单片机产品设计与调试——基于STM32F1xx机型和HAL库函数 教案 项目6、利用计数器实现工件计数显示和打包控制.doc

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项目6、利用计数器实现工件计数显示和打包控制

项目总目标

看懂STM32内部定时器的计数路径；

掌握利用外部时钟模式1、外部时钟模式2以及更新中断实现脉冲计数的软硬件设计方法。

具体工作任务

利用STM32单片机的外部时钟模式1外部时钟模式2，实现生产线工件计数显示与控制任务。

图6.0.1生产线工件计数显示器示意图

任务6.1利用外部时钟模式1实现生产线工件计数显示

一、任务目标

任务目标：初步掌握用外部时钟模式1和TIMx_CH引脚，实现脉冲计数的方法。

具体工作任务：利用STM32单片机的外部时钟模式1和TIMx_CH引脚，进行生产线工件检测，要求每过一个工件，计数值加1并显示，满100个自动清0，并重新开始计数。

二、学习与实践

讨论与发言

请结合项目4和项目5，谈一谈本任务的设计思路。

请阅读以下资料并按照指示的工作顺序完成任务。

（二）通用定时器的结构再认识

1、外部时钟模式1路径

图6.1.1通用定时器的TIMx_CH1和TIMx_CH2的外部时钟模式1路径

在项目5中，我们已经使用过内部时钟模式（InternalClockMode）实现定时控制和PWM输出。本任务中我们将使用外部时钟模式1（ExternalTriggerClockMode1）实现对传感器输入的脉冲进行计数。

从图6.1.1可以看出，内部时钟模式下，控制器的输入脉冲来自CK_INT，也就是TIMxCLK；外部时钟模式1情况下，控制器的脉冲则来自TRGI（TriggerInput，触发输入）。

在项目5中，我们曾使用TIMxCH1～TIMx_CH4引脚做PWM输出。这四个引脚被表达在图6.1.1的右侧，作为OC1～OC4的输出引脚。但你一定很早就注意到在图的左侧，也有四个同名的引脚TIMxCH1～TIMx_CH4。将引脚画在左侧，代表做输入，做TI1～TI4的输入引脚（TriggerInput）。本任务中我们只研究TI1和TI2。

要实现工件计数任务，可将光电传感器输入的脉冲接在TIMx_CH1或TIMx_CH2引脚上。

通过编程，可以使输入脉冲信号按照如下三条路径进入CNT计数器：

路径1：TIMx_CH1→TI1→TI1FP1→TRGI→CK_PSC→CK_CNT

路径2：TIMx_CH1→TI1→TI1F_ED→TRC→TRGI→CK_PSC→CK_CNT

路径3：TIMx_CH2→TI2→TI2FP2→TRGI→CK_PSC→CK_CNT

当然，从图6.1.1可以看出，外部时钟模式1即TRGI的来源不止这三条，本任务中我们只研究这三条。在这三种情况下，计数脉冲来自外部引脚，CNT计数器对外部脉冲（而不是内部脉冲CK_CNT）进行计数。通过读取计数值，就可以知道来了多少个脉冲；通过计数值与ARR值的比较结果，就可以知道输入脉冲是否达到了预定的数量，这就是TIM进行外部脉冲计数的原理。

2、计数过程

如图6.1.1，来自TIMx_CH1和TIMx_CH2引脚的外部脉冲经过了多路开关、输入滤波/边沿检测、控制器、PSC预分频器被送入CNT计数器。计数过程中还使用到ARR寄存器。关于控制器、PSC预分频器、ARR等设备的作用在项目5中我们已经学习过，这里只看多路开关、输入滤波和边沿检测电路。

多路开关

多路开关常常具有多个输入和1个输出。输出来自哪个输入取决于编程设置。例如可以通过编程设置TI1来自TIMx_CH1还是来自异或门。也可以设置TRC信号来自ITR或TI1F_ED。

（2）输入滤波

功能：输入滤波器用于滤掉叠加在输入信号中的干扰。过滤掉干扰信号后的理想波形如图6.1.2所示。

图6.1.2过滤掉干扰后的理想波形

设定值：滤波系数可编程设定，允许范围是0～15。

滤波系数=0，不滤波；滤波系数=15，滤波能力最强。

滤波系数不同，滤掉干扰信号的频率范围不同。本项目暂不考虑滤波系数的选择方法，将滤波系数设为0。

（3）边沿检测

功能：边沿检测用于决定是对输入信号的上升沿还是下降沿进行检测，可编程设定。例如希望输入信号每来一个上升沿进行计数，就应将其设置为上升沿触发。

图6.1.3设置为上升沿触发、加计数、PSC不分频、ARR=3

图6.1.4设置为下降沿触发、加计数、PSC不分频、ARR=3

如图6.1.3所示，如果指定对输入信号的上升沿进行检测，并且PSC不分频、加计数模式、ARR=3，则输入引脚上每来1个上升沿，经定时器时钟CK_INT同步后，CK_CNT输出1个脉冲，计数值加1；计数值加到4自动重装为0；重装时，发出更新中断请求。

如图6.1.4所示，如果指定对输入信号的下降沿进行检测，其它不变，则输入引脚上每来1个下降沿，计数值加1；计数值加到4自动重装为0，同时发出更新中断请求。

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