Tema Temporizadores

TEMPORIZADORES Y CONTADORES (T/C) (Timers/Counters)

Objetivos

?

Conocer y comprender la utilidad de los temporizadores y contadores.

?

Comprender su estructura y lógica de funcionamiento.

?

Sintetizar programas que hagan uso del sistema si stema de contadores/temporizadores.

?

Sintetizar manejadores de interrupción para los contadores/temporizadores.

TEMPORIZADORES Y CONTADORES

2

Objetivos

?

Conocer y comprender la utilidad de los temporizadores y contadores.

?

Comprender su estructura y lógica de funcionamiento.

?

Sintetizar programas que hagan uso del sistema si stema de contadores/temporizadores.

?

Sintetizar manejadores de interrupción para los contadores/temporizadores.


2

Resumen de contenidos

1 Introd Introducci ucción. ón. 2 Los Temporiz Temporizadore adores/Con s/Contado tadores res 0 y 1. 2. 1 2. 2 2. 3 2. 4 2. 5 2. 6

Características básicas. Hardware involucrado. Diagrama de bloques. Registros SFR TMOD y TCON. Modos de funcionamiento. Ejemplos.

3 Interrupciones asociadas asociadas a los contadores/temporizadores. contadores/temporizadores. 4 Ejemplos Ejemplos de aplicación aplicación.. 4.1 4.1 4.2 4. 3 4. 4

Medic edició ión n del del anch ancho o de de un un pul pulso so positi sitivo vo.. Medición de del pe período de de un una se señal. Generación de un pulso. Generación de de un una se señal PW PWM.


3

1 - Introducción


4

1 - Introducción Muchas aplicaciones de automatización y regulación necesitan ...

?

Contabilizar eventos externos – Contar cajas en una cinta transportadora, vehículos en una carretera, ... – Velocidad de un motor (encoder)

?

Realizar retardos de precisión o tareas periódicas – Semáforos, pasos a nivel, ... – Generación de señales PWM, ondas cuadradas, control de potencia

?

Medir frecuencias/periodos de señales digitales – Sensores. – Receptores de señales infrarrojas, radio ...


5

1 - Introducción EJEMPLO: Control velocidad motor asignatura Regulación Automática

Motor

Encoder

Puente en H

PWM

Pulsos Modulador PWM

PID analógico

Frecuencia Tensión

Referencia TEMPORIZADORES Y CONTADORES

6

1 - Introducción EJEMPLO: Control velocidad motor asignatura Regulación Automática

Motor

Encoder

Puente en H

PWM

Microcontrolador

Pulsos

PID digital Referencia TEMPORIZADORES Y CONTADORES

7

1 - Introducción EJEMPLO: ?

?

El encoder genera una onda cuadrada con frecuencia proporcional a la velocidad del motor Midiendo el ancho del periodo ON (Ton) se podría calcular la velocidad

Encoder

Toff = “0”

Ton = “1” Pulsos TEMPORIZADORES Y CONTADORES

8

1 - Introducción Medir ancho de un pulso

Encoder Pulsos

P1.0

µC

Cuenta=0

Nivel 0?

SI “0”

Incrementa cuenta Nivel 1?

SI

es_0: es_1:

“1”

... MOV DPTR,#0 JNB P1.0,es_0 INC DPTR JB P1.0,es_1 ...


9

1 - Introducción Medir ancho de un pulso

Encoder Pulsos

P1.0

µC

Cuenta=0

Nivel 0?

SI “0”

Incrementa cuenta Nivel 1?

SI

“1”

unsigned int contador=0; while (!P1.0) {} while (P1.0) { contador++; } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

10

1 - Introducción

?

Problemas al resolverlo por software. – – – –

?

?

Hay que saber cuánto tardan en ejecutarse las instrucciones. No se puede trabajar con frecuencias altas. Si hay interrupciones es imposible lograr precisión. La CPU desperdicia su tiempo y no puede hacer otras cosas.

Solución : Emplear contadores y/o temporizadores (T/C).

Los microcontroladores integran temporizadores/contadores (T/C). – No necesitan circuitos adicionales (integración). – Sin sobrecargar a la CPU (funcionamiento en paralelo con la CPU). – Programación sencilla y transparente.


11

1 - Introducción ?

Cada generación de microcontroladores añade más capacidad. – – – – – ?

Intel 8051 -> 2 T/C: T/C0, T/C1 Intel 8052 -> 3 T/C: T/C0, T/C1, T/C2 Siemens SAB80C517 -> 3 T/C: T/C0, T/C1, T/C2 , unidad comparación/captura Motorola MPC555 (32 bits) -> 2 Time Processor Unit 3 (TPU3) Atmel T89C51CC01 -> 3 T/C: T/C0, T/C1, T/C2 , unidad comparación/captura

Los T/C tienen innumerables aplicaciones. – Contabilización de eventos. • Encoders, contadores de objetos, ...

– Generación de señales digitales. PWM. • Control de potencia, motores de continua, motores AC, motores P. a P., ... • Generación de señales para transmisión/recepción de datos.

