Operácie

CADRS Cvičenie 10: Rozdiel medzi revíziami

Z SensorWiki

(Nová stránka: PWM mode: When the PWM (PulseWidthModulation) mode is selected the Timer/Counter 1 can be used as an 8,9 or 10bit, free running PWM. Timer/Counter 1 acts as an up/down counter that i...)
 
 
(18 medziľahlých úprav od rovnakého používateľa nie je zobrazených.)
Riadok 1: Riadok 1:
−
PWM mode:
+
[[Obrázok:MexleBanner.png|center]]
−
When the PWM (PulseWidthModulation) mode is selected the Timer/Counter 1 can
+
 
−
be used as an 8,9 or 10bit, free running PWM. Timer/Counter 1 acts as an
+
== Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1 ==
−
up/down counter that is counting up from 0x0000 to the selected top (8bit ->
+
 
−
0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF), where it turns and counts down to
+
Literatúra:
−
0x0000 and repeats this cycle endlessly. When the counter value matches the
+
 
−
content of the compare register (OCR1A, OCR1B) it has an effect on the output
+
* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=50106 Newbie's Guide to AVR Timers]
−
pins OCA1 and OCB1 as follows:
+
* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=55347 The traps when using interrupts]
−
COM1X1 COM1X0 Effect on OCX1
+
* [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/AVR-C-Timers.pdf Ako používať časovače v AVR C]
−
0 0 no
+
* [http://www.ermicro.com/blog/?p=224 PWM tutorial]
−
0 1 no
+
* [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/PreruseniaAVR.pdf Prednáška o prerušeniach] (Ing. Chamraz)
−
1 0 cleared on compare match, up-counting,
+
 
−
set on compare match, down-counting
+
 
−
1 1 cleared on compare match, down-counting,
+
=== Rekapitulácia ===
−
set on compare match, up-counting
+
 
−
These bits are set in the register TCCR1A:
+
Máte k dispozícii vývojovú dosku '''MiniMEXLE''' ([http://virtuallab.kar.elf.stuba.sk/robowiki/index.php?title=Mexle popis],[[Médiá:MiniMexleSchematic.jpg|schéma zapojenia]]) a s procesorom ATmega88 ([http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/ATmega88.pdf datasheet]) a prípadne aj testovací program [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]].
−
(COM1A1 -> bit7, COM1A0 -> bit6, COM1B1 -> bit5, COM1B0 -> bit4)
+
 
−
The right PWM mode is selected bits PWM10 (bit0 of TCCR1A) and PWM11 (bit1 of
+
V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str. 87 -- 115).
−
TCCR1A) as follows:
+
Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 18,432 MHz (fuses).
−
PWM11 PWM10 Description
+
Demonštračný program je tuto: [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]]
−
0 0 PWM mode disabled
+
 
−
0 1 8bit PWM
+
=== PWM ===
−
1 0 9bit PWM
+
 
−
1 1 10bit PWM
+
V niektorých aplikáciach potrebujeme premenlivú šírku impulzu,
−
Example:
+
v iných nás viac zaujíma stredná hodnota napätia, impulzy sa
 +
naopak snažíme vyfiltrovať. Dôležité sú dva parametre: frekvencia
 +
a tzv. plnenie (pozri obr.).
 +
 
 +
[[Obrázok:AVR_PWM_signal.gif]]
 +
 
 +
<math>T_{on}</math> je doba, počas ktorej je výstup v log. 1 a <math>T_{off}</math> je čas v log. nule. Celková perióda signálu je <math>T_{total}</math>.
 +
 
 +
 
 +
<math>
 +
T_{total} = T_{on} + T_{off}
 +
</math>
 +
 
 +
 
 +
Plnenie (duty cycle) je pre obdĺžnikový signál definované ako
 +
 
 +
 
 +
<math>
 +
D = \frac{T_{on}}{T_{total}} = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}
 +
</math>
 +
 
