOV TH0, A ; so the value loaded into TH0 + R7 = 255 CLR TF0 ; Clear the Timer 0 interrupt flag RETI ; Return from Interrupt to where the program came from The basic idea of the routine is fairly simple. First it checks to see if it just finished thigh or tlow. If it was thigh then it jumps to HIGH_DONE and prepares for the tlow period. We set F0 to 0 to indicate we are timing tlow. Then we turn on the LED. Next we find the value to load into the 8 bit timer register TH0. Timer 0 will count up from there. If it was tlow then we continue through LOW_DONE and set F0 to 1 to indicate we are timing thigh. Then we turn off the LED. Next we load R7 into the 8 bit timer register TH0 and Timer 0 will count up from there. Main Code The main part of the code does not have to do anything. In this example we just move 01 to R7 for the minimum brightness and then make an infinite loop with MOV R7, #001H ; set pulse width control to dim LOOP: AJMP LOOP ;go to LOOP The processor just sits there in an endless loop until the Timer 0 interrupt occurs. Then it goes off and goes through the Timer 0 interrupt routine and returns to the endless loop to wait for the next interrupt. If we had some other processing to do we could put that code in here in place of the endless loop and the processor could actually do something useful while it is waiting for the next interrupt.

18 Using the Timer Now we can load a value into the 8 bit timer register, TH0, and it will run freely until it "overflows". The overflow occurs when it is at its maximum value of 255 and on the next count goes back to 0. This is the same as what would happen to the mileage meter in your car when it reaches all 9s and "flips over" to all 0s. The overflow triggers the Timer 0 interrupt and the processor stops whatever it is doing and goes to the point 0BH in its program. (0BH is the hex value 0B which is the 11th memory location) You can see in the program pwmled2.asm that we have used the ORG command to put a command in the 0BH location that jumps to our Interrupt Service Routine (ISR) for Timer 0. This just means that when the interrupt occurs the processor will go and process some code and then return to what is was doing before. Below is the code that the processor goes through each time the Timer 0 interrupt occurs. Since we are using Timer 0 to time both tlow and thigh, we use a Flag (which is just a bit) to indicate whether we are currently timing tlow or thigh. We set the bit to 1 for thigh and 0 for tlow. El Timer 2

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21 Microcontroladores TIMER 2 TIMER 2 EN MODO CAPTURA osc _ :: C/T2=0 T2 T2 Detector de transición C/T2=1 control TR2 TL2 TL2 TH2 TH2 (8bits) (8bits) TF2 TF2 Interrupción del Timer2 captura RCAP2L RCAP2L RCAP2H RCAP2H T2EX EXF2 EXF2 EXEN2 control Carlos Canto Quintal Microcontroladores TIMER 2 TIMER 2 EN MODO AUTO-RECARGA (cuando DCEN=0) Con la habilidad de conteo Up/Down desactivada osc _ :: C/T2=0 T2 T2 C/T2=1 control TL2 TL2 TH2 TH2 (8bits) (8bits) TR2 Detector de transición Recarga RCAP2L RCAP2L RCAP2H RCAP2H TF2 TF2 Interrupción del Timer2 T2EX EXF2 EXF2 EXEN2 control

22 Microcontroladores TIMER 2 TIMER 2 EN MODO AUTO-RECARGA (cuando DCEN=1) Con la habilidad de conteo Up/Down activada Valor de recarga en conteo descendente 0FFh 0FFh conmuta EXF2 EXF2 osc _ :: C/T2=0 T2 T2 C/T2=1 control TL2 TL2 TH2 TH2 (8bits) (8bits) TF2 TF2 Valor de recarga en conteo ascendente TR2 RCAP2L RCAP2L RCAP2H RCAP2H Interrupción del Timer2 T2EX Dirección de conteo 1= Up 0=Down Carlos Canto Quintal Microcontroladores TIMER 2 EN MODO GENERADOR DE BAUDAJE TIMER 2 T2 T2 Nota: la frecuencia del oscilador es dividida entre 2 no entre12 osc _ :: 2 C/T2=1 C/T2=0 TR2 control Sobre flujo deltimer 1 TL2 TL2 TH2 TH2 (8bits) (8bits) _: : _: : SMOD RCLK RX Clock Detector de transición RCAP2L RCAP2L RCAP2H RCAP2H _: : TCLK TX Clock T2EX control EXF2 EXF2 Interrupción del Timer 2 EXEN2