– Medición de señales digitales. • Sensores de humedad, de distancia, de luminosidad...

– Temporizaciones. • Retardos, tareas periódicas, planificación de tareas, ...


12

2 – Los Temporizadores/Contadores 0 y 1 T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51


13

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 Características básicas

?

Dos temporizadores/contadores “casi” idénticos: T/C0 y T/C1

?

Registro de cuenta de hasta 16 bits – Cuenta tiempo: TEMPORIZADOR – Cuenta eventos: CONTADOR

?

Contabilización ascendente (cuenta = cuenta+1).

?

El desborde se usa para detectar el fin de cuenta/temporización.

?

Dispone de hardware/software para arrancar y parar la cuenta.


14

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.1 Características básicas

A OTRO SITIO

?

1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 Valor cuenta = 9746h = 38726


15

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.2 Hardware involucrado TEMPORIZADOR/CONTADOR 0 (T/C 0) – Registros (zona SFR): • TMOD (modo operación) (dir. 89h por máscara). • TCON (control operación) (dir. 88h bit a bit). • TL0, TH0 (registros cuenta) (dir. 8Ah y 8Ch).

– Terminales (Pines): • T0 (P3.4) (entrada de pulsos). • /INT0 (P3.2) (control de puerta).

TEMPORIZADOR/CONTADOR 1 (T/C 1) – Registros (zona SFR): • TMOD (modo operación) (dir. 89h por máscara). • TCON (control operación) (dir. 88h bit a bit). • TL1, TH1 (registros cuenta) (dir. 8Bh y 8Dh).

– Terminales (Pines): • T1 (P3.5) (entrada de pulsos). • /INT1 (P3.3) (control de puerta).


16

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.3 Diagrama de bloques

Generación: - Eventos externos

Contador

- Señal reloj interno

Control de puerta TEMPORIZADOR/CONTADOR 0 (T/C 0) – SFR: TMOD (modo operación), TCON (control operación), TL0, TH0 (registros cuenta). – Pines: T0 (P3.4) (entrada de pulsos), /INT0 (P3.2) (control de puerta).

TEMPORIZADOR/CONTADOR 1 (T/C 1) – SFR: TMOD (modo operación), TCON (control operación), TL1, TH1 (registros cuenta). – Pines: T1 (P3.5) (entrada de pulsos), /INT1 (P3.3) (control de puerta).


17

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.3 Diagrama de bloques OSC

1/12 0

1 = cerrado

Contador Contador

C/T 1

pin T0 (P3.4)

GATE

pin /INT0 (P3.2)

TF0

Control de puerta

TR0




18


1/12 0

1 = cerrado

Contador Contador

C/T 1

pin T0 (P3.4)

TF0

GATE

pin /INT0 (P3.2)

TR0




19


1/12 0

1 = cerrado

Contador

C/T 1

pin T0 (P3.4)

TF0

GATE

pin /INT0 (P3.2)

TR0




20


1/12 0

1 = cerrado

Contador

C/T 1

pin T0 (P3.4)

TF0

Interrupción GATE

(si está habilitada)

pin /INT0 (P3.2)

TR0




21

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.3 Diagrama de bloques

T/C 0 OSC

1/12 0 C/T 1

pin T0

1 = cerrado

Contador

TF0

Interrupción GATE

pin /INT0 TR0

T/C 1


22

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.4 Registros SFR TMOD y TCON 1/12

OSC

0

1 = cerrado

Contador

C/T 1 pin T0

TF0

Interrupción GATE

pin /INT0 TR0

T/C 1 TMOD, dir. 89h, por máscara M1 M0 GATE C / T

b7

GATE

C/T

T/C 1 b7

TF1

T/C 0

TR1

b0

M1

M0

T/C 0

TCON, dir. 88h, bit a bit TF0 TR0 IE1 IT1

b0

IE0

IT0


23


OSC

0

1 = cerrado

Contador

C/T 1 pin T0

TF0

Interrupción GATE

pin /INT0 TR0

TMOD, dir. 89h, por máscara M1 M0 GATE C / T

b7

GATE

C/T

T/C 1 b7

TF1

TR1

b0

M1

M0

T/C 0


b0

IE0

IT0


24


OSC

0

1 = cerrado

Contador

C/T 1 pin T0

Bit C/T GATE

TR0


b7 C/T

T/C 1 b7

TF1

Interrupción

Selección modo contador o temporizador. 0 -> temporizador 1 -> contador

pin -INT0

GATE

TF0

TR1

b0

M1

M0

T/C 0


b0

IE0

IT0


25

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.4 Registros SFR TMOD y TCON OSC

1/12

1 0

0

1 = cerrado

Contador

C/T

1

pin T0 GATE

pin T0

pin /INT0

TF0

Interrupción Pulso muy estrecho: ¡se pierde!

TR0

C.M.C.M. ?

