AVR單片機(jī)（學(xué)習(xí)ing）-ATMEGA16的定時(shí)/計(jì)數(shù)器

四—（01）、四位顯示秒表試驗(yàn)

首先懷念一下咱們的體育課，再體育課或者田徑比賽的時(shí)候，老師會(huì)經(jīng)常使用秒表來記錄同學(xué)們的成績(jī)。在此，來進(jìn)行一個(gè)秒表的設(shè)計(jì)。（說實(shí)話，這個(gè)秒表真的太貴了，不過只是實(shí)驗(yàn)，純屬娛樂）

使用INT0鍵進(jìn)行計(jì)時(shí)的開始/停止，使用S1鍵作為計(jì)時(shí)值得清楚，并且采用6位數(shù)碼管的右四位進(jìn)行顯示。

定時(shí)器T0被用作掃描4位數(shù)碼管（采用溢出中斷，每1ms中斷一次），而定時(shí)器T1則用來計(jì)時(shí)（咱們用的秒表用來顯示四位，兩位小數(shù)，也就是每計(jì)時(shí)10ms中斷溢出一次）。

1、預(yù)分頻器和多路選擇器

ATMEGA16有兩個(gè)8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T/C0、T/C2)和一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器（T/C1)。

ATMEGA16的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器時(shí)鐘是可選擇的。其時(shí)鐘部分包括預(yù)分頻器和一個(gè)多路選擇器。預(yù)分頻器課被認(rèn)為是一個(gè)有多級(jí)輸出的分頻器。ATMEGA16用一個(gè)10位的計(jì)數(shù)器把輸入的時(shí)鐘分為4種可選擇的分頻輸出。多路選擇器可設(shè)置使用其中一個(gè)分頻輸出，或者不適用分頻輸出和使用外部引腳輸入時(shí)鐘。

看圖看真相：（其中只有0和1的，2的同理啊~好像那個(gè)0和1共用一個(gè)，具體我給忘記了，自己看datasheet~）

2、8 位定時(shí)器/ 計(jì)時(shí)器0

T/C0 是一個(gè)通用的單通道8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器模塊。其主要特點(diǎn)如下：
• 單通道計(jì)數(shù)器
• 比較匹配發(fā)生時(shí)清除定時(shí)器( 自動(dòng)加載)
• 無干擾脈沖，相位正確的PWM
• 頻率發(fā)生器
• 外部事件計(jì)數(shù)器
• 10 位的時(shí)鐘預(yù)分頻器
• 溢出和比較匹配中斷源 (TOV0 和 OCF0)

Figure 27為8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的簡(jiǎn)化框圖（說實(shí)話，我也看不懂啊~~）

寄存器：

T/C(TCNT0)和輸出比較寄存器(OCR0)為8位寄存器。中斷請(qǐng)求(圖中簡(jiǎn)寫為Int.Req. ) 信
號(hào)在定時(shí)器中斷標(biāo)志寄存器TIFR 都有反映。 所有中斷都可以通過定時(shí)器中斷屏蔽寄存器
TIMSK 單獨(dú)進(jìn)行屏蔽。圖中沒有給出TIFR 和TIMSK。
T/C可以通過預(yù)分頻器由內(nèi)部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)，或者是通過T0 引腳的外部時(shí)鐘源來驅(qū)動(dòng)。時(shí)鐘
選擇邏輯模塊控制使用哪一個(gè)時(shí)鐘源與什么邊沿來增加( 或降低)T/C 的數(shù)值。如果沒有
選擇時(shí)鐘源T/C 就不工作。時(shí)鐘選擇模塊的輸出定義為定時(shí)器時(shí)鐘clkT0。
雙緩沖的輸出比較寄存器OCR0 一直與T/C 的數(shù)值進(jìn)行比較。比較的結(jié)果可用來產(chǎn)生
PWM波，或在輸出比較引腳OC0上產(chǎn)生變化頻率的輸出。比較匹配事件還將置位比較標(biāo)志OCF0。此標(biāo)志可以用來產(chǎn)生輸出比較中斷請(qǐng)求。

定義：

本文的許多寄存器及其各個(gè)位以通用的格式表示。小寫的“n” 取代了T/C 的序號(hào)，在此即
為0。小寫的“x” 取代了輸出比較單元通道，在此即為通道A。但是在寫程序時(shí)要使用精
確的格式，例如使用TCNT0 來訪問T/C0 計(jì)數(shù)器值，等等。