23 Microcontroladores TIMER 2 EN MODO RELOJ DE SALIDA TIMER 2 Nota: la frecuencia del oscilador es dividida entre 2 no entre12 osc _ :: 2 TL2 TL2 TH2 TH2 (8bits) (8bits) TR2 Salida de reloj P1.0 T2 T2 Bit C/T2 _ :: 2 RCAP2L RCAP2L RCAP2H RCAP2H P1.1 T2EX EXF2 EXF2 Interrupción del Timer 2 T2OE (T2MOD.1) Detector de transición EXEN2 Carlos Canto Quintal Microcontroladores (MSB) TF2 T2CON: REGISTRO DE CONTROL DELTIMER/CONTADOR2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 TIMER 2 (LSB) CP/RL2 SIMBOLO TF2 EXF2 RCLK TCLK EXEN2 TR2 C/T2 CP/RL2 POSICIÓN T2CON.7 T2CON.6 T2CON.5 T2CON.4 T2CON.3 T2CON.2 T2CON.1 T2CON.0 NOMBRE Y SIGNIFICADO Bandera de sobre flujo del Timer2 se hace 1 con el rebase del Timer y debe hacerse 0 por software.tf2 no se hace 1 cuando RCLK=1 o cuando RCLK=1 Bandera externa del Timer2, se hace 1 cuando ya sea una captura o una recarga sea producida desde el exterior, al ocurrir una transición negativa en T2EX y además que EXEN2=1. Siempre la interrupción del timer 2 esté habilitada, EXF2=1 hará que la CPU vectorice a la rutina de servicio del timer 2. EXF2 debe deshabilitarse por software. EXF2 no produce una interrupción en modo contador Up//Down (DCEN=!) Bandera del reloj de recepción. Cuando se hace 1, hace que el puerto serie use los pulsos del sobre flujo del timer 2 para el reloj de su receptor en los Modos 1, 3 y el timer 1 proporcionará el baudaje del transmisor. RCLK=0 hará que el sobre flujo del Timer 1 sea usado para el reloj del receptor Bandera de reloj del transmisor. Cuando está en 1, hace que el puerto serial use los pulsos del sobre flujo del timer 2 para el reloj de su transmisor en los Modos 1, 3 y el timer 1 proporcionará el baudaje del receptor. TCLK=0 hará que el sobre flujo del Timer 1 sea usado para el reloj del transmisor. Bandera de habilitación externa, Cuanda está habilitada permite que ocuura una captura o una recarga como resultado de una transición negativa en T2EX si el Timer 2 no está siendo usado para temporizar el puerto serial. EXEN2=0 hace que el Timer2 ignore los eventos en T2EX Control de Arranque /Paro del Timer2. Un 1 lógico arranca el Timer2 Selección de Timer o contador (Timer2) 0=Timer interno (OSC/12) 1=Contador de eventos externos (disparado en la transición de bajada) Bandera de Captura/Recarga. Cuando está en 1, ocurrirá una captura con una transición negativa en T2EX si EXEN2=1. Cuando está en cero, ocurirá una auto recarga ya sea cuando el Timer 2 rebase o una transición negativa en T2EX y que EXEN=1. Cuando ya sea que RCLK=1 o TCLK=1, este bit es ignorado y el timer es forzado a una auto recarga en el rebase del Timer 2.

24 Microcontroladores TIMER 2 Auto-recarga (contador Ascendente o Descendente) El timer 2 puede ser programado para conteo ascendente descendente cuando es configurado en su modo de recarga de 16 bits. Esta habilidad es invocada con el bit DCEN (Down Counter Enable ), localizado en el SFR T2MOD: Al resetear el DCEN está en cero tal que el Timer 2 por default cuenta hacia arriba (Up). Cuando el DCEN se pone a uno, elk Timer 2 puede contar hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del valor de Carlos Canto Quintal