Operación como temporizador “1”= 12 ciclos “0” de “0”reloj). – Cuentan ciclos de máquina (1 ciclo máquina “0” (C.M.)

?

Operación como contador – Detección de flancos de bajada en el pin T0 (P3.4). – Muestreo cada CM -> Flanco de bajada = detectar “1” y después “0”. – Máxima frecuencia detectable será 1/24 frecuencia reloj. TEMPORIZADORES Y CONTADORES

26


OSC

1 = cerrado

0

Contador

C/T 1 pin T0

Bit TR0

GATE

TR0


b7 C/T

T/C 1

b0

M1

M0

T/C 0

b7

TF1

Interrupción

Activación T/C 0. 0 -> desactivado 1 -> activado

pin /INT0

GATE

TF0

TCON, dir. 88h, bit a bit

TR1

TF0

TR0

IE1

b0

IT1

IE0

IT0


27


OSC

1 = cerrado

0

Contador

C/T 1 pin T0

TF0

Interrupción

Bit GATE

GATE

Control de puerta. 0 -> interno (software) 1 -> externo (hardware)

pin /INT0 TR0


b7

GATE

C/T

T/C 1

M0

T/C 0

b7

TF1

b0

M1


TR 1

TF0

TR 0

IE1

b0

IT1

I E0

I T0


28


OSC

1 = cerrado

0

Contador

C/T 1 pin T0

0

1

GATE

Interrupción

D

Bit GATE


pin D/INT0 TR0


b7

GATE

C/T

T/C 1

b0

M1

M0

T/C 0

b7

TF1


TR 1

TF0

TF0

TR 0

IE1

b0

IT1

I E0

I T0


29


OSC

1 = cerrado

0

Contador

C/T 1 pin T0

1

0

GATE

Interrupción

1

Bit GATE


pin D/INT0 TR0


b7

GATE

C/T

T/C 1

b0

M1

M0

T/C 0

b7

TF1


TR 1

TF0

TF0

TR 0

IE1

b0

IT1

I E0

I T0


30


OSC

1 = cerrado

0

Contador

C/T 1 pin T0

GATE

TR0


b7 C/T

T/C 1

b0

M1

M0

T/C 0

b7

TF1

Interrupción

Modo 0: Contador 13 bits. Modo 1: Contador 16 bits. Modo 2: Cont. 8 bit autorrecarga Modo 3: Desdoble (T/C0)

pin /INT0

GATE

Modo

TF0


TR 1

TF0

TR 0

IE1

b0

IT1

I E0

I T0


31

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 Interrupción

2.4 Registros SFR TMOD y TCON 1/12

OSC

1 = cerrado

0

1

000...010 000...001 000...000 111...111 111...110 111...101 111...100 Contador

C/T 1 pin T0

TF0

Interrupción

Contador

GATE

Registros SFR TH0 y TL0. Ascendente.

pin /INT0

Y cuando desborda ...

TR0


b7

GATE

C/T

T/C 1

M0

T/C 0

b7

TF1

b0

M1


TR1

TF0

TR0

IE1

b0

IT1

IE0

IT0


32


OSC

1 = cerrado

0

Contador

C/T 1 pin T0

Bit TF0 GATE

PERO NO SE DETIENE EL CONTADOR

TR0


b7 C/T

T/C 1

b0

M1

M0

T/C 0

b7

TF1

Interrupción

Timer flag 0. 1 -> desborde

pin /INT0

GATE

TF0


TR1

TF0

TR0

IE1

b0

IT1

IE0

IT0


33

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 Ejemplo:

Se desea temporizar un intervalo de 125 ? s. ¿Cuál es el valor a cargar como cuenta inicial? Para un valor de f OSC =12MHz:

Duración de 1 Ciclo Máquina: 1 12MHz

*12=1? s

Duración=125? s=1? s*Cuenta Duración=125? s=1? s*125 Si se utilizan 8 bits: 256-125=131=83H

THx=? THx=? TLx=131 TLx=131

Si se utilizan 16 bits: 65536-125=65411=FF83H

THx=255 THx=255 TLx=131 TLx=131


34

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 Ejemplo:

Se desea temporizar un intervalo de 2s. ¿Cuál es el valor a cargar como cuenta inicial? (f OSC=12MHz) Duración=2000000? s=1? s*Cuenta Duración=2000000? s=1? s*2000000

No No cabe cabe en en 16 16 bits bits

Solución: Contabilizar desbordes del contador (Con 16 bits cada desborde equivale a 65536 ? s). Desbordes = 30

Resto_hasta_completar = 33920

Cuenta = 30*65536+33920 = 2000000 TEMPORIZADORES Y CONTADORES

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2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.5 Modos de funcionamiento

M1 M0

Modo

0

0

0

0

1

1

1

0

2

1

1

3

Temporizador/contador de 8 bits con THx. TLx actúa como preescala de 5 bits (los de menor peso) (13 bits en total). (los 3 bits de mayor peso de TLx son d e valor indeterminado) Tem pori zador/ cont ador de 16 bit s, con TH x y TL x en cascad a Temporizador/contador de 8 bits con autorrecarga. THx contiene el valor de recarga para TLx tras c ada desbor dam ien to Para el temporizador 0, TL0 y TH0 son dos temporizadores/contadores de 8 bits, controlados con los bits de control de los temporizadores 0 y 1 respectivamente. Temporizador 1 inactivo.