T/C 時(shí)鐘源：

T/C 可以由內(nèi)部同步時(shí)鐘或外部異步時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。時(shí)鐘源是由時(shí)鐘選擇邏輯決定的，而時(shí)鐘
選擇邏輯是由位于T/C 控制寄存器TCCR0 的時(shí)鐘選擇位CS02:0 控制的。

計(jì)數(shù)器單元：

8位T/C的主要部分為可編程的雙向計(jì)數(shù)單元。 Figure 28 即為計(jì)數(shù)器和周邊電路的框圖。

8位比較器持續(xù)對(duì)TCNT0和輸出比較寄存器OCR0進(jìn)行比較。一旦TCNT0等于OCR0，比
較器就給出匹配信號(hào)。在匹配發(fā)生的下一個(gè)定時(shí)器時(shí)鐘周期輸出比較標(biāo)志OCF0 置位。若
此時(shí)OCIE0 = 1 且SREG 的全局中斷標(biāo)志I 置位，CPU 將產(chǎn)生輸出比較中斷。執(zhí)行中斷
服務(wù)程序時(shí)OCF0 自動(dòng)清零，或者通過軟件寫”1” 的方式來清零。根據(jù)由WGM21:0 和COM01:0 設(shè)定的不同的工作模式，波形發(fā)生器利用匹配信號(hào)產(chǎn)生不同的波形。同時(shí)，波
形發(fā)生器還利用max 和bottom 信號(hào)來處理極值條件下的特殊情況
Figure 29 為輸出比較單元的方框圖。


使用PWM 模式時(shí)OCR0 寄存器為雙緩沖寄存器；而在正常工作模式和匹配時(shí)清零模式
雙緩沖功能是禁止的。雙緩沖可以將更新OCR0 寄存器與top 或bottom 時(shí)刻同步起來，
從而防止產(chǎn)生不對(duì)稱的PWM 脈沖，消除了干擾脈沖。
訪問OCR0 寄存器看起來很復(fù)雜，其實(shí)不然。使能雙緩沖功能時(shí)，CPU 訪問的是OCR0
緩沖寄存器；禁止雙緩沖功能時(shí)CPU 訪問的則是OCR0 本身。（好了，你笨上就這么多吧，我還是看書上的排版比較好啊~~datasheet真的好大啊~``)

• Bit 7 – FOC0: 強(qiáng)制輸出比較
FOC0僅在WGM00指明非PWM模式時(shí)才有效。但是，為了保證與未來器件的兼容性，在
使用PWM 時(shí)，寫TCCR0 要對(duì)其清零。對(duì)其寫1 后，波形發(fā)生器將立即進(jìn)行比較操作。
比較匹配輸出引腳 OC0 將按照COM01:0 的設(shè)置輸出相應(yīng)的電平。要注意FOC0 類似一
個(gè)鎖存信號(hào)，真正對(duì)強(qiáng)制輸出比較起作用的是COM01:0 的設(shè)置。
FOC0不會(huì)引發(fā)任何中斷，也不會(huì)在利用OCR0作為TOP的CTC模式下對(duì)定時(shí)器進(jìn)行清零
的操作。
讀FOC0 的返回值永遠(yuǎn)為0。

• Bit 5:4 – COM01:0: 比較匹配輸出模式
這些位決定了比較匹配發(fā)生時(shí)輸出引腳OC0 的電平。如果COM01:0 中的一位或全部都
置位， OC0 以比較匹配輸出的方式進(jìn)行工作。同時(shí)其方向控制位要設(shè)置為1 以使能輸出
驅(qū)動(dòng)器。
當(dāng)OC0 連接到物理引腳上時(shí)， COM01:0 的功能依賴于WGM01:0 的設(shè)置。Table 39 給
出了當(dāng)WGM01:0 設(shè)置為普通模式或CTC 模式時(shí)COM01:0 的功能。

• Bit 2:0 – CS02:0: 時(shí)鐘選擇
用于選擇T/C 的時(shí)鐘源。

如果T/C0 使用外部時(shí)鐘，即使T0 被配置為輸出，其上的電平變化仍然會(huì)驅(qū)動(dòng)記數(shù)器。
利用這一特性可通過軟件控制記數(shù)（這里應(yīng)該注意一下下~~~）。

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