 +
 
 +
A výstupné napätie
 +
 
 +
<math>
 +
V_{out} = D V_{in} = \frac{T_{on}}{T_{total}} V_{in}
 +
</math>
 +
 
 +
 
 +
Ako vidno, výstupné napätie môžeme meniť zmenou periódy <math>T_{on}</math>.
 +
 
 +
Ak je T_on 0, V_out je tiež 0, ak je T_on T_total, potom  V_out je maximalne.
 +
 
 +
 
 +
 
 +
'''Úlohy'''
 +
# Program doplňte podľa pokynov asistenta a odsimulujte.<BR>Pozn.: Treba vypnúť optimalizáciu! (Project/Project options [[Médiá:AVRstudioOptimize0.png|Pozri obr.]])
 +
# Doplňte chýbajúce časti programu tak, aby LED blikala s frekvenciou 1 s.
 +
# Vyskúšajte na svojej doske.
 +
 
 +
=== T1: režim PWM ===
 +
 
 +
V režime PWM (Pulse Width Modulation) môžeme použiť T1 ako 8,9 alebo  10-bitový,
 +
voľnobežný PWM generátor. Timer/Counter 1 funguje ako počítadlo, ktoré ráta najprv
 +
smerom nahor od 0x0000 až po vybraný TOP (8bit -> 0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF),
 +
tam sa otočí a počíta zasa smerom nadol až po 0x0000 a toto sa opakuje stále dokola.
 +
 
 +
Keď sa hodnota počítadla zhoduje s obsahom porovnávacívch registrov (OCR1A, OCR1B), zmení sa
 +
aj hodnota na výstupných pinoch OCA1 a OCB1 nasledovne:
 +
 +
COM1X1 COM1X0   Čo urobí s OCX1
 +
 +
  0     0       nič
 +
  0     1       nič
 +
  1     0     smerom nahor: 0 pri zhode
 +
                smerom nadol: 1 pri zhode
 +
  1     1     smerom nahor: 1 pri zhode
 +
                smerom nadol: 0 pri zhode
 +
 
 +
 
 +
V registri TCCR1A musíme nastaviť:
 +
COM1A1 -> bit7  
 +
COM1A0 -> bit6  
 +
COM1B1 -> bit5  
 +
COM1B0 -> bit4
 +
 
 +
To, ktorý režim PWM chceme používať sa nastavuje bitmi PWM10 (bit0 v TCCR1A) a PWM11 (bit1 v TCCR1A) takto:
 +
 +
PWM11 PWM10 Režim
 +
 +
  0     0       PWM zakázané
 +
  0     1       8-bit PWM
 +
  1     0       9-bit PWM
 +
  1     1     10-bit PWM
 +
 
 +
Príklad:
 +
 
 +
[[Obrázok:PWMscopeView.png]]
 +
 
 +
Na obrázku je priebeh PWM signálu s plnením 25% tak ako opúšťa procesor (červený) a po vyfiltrovaní RC členom R20 C16 (zelený).
 +
Perióda PWM je 3,56 ms (281,25 Hz), <math>T_{on}</math> je 0,9 ms, <math>T_{off}</math> je 2,65 ms.
 +
<math>T_{63}</math> (zelený priebeh) je 100 us. Osciloskop: 500us/d., 2.00V/d.
 +
Parametre: Timer0, mode 8-bit Fast PWM, Prescaler 1:256, OCR0A = 63.
 +
 
 +
Príklad: [[AVR ExamplePWMgenerator.c]]
 +
 
 +
 
 +
'''Úloha'''
 +
 
 +
# Vyhodnotením prechodového deja identifikujte veľkosť kondenzátora vo výstupnom filtri.
 +
# Navrhnite vhodnú frekvenciu PWM a demonštrujte.
 +
 
 +
 
 +
[[CAD_Riadiacich_syst%C3%A9mov#Cvi.C4.8Denia|Návrat na zoznam cvičení...]]
 +
 
 +
[[Category:AVR]][[Category:CAD_RS]]

Aktuálna revízia z 10:08, 1. október 2010

MexleBanner.png

Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1

Literatúra:


Rekapitulácia

Máte k dispozícii vývojovú dosku MiniMEXLE (popis,schéma zapojenia) a s procesorom ATmega88 (datasheet) a prípadne aj testovací program mexletest2.hex.