36

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.5 Modos de funcionamiento OSC

1/12

LSB 0

1 = cerrado

C/T

MSB

TL0 TH0 5 bits Contador 8 bits

TF0

de menor peso

1 pin T0

Interrupción

13 bits

GATE pin /INT0 TR0

M1

M0

MODO 0: Contador de 13 bits Modo

0

0

0

0

1

1

1

0

2

1

1

3

Temporizador/contador de 8 bits con THx. TLx actúa como preescala de 5 bits (13 bits en total). Temporizador/contador de 16 bits, con THx y TLx en cascad a Temporizador/contador de 8 bits con autorrecarga. THx contiene el valor de recarga para TLx tras cada desbordamiento Para el temporizador 0, TL0 y TH0 son dos temporizadores/contadores de 8 bits, controlados con los bits de control de los temporizadores 0 y 1 respectivamente. Temporizador 1 inactivo.


37


1/12

LSB 0

MSB

1 = cerrado

TL0 TH0 Contador 8 bits 8 bits

C/T 1 pin T0

TF0

Interrupción

16 bits

GATE pin /INT0 TR0

M1

M0

MODO 1: Contador de 16 bits Modo

0

0

0

0

1

1

1

0

2

1

1

3



38


1/12 0

1 = cerrado

TL0 Contador 8 bits

C/T 1 pin T0

Recarga

GATE

TF0

Interrupción

TH0

pin /INT0

8 bits TR0

M1

M0

MODO 2: Contador de 8 bits con autorrecarga Modo

0

0

0

0

1

1

1

0

2

1

1

3



39

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.5 Modos de funcionamiento TR1

OSC

TH0 TH0

1/12

8 bits

??????

0 C/T 1

TL0 TL0

TF1

Intr

TF0

Intr

??????

8 bits

pin T0 GATE pin INT0

MODO 3: Desdoble T/C 0

TR0

M1

M0

Modo

0

0

0

0

1

1

1

0

2

1

1

3



40

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.6 Ejemplo de un contador

Se desea contabilizar los vehículos que circulan por una carretera. NO excederán de 30.000. ?

PASO 1: ¿Contador o temporizador? – Contador.

?

PASO 2: ¿Control puerta externo o interno? (GATE) – Interno.

?

PASO 3: Modo 0 (13 bits), Modo 1 (16 bits) o Modo 2 (8 bits rec.) – Modo 1. En principio podemos contar hasta 65535.

?

PASO 4: ¿Valor inicial del contador? – 0.

Cuenta T0

µC


0 2 1

41


Se desea contabilizar los vehículos que circulan por una carretera. NO excederán de 30.000. – – – –

Contador. Interno Modo 1. En principio podemos contar hasta 65535. 0.

TH0=0x00; TL0=0x00; b7 GATE

TMOD, dir. 89h, por máscara M1 M0 GATE C/T

C/T

0

T/C 1 b7

TF1

1T/C 0 0 M1


TR1

TF0

TR0

IE1

b0 M0

1 b0

IT1

IE0

IT0


42

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.6 Ejemplo de un contador Se desea contabilizar los vehículos que circulan por una carretera. NO excederán de 30.000.

TH0=0x00; TL0=0x00; b7 GATE


C/T

0

T/C 1 b7

TF1

1T/C 0 0 M1


TR1

TF0

TR0

IE1

b0 M0

1 b0

IT1

IE0

IT0

sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A; sbit TF0=TCON^5, TR0=TCON^4; void main(void) { int vehiculos;/* Para contabilizar vehículos */ TMOD = 0x05; /* 0101(b => T/C 0, control sw, contador, modo 1 */ TH0=0x00; TL0=0x00; /* sigue ... */ } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

43


Se desea contabilizar los vehículos que circulan por una carretera. NO excederán de 30.000. sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A; sbit TF0=TCON^5, TR0=TCON^4; void main(void) { int vehiculos; TMOD = 0x05; /* T/C 0, modo 1, soft, contador */ TH0=0x00; vehiculos = TH0; TL0=0x00; vehiculos = vehiculos << 8; TR0=1; /* arrancar timer */ vehiculos = vehiculos | TL0; while(1) { /* hacer otras cosas */ TR0=0; /* evitar condiciones de carrera */ vehiculos = TH0*256 + TL0; TR0=1; } } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

44

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.6 Ejemplo de un contador (ampliación)

Se desea contabilizar los vehículos que circulan por una carretera. Mejora, 4.000 millones de vehículos. sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A; sbit TF0=TCON^5, TR0=TCON^4; void main(void) { unsigned long vehiculos, desbordes=0; TMOD = 0x05; /* timer 0, modo 1, soft. */ TH0=0x00; TL0=0x00; TF0=0; TR0=1; /* arrancar timer */ while(1) { /* hacer otras cosas */ if (TF0==1) { TF0=0; desbordes++; } TR0=0; /* evitar condiciones de carrera */ vehiculos = desbordes*65536 + TH0*256 + TL0; TR0=1; }} TEMPORIZADORES Y CONTADORES

45

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 2.6 Ejemplo de un temporizador

Se desea realizar un retardo de 10 ms. Reloj del ? C de 12 Mhz ?

