Министерство образования и науки Украины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

ВОСТОЧНОУКРАИНСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО УНИВЕРСИТЕТА

ИМЕНИ ВЛАДИМИРА ДАЛЯ

(г. СЕВЕРОДОНЕЦК)

ОТЧЁТ

по лабораторной работе № 2

Тема «Исследование работы таймера-счётчика микроконтроллера»

дисциплина «Компьютерная схемотехника»

Работу проверил: Работу выполнил:

Мищенко Ю.Г. ст. группы КИ-12д

Добрецова Алёна

Александровна

Северодонецк – 2015

Лабораторная работа №2

Цель: изучить устройства, возможности управления и практического использования таймеров-счетчиков, используемых в микроконтроллерах с архитектурой MCS -51.

Выполнение работы

1. Сформировать с помощью T / C импульс заданной длительности. Для реализации этого задания необходимо собрать схему исследования, приведенную на рис. 3 Схема построена с использованием упрощенной модели T / C. В модели использован один 8-разрядный счетчик CNT 1_8. Счетчик построен на T -триггерах, полученных на основе D -триггера с дополнительными входами асинхронной предустановки. Схема T -триггера и изображение ее интегрального исполнения приведены на рис. 1

а) б)

Рис. 1 Счетный триггер на основе D -триггера

В схеме счетчика, приведенной на рис.2 а, используется логический элемент 8И-НЕ, который формирует единичный сигнал на инверсных входах сброса триггеров, если хотя бы один триггер находится в состоянии 0. В момент перехода всех триггеров счетчика в состояние 1, т.е. в момент переполнения счетчика, на выходе ЛЭ 8И-НЕ будет сформирован сигнал сброса счетчика в нулевое состояние.

Рис. 2 Схема и изображение ИС 8-разрядного счетчика

Рис. 3 Схема исследования T / C при формировании импульса заданной длительности

В качестве синхрогенератора в исследуемой схеме (рис. 3) используется функциональный генератор (ФГ) , позволяющий формировать импульсы с заданной частотой без использования предделителя. Для формирования внешних сигналов, подаваемых в микроконтроллере на вход Tx (x = 0.1), в схеме используется генератор прямоугольных импульсов (ГПИ) .

Управляющие сигналы задаются ключами и имеют следующие значения:

- буквой A обозначен ключ, с помощью которого задается бит выбора режима таймера или счетчика событий (C / ). В схеме он задает адрес мультиплексору MS соответствует коммутатору К в схеме (рис. 3.1). При A = 0 к входу счетчика подключается ФГ, т.е. устанавливается режим таймера. Если ключ A установлен в состояние 1, то счетчик работает от ГПИ (режим счетчика событий);

- буквой T обозначен ключ, разрешающий работу счетчика, т.е. выполняет функции бита TRx;

- буквой G обозначен ключ, формирующий сигнал GATE;

- буквой I обозначен ключ, формирующий сигнал x.

Выход мультиплексора подключается к входу счетчика с помощью ключа K 1 , управляемого напряжением. При нулевом сигнале на выходе ЛЭ D 3 и единичном сигнале на выходе счетчика ключ K 2 замкнут. При нажатии пробела на клавиатуре ключи Space одновременно подключают выход ФГ ко входу счетчика и к каналу B осциллографа, а выход счетчика подключается к каналу A осциллографа. После поступления требуемого количества импульсов счетчик переполняется, на его выходе формируется нулевой сигнал. В результате ключ K 1 размыкается и отключает ФГ от входа счетчика. Таким образом, на осциллографе одновременно по каналу B отображаются выходные импульсы ФГ, а по каналу A – сформированный импульс.

Для реализации поставленной задачи необходимо выполнить следующие действия:

- установить управляющие ключи в соответствующее положение: A = 0 (режим таймера); GATE = 0; TRx = 1.

- предварительно занести в счетчик такое число, чтобы недостающее для переполнения счетчика количество импульсов соответствовало требуемой длительности формируемого импульса с учетом частоты их поступления от ФГ.

Таблица 1. Исходные данные для исследования T / C

№ варианта
t И, сек

Данные по длительности формируемого импульса приведены в табл. 1. Необходимо предварительно рассчитать требуемое число входных импульсов с учетом того, что частота поступления импульсов от ФГ f = 4 Гц. Вычесть полученное значение из уменьшенного на единицу модуля счетчика. Полученное значение предварительно занести в счетчик, установив в единицу требуемые триггеры. Требуемая длительность импульса t_И=4 сек. При заданной частоте ФГ длительность одного импульса составляет 0,25 сек, следовательно, на вход счетчика должно поступить 16 импульсов. Максимальное значение, при котором счетчик переполняется, составляет 255. Таким образом, предварительно нужно занести число 254 – 16 = 238.

