Достаточно часто появляется необходимость использовать управление какого-либо устройства (будь то лампочка накаливания, двигатель, ТЭН или простой светодиод) посредством ШИМ. Наверно объяснять что это такое и в чем прелесть управления ШИМом не нужно, информации в интернете накопилось уже достаточно много, да и врядли мне получиться разжевать эту тему лучше. Поэтому сразу перейдем к делу, а именно запустим ШИМ на Attiny2313 средствами Bascom-AVR. Шим в микроконтроллерах AVR работает на таймерах-счетчиках, в мк Tiny2313 таких таймеров всего 2: 8-и битный Timer0 считающий до 255 и 16-и битный Timer1 способный считать до 65535. Каждый таймер управляет двумя ШИМ-каналами, таким образом всего аппаратно можно реализовать целых 4 канала ШИМ. Информацию о количестве каналов ШИМ и разрядность каждого канала можно глянуть на страницах даташита на микроконтроллер. Так, на борту Attiny2313 имеются два 8-и битных канала ШИМ работающих от Timer0 и еще два канала под управлением таймера Timer1 имеют программируемую разрядность от 8 до 10 бит. В даташите эти ноги подписываются следующим образом:
Для того чтобы сконфигурировать таймер Timer1 на генерацию ШИМ в Bascom достаточно записать следующую строку :
Config Timer1 = Pwm, Pwm = 8, Compare A Pwm = Clear Up, Compare B Pwm = Clear Down, Prescale = 64
Pwm = 8 выбирается разрядность ШИМ, для Timer1 как писалось выше может быть также Pwm = 9 или Pwm = 10.
Compare A/B Pwm = Clear Up/Clear Down здесь конфигурируем активное состояние для каждого канала ШИМ (А и В).
Prescale = 64 – уже знакомая строка конфигурации таймера, отвечающая за предварительное деление частоты переполнения таймера, в данном случае делитель будет задавать частоту ШИМ. Можем менять на свое усмотрение Prescale= 1|8|64|256|1024
Скважность генерируемого сигнала определяется значением, которые мы записываем в регистры сравнения OCR1A и OCR1B (каналов ШИМ же у нас два на одном таймере, вот по одному регистру на канал А и В). Со значениями, которые лежат в этих регистрах постоянно сравнивается значение счетного регистра (туда оно копируется с таймера), при их совпадении происходит переключение ноги мк в активное состояние, а счетный регистр продолжает считать до своего максимального значения. Досчитав до максимума, таймер начинает считать в обратном направлении, и дойдя до момента когда значения счетного регистра и регистра сравнения снова совпадут, произойдет обратное переключение на ноге микроконтроллера (см. рисунок ниже)
Для нас регистры сравнения OCR1A и OCR1B всего-навсего переменные, в которые мы можем положить какое-нибудь значение. Например, так:
OCR1A = 100
OCR1B = 150
В баскоме для удобства предусмотрено и другое название этих регистров: PWM1A и PWM1B, так предыдущие строки будут равнозначны следующим:
PWM1A = 100
PWM1B = 150
Теперь разберемся, как влияет конфигурация активного состояния Clear Up/Clear Down на то, что происходит на выходе ШИМ в зависимости от значения регистра сравнения. Когда выход сконфигурирован как Compare A Pwm = Clear Down активным состоянием выхода является высокий уровень и при увеличении значения регистра OCR (PWM) пропорциональное напряжение на этой ноге будет расти. С точностью до наоборот все будет происходить, если выход сконфигурирован как Compare A Pwm = Clear Up. Все это хорошо проиллюстрировано на картинке ниже
Значения, которые могут принимать эти регистры сравнения зависят от того, какую разрядность канала ШИМ мы выбрали. При PWM = 8 (8-и битный шим) возможно значение от 0 до 255; при PWM = 9 от 0 до 511; при PWM = 10 от 0 до 1023. Тут я думаю, все понятно.
Теперь небольшой пример: подключим к микроконтроллеру светодиоды как показано на схеме (питание мк на схеме не указано)
И напишем небольшую программку:
$regfile = “attiny2313.dat”
$crystal = 4000000
Config Timer1 = Pwm, Pwm = 9, Compare A Pwm = Clear Down, Compare B Pwm = Clear Up, Prescale = 8
Config PORTB.3 = Output
Config PORTB.4 = Output
Do
Incr Pwm1a ‘плавно увеличиваем значение регистра сравнения OCR1A
Incr Pwm1b ‘плавно увеличиваем значение регистра сравнения OCR1B
Waitms 20 ‘добавим задержку
Loop
End
После того как откомпилировали и прошили программу в контроллер один из светодиодов (D1) будет плавно набирать яркость, а другой (D2) плавно гаснуть
Если сейчас ткнуть осциллографом на выходы ШИМ, то можем увидеть такую вот картину с изменяющейся скважностью импульсов (синий сигнал на ОС1А, красный на ОС1В):
Конфигурация таймера Timer0 для генерации ШИМ практически такая же, за исключением того, что timer0 это 8-и битный таймер, и поэтому ШИМ генерируемый этим таймером будет всегда иметь разрядность 8. Поэтому конфигурируя этот таймер, разрядность ШИМ не указывается:
Config Timer0 = Pwm, Compare A Pwm = Clear Up, Compare B Pwm = Clear Down, Prescale = 64
Теперь аналогичный пример со светодиодами, но теперь шим сгенерируем при помощи Timer0:
$regfile = “attiny2313.dat”
$crystal = 4000000
Config Timer0 = Pwm, Compare A Pwm = Clear Down, Compare B Pwm = Clear Up, Prescale = 8
Config PORTB.2 = Output
Config PORTD.5 = Output
Do
Incr Pwm0a ‘плавно увеличиваем значение регистра OCR0A
Incr Pwm0b ‘плавно увеличиваем значение регистра OCR0B
Waitms 20 ‘добавим задержку
Loop
End
Подключим светодиоды к выходу ШИМ Timer0, как показано на схеме:
Тут все аналогично: первый светодиод (D1) будет плавно набирать яркость, а второй (D2) будет плавно гаснуть.
Подсчет частоты генерации ШИМ
Если требуется узнать частоту генерации ШИМ, то сделать это не сложно. Смотри на формулу ниже:
Частота ШИМ = (частота кварца/предделитель) / (размер счетного регистра *2)
Для примера подсчитаем несколько значений:
1. Частота кварца = 4000000 Гц, предделитель = 64, разрядность ШИМ 10 бит => размер счетного регистра = 1024
Частота ШИМ = (4000000/64)/(1024*2) = 122 Гц
2. Частота кварца = 8000000 Гц, предделитель = 8, разрядность ШИМ 9 бит => размер счетного регистра = 512
Частота ШИМ = (8000000/8)/(512*2) = 976,56 Гц
3. Частота кварца 16000000 Гц, предделитель = 1, разрядность ШИМ 8 бит => размер счетного регистра = 256
Частота ШИМ = (16000000/1)/(256*2) = 31250 Гц
Взято с: avrproject.ru
Последние статьи
- Лучшая практика проектирования при размещении компонентов печатной платы
- Android 6.0 на lancer X
- Простой усилитель мощности класса АВ своими руками.
- Двухтактный ультралинейный ламповый УНЧ на EL84 (6П14П).
- Люксметр на ATmega8 и цифровом датчике BH1750
- Контроллер для светодиодной ленты с ИК управлением
- Самодельный LED светильник на основе ИК датчика HC-SR501
- Простой усилитель низкой частоты на TDA7377 и NE5532
- Простейший звонок с двумя мелодиями
- LED Cube 8x8x8 на Arduino с RTC