PASO 1: ¿Contador o temporizador? – Temporizador.

?

PASO 2: ¿Control puerta externo o interno? (GATE) – Interno.

1Ciclo Máquina ?

12 Mhz 12 períodos de reloj

? 1 ? S

10 mS ? 10.000 ? S ? 10.000 cuentas hasta desborde

?

PASO 3: Modo 0 (13 bits), Modo 1 (16 bits) o Modo 2 (8 bits rec.) – Modo 1.

?

PASO 4: ¿Valor inicial del contador? 16

2

?

cuenta ? 65.536 ? 10.000 ? 55.536 ? D8 F 0h TEMPORIZADORES Y CONTADORES

46


Se desea realizar un retardo de 10 ms. Reloj del ? C de 12 Mhz – – – –

Temporizador. Interno Modo 1. 55.536 (D8F0h)

TH0=0xD8; TL0=0xF0; b7 GATE


C/T

0

T/C 1 b7

TF1

0T/C 0 0 M1


TR1

TF0

TR0

IE1

b0 M0

1 b0

IT1

IE0

IT0


47


Se desea realizar un retardo de 10 ms. Reloj del ? C de 12 Mhz sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A; sbit TF0=TCON^5, TR0=TCON4; void main(void) { /* ... */ TMOD |= 0x01; /* timer 0, modo 1, soft. */ TMOD &= 0xF1; TH0=0xD8; TL0=0xF0; TF0=0; TR0=1; /* arrancar timer */ while(!TF0); /* esperar desborde */ /* ... */ }


48

2 - T/C 0 y T/C 1 en la familia MCS-51 Actividad

Se desea disponer de una función en lenguaje C para realizar retardos de precisión del orden de milisegundos. Reloj del ? C de 12 Mhz.

AYUDA:

?

– Prototipo función: void delay_ms(unsigned int ms); – Calcular ciclos de máquina a esperar y usar un timer para contabilizarlos – Emplear mecanismo de desborde para realizar temporizaciones grandes

Solución TEMPORIZADORES Y CONTADORES

49

3 – Interrupciones asociadas a los contadores/temporizadores


50

3 – Interrupciones asociadas a los T/C Permite sacar mayor partido al sistema. ? Liberan a la CPU de tener que encuestar flag de desborde. ?

Descripción

Nombre

Cont./Temp. 0 Cont./Temp.1

T/C0 T/C1

Flag hab. Flag act. Núm Vector Borrado (IEN0) (TCON) Interrup ET0 TF0 000Bh Hw 1 ET1 TF1 001Bh Hw 3

OSC 1/12 C/T pin T0 pin /INT0

0 1

1 = cerrado

Contador

TF0

Interrupción GATE

TR0

Bit ET0

Habilitación de interrupción. TEMPORIZADORES Y CONTADORES

51

3 – Interrupciones asociadas a los T/C ? ?

Borrado automático al vectorizarse. (puesta a 0)

Permite sacar el máximo partido Liberan a la CPU de tener que encuestar flag de desborde Descripción

Nombre


T/C0 T/C1



0 1

1 = cerrado

Contador

TF0

Interrupción GATE

TR0

Bit TF0

Activación petición interrupción. (a 1) TEMPORIZADORES Y CONTADORES

52



Nombre


T/C0 T/C1


OSC 1/12 C/T pin T0 pin -INT0

0 1

1 = cerrado

Contador

TF0

Interrupción GATE

TR0

Dirección de rutina interrupción.

void servicio (void)interrupt 1 { /* codigo */ } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

53



Nombre


T/C0 T/C1

Flag hab. Flag act. (IEN0) (TCON) ET0 TF0 ET1 TF1


0 1

Vector Borrado

Núm Interrup

000Bh

Hw

1

001Bh

Hw

3

1 = cerrado

Contador

TF0

Interrupción GATE

TR0

Se puede combinar el T/C y la interrupción externa. TEMPORIZADORES Y CONTADORES

54

3 – Interrupciones asociadas a los T/C Ejemplo generación onda cuadrada – – –

Se trata de un ejemplo típico de tarea periódica. Interesa tener desocupada la CPU para otros menesteres. Se propone que el T/C genere una interrupción transcurrido cada semiperiodo y que la rutina de servicio modifique el valor del pin.