Требуемое состояние счетчика будет получено при установке в единицу следующих разрядов счетчика: 7, 6, 5, 3, 2, 1.

Требуемое состояние счетчика будет получено при установке в единицу следующих разрядов счетчика: 7, 6, 5, 4, 2. Оставшиеся 4 и 0 разряды необходимо с помощью ключей, имеющих соответствующие номера, подключить к источнику питания, т.е. подать единичный сигнал на инверсные входы S приоритетной предустановки триггеров.

Двоичный для предварительной установки триггеров: 11101110.

Предварительное занесение числа в счетчик необходимо производить с помощью ключа K 2 , представляющего собой переключатель с временной задержкой. С помощью этого ключа в момент включения схемы на инверсные входы S приоритетной предустановки триггеров подается нулевой сигнал. После установки нужных триггеров счетчика в единицу ключ возвращается через установленное время (5 сек) в исходное состояние и разрешает триггерам в дальнейшем воспринимать информационные сигналы.

После включения схемы и проверки правильности предварительной установки счетчика необходимо подключить к T / C ФГ и осциллограф. Зафиксировать полученный результат с экрана осциллографа.

Рис. 4 Предустановка триггеров

Рис. 5 Осциллограмма входных импульсов и выхода счётчика, длительность одного импульса

2. Исследовать режим подсчета импульсов, поступающих на внешний вывод микроконтроллера.

Схема, позволяющая выполнить данное исследование, приведена на рис. 6. В качестве источника входных сигналов используется ГПИ. При подсчете входных сигналов бит C / регистра TMOD устанавливается в 1. В исследуемой схеме функции этого бита выполняет ключ A и при установке его в 1 мультиплексор MS к входу счетчика подключает ГПИ. Остальные управляющие ключи необходимо установить следующим образом: TRx = 1, GATE и/или x = 1.

Рис. 6. Схема исследования T / C в режима подсчета внешних импульсов, поступающих на вход Tx

Произвести проверку работы счетчика следующим образом:

- задать частоту для ГПИ f = 1 Гц;

- подключить ГПИ и осциллограф к счетчику;

- включить питание и отключить генератор при заполнении экрана осциллографа импульсами;

- определить соответствие показаний счетчика количеству импульсов, поступивших на его вход;

- зафиксировать в отчет полученный результат;

Рис. 7. Осциллограмма счётчика импульсов

На вход подаётся 5 импульсов, 1-ый обнуляет счётчик, последующие считаются счётчиком, т.е. на счётчике число 100₂ = 4₁₀, что соответствует четырём управляющим импульсам.

- увеличить в два раза частоту для ГПИ и проделать аналогичные действия.

Рис. 8. Осциллограмма счётчика импульсов

На вход подаётся 6 импульсов, 1-ый обнуляет счётчик, последующие считаются счётчиком, т.е. на счётчике число 101₂ = 5₁₀, что соответствует пяти управляющим импульсам.

3. Измерить с помощью T / C длительность импульса, поступающего на вход микроконтроллера.

Схема исследования T / C, используемая для выполнения этой операции, приведена на рис. 9.

Рис. 9. Схема исследования T / C в режиме измерения длительности внешнего импульса

При измерении длительности импульса бит C / регистра TMOD устанавливается в 0, т.е. задается режим таймера. Следовательно, ключ A необходимо установить в 0, что обеспечит поступление к входу счетчика импульсов от ФГ. Измеряемый импульс формируется с помощью ГПИ и подается на вход x (ключ I). Остальные управляющие ключи необходимо установить следующим образом: TRх = 1, GATE = 1.

Измерение длительности входного импульса необходимо произвести для трех значений частоты внешнего источника импульсов, роль которого в исследуемой схеме выполняет ГПИ. Значения частот заданы в табл. 3.2. Перед началом исследования предварительно необходимо рассчитать длительность импульса для каждого значения частоты и результат записать в таблицу.

Таблица 2. Данные для исследований и результаты измерения

Частота импульсов ГПИ, Гц	Длительность импульса расч., сек	Длительность импульса измер., сек	Показания счетчика
0,1		10.04
0,05		20.08
0,01		100.1

Рис. 10. Осциллограмма таймера (частота ГПИ – 0.1 Гц)

После поданного на вход импульса счётчик принял значение 00010010₂=18₁₀

Рис. 11. Осциллограмма таймера (частота ГПИ – 0.05 Гц)

После поданного на вход импульса счётчик принял значение 00100110₂=38₁₀

Рис. 12. Осциллограмма таймера (частота ГПИ – 0.01 Гц)

После поданного на вход импульса счётчик принял значение 11000100₂=196₁₀

Вывод: во время выполнения данной лабораторной работы я изучила устройства, возможности управления и практического использования таймеров-счетчиков, используемых в микроконтроллерах с архитектурой MCS -51

Дата добавления: 2015-08-29