《微处理器开关控制》课件.pptVIP

*************************************第六章：定时器编程1定时控制原理本章将介绍微处理器定时器的基本原理和工作模式，帮助你理解如何利用定时器实现精确的时间控制和周期性操作，这是开关控制系统中不可或缺的功能。2PWM和捕获我们将详细讲解脉宽调制(PWM)输出的配置方法和应用技巧，以及输入捕获功能的实现原理。这些技术是实现电机控制、LED调光等模拟量控制的关键。3实际应用通过具体实例展示定时器在开关控制系统中的实际应用，包括精确延时、周期性任务调度、PWM驱动和信号测量等，帮助你掌握定时器的综合应用能力。6.1定时器基本原理预分频器预分频器(Prescaler)是定时器的第一级分频装置，将输入时钟频率降低到所需的计数频率。例如，如果系统时钟为72MHz，预分频值设为71，则定时器实际计数频率为72MHz/(71+1)=1MHz，即每1微秒计数一次。预分频器是扩展定时器计时范围的关键元素。预分频值通常配置在定时器的预分频寄存器(PSC)中，有效值范围取决于具体微处理器，常见的是16位(0-65535)。较大的预分频值可实现较长的定时周期，但时间分辨率降低；较小的预分频值提供更高的时间分辨率，但最大定时周期受限。自动重装载寄存器自动重装载寄存器(Auto-ReloadRegister,ARR)决定了定时器的计数上限值。当计数器达到ARR值时，会发生溢出事件，计数器可自动重新从0开始计数(上溢)或从ARR值降至0(下溢)，形成周期性计数。ARR值也直接影响PWM信号的周期。ARR寄存器通常也是16位，在某些高级定时器中可能是32位。例如，如果预分频后计数频率为1MHz，ARR值设为999，则定时器会每1000微秒(1毫秒)产生一次溢出事件。ARR值可以在运行时动态修改，实现可变周期的定时。在某些应用中，可启用ARR预装载功能，使ARR值的更新在下一个计数周期开始时才生效，避免产生不完整周期。6.2定时器工作模式定时模式定时模式是定时器的基本工作模式，用于产生精确的时间间隔或延时。在这种模式下，定时器按照预设的频率进行计数，当计数值达到自动重装载值时触发中断或事件。定时模式常用于周期性任务调度、超时监测、精确延时等应用。可以配置定时器为单次触发模式(计数到预设值后停止)或连续触发模式(循环计数)。例如，配置连续触发模式并在溢出中断中执行任务，可实现固定频率的定期执行；配置单次触发模式可实现一次性延时。计数模式计数模式下，定时器用于统计外部事件发生次数，而非时间流逝。此时，定时器的时钟来源为外部输入引脚，每当引脚检测到有效边沿(上升沿或下降沿)时，计数器值增加。计数模式适用于测量脉冲数量、频率测量等应用。计数模式可配置为多种计数方式：向上计数(从0到ARR)、向下计数(从ARR到0)或中心对齐计数(先从0到ARR再从ARR到0)。向上和向下计数主要用于一般计数应用，中心对齐计数常用于电机控制等需要对称PWM的场合。PWM模式脉宽调制(PWM)模式是定时器最常用的工作模式之一，用于产生可变占空比的周期性方波信号。在PWM模式下，通过比较计数器值与捕获/比较寄存器值来控制输出信号的电平变化，实现精确的占空比控制。PWM信号的周期由ARR值决定，占空比由比较值决定。例如，如果ARR=999，比较值=499，则输出信号占空比为50%。现代微处理器通常支持多种PWM模式，如边沿对齐PWM(在周期开始时改变电平)和中心对齐PWM(在周期中间改变电平)，以及多种输出极性配置，满足不同应用需求。6.3定时器中断溢出中断溢出中断是定时器最基本的中断类型，当计数器从最大值变为0(下溢)或从最大允许值回到0(上溢)时触发。溢出中断通常用于实现周期性任务、系统节拍(SysTick)和时间基准。例如，配置定时器产生1ms溢出中断，可用作操作系统的基本时钟滴答。配置溢出中断需要设置自动重装载值(ARR)确定溢出周期，然后使能更新中断(UpdateInterrupt)。在中断服务程序中，首先需要清除更新中断标志，然后执行定时任务。为避免中断处理时间过长影响系统响应，应将耗时操作放在主循环中，中断中只设置标志。捕获/比较中断捕获/比较中断在计数器值与捕获/比较寄存器值匹配时触发。在比较模式下，这种中断用于在精确时刻执行操作或产生输出变化；在捕获模式下，用于记录外部事件发生的时间。一个定时器通常有多个捕获/比较通道，每个通道都可独立触发中断。比较中断常用于PWM控制中的精确时序调整，如电机换相控制。捕获中断则用于测量输入信号的时间特性，如脉冲宽度、周期或相位差。配置捕获/比较中断需设置适当