P1.0

10 Khz

Generar onda cuadrada de 10 Khz por el pin P1.0. Reloj del ? C de 12 Mhz


55

3 – Interrupciones asociadas a los T/C Ejemplo generación onda cuadrada

Generar onda cuadrada de 10 Khz por el pin P1.0. Reloj del ? C de 12 Mhz ?

PASO 1: ¿Contador o temporizador? – Temporizador

?

PASO 2: ¿Control puerta externo o interno? (GATE) – Interno

?

PASO 3: Modo 0 (13 bits), Modo 1 (16 bits) o Modo 2 (8 bits rec.) – Modo 2. 8 bits con autorrecarga

?

Hacer números

1 Ciclo Máquina ? 1 ? S T ?

1 10 Khz

?

0,1mS ? 100 ? S ? Semiperiod o ? 50 ? S (CM )


56


Generar onda cuadrada de 10 Khz por el pin P1.0. Reloj del ? C de 12 Mhz ?

PASO 1: ¿Contador o temporizador? – Temporizador

?

PASO 2: ¿Control puerta externo o interno? (GATE) – Interno

?

PASO 3: Modo 0 (13 bits), Modo 1 (16 bits) o Modo 2 (8 bits rec.) – Modo 2. 8 bits con autorrecarga

?

PASO 4: ¿Valor inicial del contador?

28 ? cuenta ? 256 ? 50 ? 206


57


Generar onda cuadrada de 10 Khz por el pin P1.0. Reloj del ? C de 12 Mhz – – – –

Temporizador Interno Modo 2 206

TH0=TL0=206; b7 GATE

TMOD, dir. 89h, por máscara M1 M0 GATE M1 C/T C/T TIMER 1 TIMER 0

0

b7

TF1

0

1


TR1

TF0

TR0

IE1

b0 M0

0 b0

IT1

IE0

IT0


58


Generar onda cuadrada de 10 Khz por el pin P1.0. Reloj del ? C de 12 Mhz

sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A; sfr IEN0=0xA8, P1=0x90; sbit ET0=IEN0^1, EAL=IEN0^7, TR0=TCON^4; void main(void) { EAL = 0; TMOD = 0x02; TH0 = 206; TL0 = 206; ET0 = 1; /* habilitar int. timer 0 */ EAL = 1; /* habilitar interrupciones */ TR0 = 1; /* a correr */ while (1) { /* otras cosas */ } } void T0 (void)interrupt 1 { P1.0 = ~P1.0; }


59

3 – Interrupciones asociadas a los T/C Actividad

Generar onda cuadrada de 50 Hz por el pin P1.0. Reloj del ? C de 12 Mhz.

AYUDA:

?

– DOS CAMINOS – a) Las recargas del temporizador/contador se pueden hacer por software. – b) Cada N interrupciones realizar la acción.


60

3 - T/C 0 y T/C 1 en el 805x7 Actividad

En la actividad anterior, conseguir que el tiempo que la señal está a nivel alto y a nivel bajo sean distintos.


61

4 - Ejemplos de aplicación


62

4 - Ejemplos de aplicación 4.1 Medir el ancho de un pulso positivo – Para introducir el pulso se emplea la entrada de interrupción externa /INT0. Se emplea el T/C 0 como temporizador en modo control hardware. – Si se desea medir el nivel bajo de esta manera es necesario emplear un inversor externo.

?

?C

? INT0 TEMPORIZADORES Y CONTADORES

63

4 - Ejemplos de aplicación 4.1 Medir el ancho de un pulso positivo

Control externo, OSC= 1 1/12 bit GATE 1 = cerrado

0 C/T

?

pin T0

1

GATE

pin /INT0 TR0

0 0

Contador

1

TF0 Interrupción

0 ¡No cuenta!


64


OSC

1/12 1 = cerrado

0 C/T

?

pin T0

1

GATE

pin /INT0 TR0

1

0 1

Contador

1

1

TF0 Interrupción

1 ¡Si cuenta!


65


Aprovechar flanco de bajada para generar una interrupción externa y leer valor cuenta

?

TR0 = 1

Termina de contar Control por HW: Comienza a contar


66

4 - Ejemplos de aplicación 4.1 Medir el ancho de un pulso positivo sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A, IEN0=0xA8; sbit TR0=TCON^4, IT0=TCON^0, EX0=IEN0^0, EAL=IEN0^7; unsigned int ancho_pulso; void main(void) { EAL = 0; /* deshabilitar interrupciones */ TMOD = 0x09; /* control hard., timer, modo 1 */ TH0 = 0x00; TL0 = 0x00; IT0 = 1; /* disparo interrupción externa por flanco bajada*/ EX0 = 1; /* habilitar int. externa 0 */ EAL = 1; /* habilitar interrupciones */ TR0 = 1; /* a correr */ while (1) { /* otras cosas */ } } void Externa0_INT0 (void) interrupt 0 { TR0 = 0; /* para timer */ ancho_periodo = TH0*256+TL0; /* recoger medida */ TH0 = TL0 = 0; /*reiniciar cuenta timer */ TR0 = 1; } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

67

4 - Ejemplos de aplicación 4.2 Medir el periodo de una señal

– La señal se introduce al microcontrolador mediante la entrada de interrupción externa /INT0.

