Таймер – счётчик AVR микроконтроллера в качестве генератора

Рализация импульсного генератора с регулируемой частотой на МК Atmega8. Плавно меняем частоту выходных импульсов

На этой странице мы поговорим о том, как можно на базе МК Atmega8 построить простейшее устройство, предназначенное для генерирования прямоугольных импульсов с регулируемой частотой.
Реализовывать эту затею будем без особого труда и усилий, используя один из трёх таймеров-счётчиков, встроенных в данный AVR микроконтроллер.
А поскольку на одной из предыдущих страниц были подробно рассмотрены варианты настроек счётчиков на примере таймера Т2, то и в качестве генератора импульсов с регулируемой частотой потрудиться придётся именно ему.

Для начала – демонстрация работы устройства в программе симуляции работы МК Proteus (Рис.1).
Далее поэтапно озвучим процесс написания программы прошивки, которую мы по традиции будем реализовывать на языке СИ.



Рис.1 Пример реализации импульсного генератора с изменяемой частотой на МК Atmega8

А для того чтобы не было так скучно, давайте наделим генератор функцией сирены, т. е. заставим его работать в звуковом диапазоне с плавно меняющейся частотой (сначала плавно снижающейся, затем плавно растущей).

Итак приступим к написанию программы.
Для начала – всё стандартно и аналогично предыдущим проектам:

#include <avr/io.h>
#define F_CPU 8000000UL   // Выбираем частоту МК 8 МГц
#include <util/delay.h>   // Включаем функцию задержек

int main(void)
{   // Начало основной программы

В качестве шим-контроллера используем один из трёх таймеров-счётчиков Atmega8 – 8-битный таймер Т2.
Выходным пином для данного таймера-счётчика является вывод МК OC2, он же третий разряд порта В – PB3. Его надо обязательно назначить как выход, и будет совсем нелишним назначить ему какое-нибудь значение:

DDRB |= ( 1 << 3 );   // Конфигурируем вывод порта PB3 как выход
PORTB &= ~(1 << PB3);   // Устанавливаем 0 на его выходе

Теперь надо инициировать таймер-счётчик Т2 посредством настройки его регистров:

TCCR2 = 0b00011100;
/*  1. Режим СТС со сбросом таймера при совпадении регистров OCR2 и TCNT2
     (6 и 3 разряды TCCR2 = 0, 1).
     2. Тактовая частота для счётчикаТ2 – это рабочая частота МК, делённая на 64
     (2,1,0 разряды TCCR2 = 1, 0, 0).
     3. Состояние вывода меняется на противоположное при совпадении TCNT2 и
     OCR2 (5,4 разряды TCCR2 = 0, 1)   */

OCR2=99;
/*  Регистр сравнения. Зададим его начальное значение равным 99. Когда счётчик
     досчитает до значения OCR2, напряжение на выходе PB3 изменится на
     противоположное   */

Посчитаем, какую частоту нам выдаст счётчик-таймер при объявленном значении OCR2. Причём здесь надо учитывать нюанс, что в данном МК событие сброса счётчика (а соответственно, и изменение выходного уровня) происходит не в момент совпадения состояния счётчика с записанным в OCR2 числом, а в момент изменения таймером своего значения, т. е. в следующем такте. Поэтому частоту генерации можно вычислить по следующей формуле:
F_ген = F_такт /[2*(OCR2 +1)], где F_такт = F_проц/64 = 8000000/64 = 125000 Гц.
Подставляем значения и получаем начальную частоту: F_ген = 625 Гц.

С описаниями регистров на этом закончим.
А теперь давайте введём переменную, которую используем в ходе выполнения программы, и которая будет принимать всего два значения: либо +5, либо -5, в зависимости от требуемого знака приращения частоты выходного сигнала:

short st = 5;    // Объявляем переменную st и записываем в неё число 5

Значение этой переменной задаёт дискретность изменения частоты перестройки.
Теперь, когда все подготовительные работы у нас проведены, можно смело приступать к основной программе:

while (1)
     {    // начало цикла