V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str. 87 -- 115). Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 18,432 MHz (fuses). Demonštračný program je tuto: mexletest2.hex

PWM

V niektorých aplikáciach potrebujeme premenlivú šírku impulzu, v iných nás viac zaujíma stredná hodnota napätia, impulzy sa naopak snažíme vyfiltrovať. Dôležité sú dva parametre: frekvencia a tzv. plnenie (pozri obr.).

AVR PWM signal.gif

T_{on} je doba, počas ktorej je výstup v log. 1 a T_{off} je čas v log. nule. Celková perióda signálu je T_{total}.


T_{total} = T_{on} + T_{off}


Plnenie (duty cycle) je pre obdĺžnikový signál definované ako


D = \frac{T_{on}}{T_{total}} = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}


A výstupné napätie

V_{out} = D V_{in} = \frac{T_{on}}{T_{total}} V_{in}


Ako vidno, výstupné napätie môžeme meniť zmenou periódy T_{on}.

Ak je T_on 0, V_out je tiež 0, ak je T_on T_total, potom V_out je maximalne.


Úlohy

  1. Program doplňte podľa pokynov asistenta a odsimulujte.
    Pozn.: Treba vypnúť optimalizáciu! (Project/Project options Pozri obr.)
  2. Doplňte chýbajúce časti programu tak, aby LED blikala s frekvenciou 1 s.
  3. Vyskúšajte na svojej doske.

T1: režim PWM

V režime PWM (Pulse Width Modulation) môžeme použiť T1 ako 8,9 alebo 10-bitový, voľnobežný PWM generátor. Timer/Counter 1 funguje ako počítadlo, ktoré ráta najprv smerom nahor od 0x0000 až po vybraný TOP (8bit -> 0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF), tam sa otočí a počíta zasa smerom nadol až po 0x0000 a toto sa opakuje stále dokola.

Keď sa hodnota počítadla zhoduje s obsahom porovnávacívch registrov (OCR1A, OCR1B), zmení sa aj hodnota na výstupných pinoch OCA1 a OCB1 nasledovne: 

COM1X1 COM1X0   Čo urobí s OCX1

  0      0        nič
  0      1        nič
  1      0      smerom nahor: 0 pri zhode
                smerom nadol: 1 pri zhode
  1      1      smerom nahor: 1 pri zhode
                smerom nadol: 0 pri zhode


V registri TCCR1A musíme nastaviť: 

COM1A1 -> bit7 
COM1A0 -> bit6 
COM1B1 -> bit5 
COM1B0 -> bit4

To, ktorý režim PWM chceme používať sa nastavuje bitmi PWM10 (bit0 v TCCR1A) a PWM11 (bit1 v TCCR1A) takto: 

PWM11  PWM10  Režim

 0      0       PWM zakázané
 0      1       8-bit PWM
 1      0       9-bit PWM
 1      1      10-bit PWM

Príklad:

PWMscopeView.png

Na obrázku je priebeh PWM signálu s plnením 25% tak ako opúšťa procesor (červený) a po vyfiltrovaní RC členom R20 C16 (zelený). Perióda PWM je 3,56 ms (281,25 Hz), T_{on} je 0,9 ms, T_{off} je 2,65 ms. T_{63} (zelený priebeh) je 100 us. Osciloskop: 500us/d., 2.00V/d. Parametre: Timer0, mode 8-bit Fast PWM, Prescaler 1:256, OCR0A = 63.

Príklad: AVR ExamplePWMgenerator.c


Úloha

  1. Vyhodnotením prechodového deja identifikujte veľkosť kondenzátora vo výstupnom filtri.
  2. Navrhnite vhodnú frekvenciu PWM a demonštrujte.


Návrat na zoznam cvičení...

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=CADRS_Cvičenie_10&oldid=2192“