?

?C

INT0 TEMPORIZADORES Y CONTADORES

68

4 - Ejemplos de aplicación 4.2 Medir el periodo de una señal Control por software. Bit GATE =0

?

Flanco bajada generar petición Interrupción externa:



Comenzar cuenta

Parar cuenta y procesar cuenta

Comenzar cuenta

–

El método puede suponer algo de perdida de precisión debido a las variaciones de latencia de la interrupción. TEMPORIZADORES Y CONTADORES

69

4 - Ejemplos de aplicación 4.2 Medir el periodo de una señal sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A, IEN0=0xA8; sbit TR0=TCON^4, IT0=TCON^0, EX0=IEN0^0, EAL=IEN0^7; unsigned int periodo; void main(void) { EAL = 0; /* deshabilitar interrupciones */ TMOD = 0x01; /* control soft., timer, modo 1 */ TH0 = 0x00; TL0 = 0x00; IT0 = 1; /* disparo int. externa. 0 por flanco bajada */ EX0 = 1; /* habilitar int. externa 0 *7 EAL = 1; /* habilitar interrupciones */ TR0 = 1; /* a correr */ while (1) { /* otras cosas */ } } void Externa0_INT0 (void) interrupt 0 { /* arranca y para el timer en */ /* interrupciones alternadas */ TR0 = ~TR0; /* complementar. if (TR0==1) return; /* salir si timer corriendo */ periodo = TH0*256+TL0; /* recoger medida */ TH0 = 0; TL0 = 0; /*reiniciar cuenta timer */ } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

70

4 - Ejemplos de aplicación 4.3 Generar un pulso – Se utiliza un pin de un puerto (P2.0) para generar el pulso – La precisión del método depende de la latencia de la interrupción del temporizador. temporizador

?C

P2.0


71

4 - Ejemplos de aplicación 4.3 Generar un pulso – – – – –

Control por software. Bit GATE = 0 P2.0 = 1 Habilitar interrupción del T/C 0 Arrancar el temporizador inicializando la cuenta en función del ancho del pulso Cuando rebose, se generará una interrupción procedente del T/C cuyo manejador pondrá P2.0 = 0 dado que se ha alcanzado la duración del pulso temporizador

P2.0 = 1 Inicializar temporizador y comenzar cuenta

El manejador de la interrupción del T/C 0, dará por finalizado el pulso P2.0 = 0


72

4 - Ejemplos de aplicación 4.3 Generar un pulso sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A, IEN0=0xA8 P2=0xA0; sbit TR0=TCON^4, ET0=IEN0^1, EAL=IEN07; #define HITime ??? #define LoTime ??? void main (void){ EAL = 0; /* deshabilitar interrupciones */ ET0 = 1; /* habilitar int. del T/C 0 *7 TCON = 0x00; /* Asegurarse que el temporizador está parado. */ TMOD =0x01; /* Temporizador en modo 1, soft. */ TH0 = HiTime; /* Cargar T/C 0 con la cuenta para la duración del pulso. */ TL0 = LoTime; TR0 = 1; P2.0 = 1;

/* Arrancar temporizador. */ /* Comenienzo pulso. */

EAL = 1; /* habilitar interrupciones */ } void Timer0_int (void) interrupt 1 { TR0 = 0; P2.0 = 0; }

/* Parar temporizador */ /* Final del pulso */


73

4 - Ejemplos de aplicación 4.3 Generar un pulso

Inicio:

MOV MOV

TCON,#$00 TMOD,#$01

;Asegurarse que el temporizador está parado. ;Temporizador en modo 1.

MOV

TH0,#HiTime

;Cargar T/C 0 con la cuenta para la ; duración del pulso.

MOV SETB

TL0,#LoTime TR0

;Arrancar temporizador.

SETB

P2.0

;Comenienzo pulso.

;Manejador interrupción del T/C 0. TC0INT: CLR P2.0 CLR RETI

TR0

;Final del pulso. ;Parar temporizador.


74

4 - Ejemplos de aplicación 4.4 Generar una señal PWM – La precisión de este método depende de la latencia de las interrupciones del temporizador. – Para generar señales de mayor frecuencia usar modo 2.

Arrancar tempo. Arrancar tempo. Valor “0” Valor “1”

Repetir


75

4 - Ejemplos de aplicación 4.4 Generar una señal PWM

T0INT:

SetPWMHigh:

T0EX:

CLR

TR0

;Parar el temporizador.

CPL

P2.0

;Complementar valor pin.

JB

P2.0,SetPWMHigh

;Está a valor “1” ó “0”?

MOV

TH0,PWMLowH

;Poner PWM a “0”.

MOV

TL0,PWMLowL

SJMP

T0EX

MOV

TH0,PWMHighH

MOV

TL0,PWMHighL

SETB

TR0

;Poner PWM a “1”.

;Reinicializar temporizador.

