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 | + | [[Obrázok:MexleBanner.png|center]] |
− | + | ||
− | + | == Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1 == | |
− | + | ||
− | 0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF), | + | Literatúra: |
− | 0x0000 | + | |
− | + | * [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=50106 Newbie's Guide to AVR Timers] | |
− | + | * [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=55347 The traps when using interrupts] | |
− | COM1X1 COM1X0 | + | * [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/AVR-C-Timers.pdf Ako používať časovače v AVR C] |
− | 0 0 | + | * [http://www.ermicro.com/blog/?p=224 PWM tutorial] |
− | 0 1 | + | * [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/PreruseniaAVR.pdf Prednáška o prerušeniach] (Ing. Chamraz) |
− | 1 0 | + | |
− | + | ||
− | 1 1 | + | === Rekapitulácia === |
− | + | ||
− | + | 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]]. | |
− | + | ||
− | + | V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str. 87 -- 115). | |
− | TCCR1A) | + | Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 18,432 MHz (fuses). |
− | PWM11 PWM10 | + | Demonštračný program je tuto: [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]] |
− | 0 0 PWM | + | |
− | 0 1 | + | === PWM === |
− | 1 0 | + | |
− | 1 1 | + | 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.). | ||
+ | |||
+ | [[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
Obsah
Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1
Literatúra:
- Newbie's Guide to AVR Timers
- The traps when using interrupts
- Ako používať časovače v AVR C
- PWM tutorial
- Prednáška o prerušeniach (Ing. Chamraz)
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.).
je doba, počas ktorej je výstup v log. 1 a je čas v log. nule. Celková perióda signálu je .
Plnenie (duty cycle) je pre obdĺžnikový signál definované ako
A výstupné napätie
Ako vidno, výstupné napätie môžeme meniť zmenou periódy .
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.
Pozn.: Treba vypnúť optimalizáciu! (Project/Project options 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:
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), je 0,9 ms, je 2,65 ms. (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.