RETI


76

4 - Ejemplos de aplicación 4.5 Leer un timer “al vuelo”

ReadTimer: MOV MOV MOV CJNE SJMP

ValH,TH0 ValL,TL0 A,TH0 A,ValH,ChkHigh RTEX

;Leer parte alta y baja.

ChkHigh:

ValL.7,RTEX

;Otro caso, verificar parte baja para ver ; si ha cambiado despúes de leer la parte ; alta original. ;Si ha cambiado, usar la segunda lectura ; de la parte alta

JB

MOV RTEX:

ValH,A

;Leer nuevamente parte alta. ;Ha cambiado? ;Si no, la primera lectura es válida.

RET


77

Solución actividad

Generar onda cuadrada de 50 Hz por el pin P1.0. Reloj de 12 Mhz. – 50 Hz = 20000 µS periodo = 10000 µS semiperiodo – Usar temporizador y modo 1 (16 bits). Recargar por programa el timer en interrupción. – Recarga: 10000 µS -> 65536 -10000 = 55536 = D8F0h sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A; sfr IEN0=0xA8, P1=0x90; sbit ET0=IEN0^1, EAL=IEN0^7, TR0=TCON^4; void main(void) { TMOD = 0x01; TH0 = 0xD8; TL0 = 0xF0; EAL = 0; ET0 = 1; EAL = 1; TR0 = 1; while (1) { /* otras cosas */ } }

/* a correr */

void T0 (void)interrupt 1 { P1.0 = ~P1.0; TR0 = 0; TH0 = 0xD8; TL0 = 0xF0; TR0 = 1; } TEMPORIZADORES Y CONTADORES

78

Solución actividad

Se desea disponer de una función C para realizar retardos de precisión del orden de milisegundos. Reloj del ? C de 12 Mhz. void delay_ms(unsigned int mseg) { long l; unsigned int desbordes, resto; l = 1000L * mseg; /* ciclos máquina en us */ desbordes = (l / 65536) + 1; /*incluye desborde del resto*/ resto = 65536 - (l % 65536); TR0=TF0=0; /*garantizar condiciones iniciales adecuadas*/ TMOD |= 0x01; TMOD &= 0xF1; /* modo 1, temporizador, control soft. */ TL0 = resto & 0x00FF; TH0 = resto >> 8; TR0 = 1; /* a correr */

while(desbordes) if (TF0) { TF0 = 0; desbordes--; } TR0 = TF0 = 0;

} TEMPORIZADORES Y CONTADORES

79

Actividad

Conseguir que el tiempo a nivel alto y a nivel bajo sean distintos. sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A, IEN0=0xA8; sbit TR0=TCON^4, IT0=TCON^0, ET0=IEN0^1, EAL=IEN0^7; #define T_ON #define T_OFF #define P_OUT

1000 2000 P1.0

unsigned char t_on_h, t_on_l, t_off_h, t_off_l; void main(void) { t_on_h = T_ON / 256; t_on_l = T_ON % 256; t_off_h = T_OFF / 256; t_off_l = T_OFF % 256; TMOD = 0x01; TH0 = t_on_h; TL0 = t_on_l; P_OUT = 1; ET0 = 1; EAL = 1; TR0 = 1; /* a correr */ while (1) { /* otras cosas */ } } void T0 (void) interrupt 1 { TR0=0; P_OUT++; /* complementar salida */ if (P_OUT) { TH0 = t_on_h; TL0 = t_on_l; } else { TH0 = t_off_h; TL0 = t_off_l; } TR0=1; }


80

?

EJERCICIO: – Realizar un programa en lenguaje C, que configure el TEMPORIZADOR-0 en modo 2 (Temporizador/Contador de 8 bits con autorrecarga), de forma que genere una interrupción con cada overflow . El manejador de interrupción tendrá como única misión invertir el valor de P3.5

SOLUCIÓN: 7 IEN0

1 EAL

TMOD

6

5

4

3

2

1

0

0

0

0

0

0

1

0

ET2

ES0

ET1

EX1

ET0

EX0

WDT

7

6

5

4

3

2

1

0

0

0

0

0

0

0

1

0

M1

M0

M1

M0

GATE

C/T

GATE

C/T

= $82

= $02

TIMER-0


81

sfr TMOD=0x89,TCON=0x88,TH0=0x8C,TL0=0x8A, IEN0=0xA8, P3=0xB0; sbit TR0=TCON^4; void T0_int (void) interrupt 1; void main (void) { /* Inicialización de registros */ IEN0 = 0x82; TMOD = 0x02; TH0 = 0x05; TL0 = 0x05; TR0 = 1; while (1) {} } void T0_int (void) interrupt 1 { P3.5 = ~P3.5; }

/* Rutina Timer-0 */

/* Habilitación Interrupciones */ /* Configuración Timer-0 */ /* Valor inicial en TH0 */ /* Valor inicial en TL0 */ /* Arranque del Timer-0 */

/* Invertir salida */


82

Tema Temporizadores

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