请教：如何用MEGA16产生1M的频率信号？

anning

请教各位大侠：小弟今日受命用MEGA16单片机产生三路信号，频率分别为1MHZ，1KHZ和1HZ。我在程序中采用了定时器0的比较匹配输出，本意想定时0.5us中断,进入后将一个端口取反，从而生成1M，剩下的1K和1HZ就在此基础上累加就可以。实验中为了较好的分频效果，特意将晶振从7.3728M换为了20M。但是实验结果很不理想，频率误差很大。我将OCR0改为了2，得到的频率才有223KHZ。仔细想想，觉得应该是中断程序中几条指令耽误了定时器的时间。不知我的想法正确否？如果真是这样，那意味这只能采取汇编指令来写了？望各位指点。
程序如下，在CVAVR环境下编译:
#include <mega16.h>
#define mb PORTB.0
#define kb PORTB.1
#define nb PORTB.2  
#define lg PORTB.3
unsigned int num1=0,num2=0;
// Timer 0 output compare interrupt service routine
interrupt [TIM0_COMP] void timer0_comp_isr(void)
{
mb=~mb;
if(++num1>=1000)
{
        num1=0;
        kb=~kb;
        if(++num2>=1000)
        {
                num2=0;
                nb=~nb;
        }
}

}

// Declare your global variables here

void main(void)
{
// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In  
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T  
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;

// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=Out Func1=Out Func0=Out  
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=0 State1=0 State0=0  
PORTB=0x00;
DDRB=0x0F;

// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In  
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T  
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;

// Port D initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In  
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T  
PORTD=0x00;
DDRD=0x00;

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 7372.800 kHz
// Mode: CTC top=OCR0
// OC0 output: Disconnected
TCCR0=0x09;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x02;

// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 1 Stopped
// Mode: Normal top=FFFFh
// OC1A output: Discon.
// OC1B output: Discon.
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x00;
TCCR1B=0x00;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x00;
OCR1AL=0x00;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: Timer 2 Stopped
// Mode: Normal top=FFh
// OC2 output: Disconnected
ASSR=0x00;
TCCR2=0x00;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x00;

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x02;

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x00;

// Global enable interrupts
#asm("sei")

while (1)
      {
      //lg=1;

      };
}

coody

0.5us中断，够强悍。。。

kevinzcp

你的思路有问题应该用定时器自动产生不用软件来管理这个是ICCAVR的向导产生的程序

//TIMER0 initialize - prescale:1024
// WGM: CTC
// desired value: 2MHz
// actual value:  0.000MHz (200000100.0%)
void timer0_init(void)
{
TCCR0 = 0x00; //stop timer
TCNT0 = 0x100; //set count value
TCCR0 = 0x05; //start timer
}

//TIMER1 initialize - prescale:1
// WGM: 4) CTC, TOP=OCRnA
// desired value: 2KHz
// actual value:  2.000KHz (0.0%)
void timer1_init(void)
{
TCCR1B = 0x00; //stop
TCNT1H = 0xF8; //setup
TCNT1L = 0x31;
OCR1AH = 0x07;
OCR1AL = 0xCF;
OCR1BH = 0x07;
OCR1BL = 0xCF;
TCCR1A = 0x40;
TCCR1B = 0x01; //start Timer
}

machao

借这个例子给正在学习AVR和其他单片机的人上上课，希望不要采用应试教育的学习方法，用机械的或搬几段例程的手段来学习嵌入式系统应用，或从事设计产品。

首先必须真正掌握和理解AVR内部各个功能的工作原理，然后根据实际的需要进行理论的分析，找出能实现，以及最佳的方案。

LZ要用M16产生1M、1K、1Hz的方波，仅采用1个定时器来完成是有问题的，分析如下：

1。M16最高工作频率为16M，就按LZ超频使用20M计算，那么M16在1us中也只能执行20条指令，0.5us只能执行10条指令。
2。M16定时中断间隔为0.5us一次，中断服务中还要做那么多的运算和判断（都是16位的）以及控制3个I/O反转，10条指令能够吗？等你一次中断服务完成返回，黄花菜早就凉透了。
3。就是、假如M16能工作在100M，而且0.5us中执行50条指令刚好能完成中断服务的话，那么你的这个系统其他什么事情也不能做了，给这3个方波发生吊死了，根本谈不上什么效率了。

所以以上方案是彻头彻尾的书本教条方案，就是采用32位的处理器也是最笨的方法。

下面给出一个方法，在我的实验板上就可以实现的。系统只要使用4M晶体就可以了。
1。首先解决1M方波的产生。
   1M方波的产生，采用8位T/C0或T/C2都可以，使用比较匹配输出方式，（2分频，比较匹配时输出取反，见我教材P257，例8.5）。这个方法相当AVR硬件方式分频输出，初始化T/C开始工作后，根本不需要软件去管理，也不需要使用中断。

2。然后解决1K、1Hz
   使用T/C1产生1K，（还是使用比较匹配输出产生），500us中断一次，在中断中使用软件计数器，产生1Hz方波（这时可以采用LZ的方法）

3。这样的设计，M16还有很多的时间可以做其他的事情。

下面留作业与思考：如果需要用M16产生同步的1M、1K、1Hz的三个方波，系统应该如何设计和实现？并根据你的方案，从理论上分析同步误差的情况。

machao

提示：

实际上利用M16的3个定时器，在16M系统时钟时，可以产生完全同步的1M、1K、1Hz的方波，而且不需要任何的中断处理以及软件的干预（除了3个定时器的初始化工作外）。

希望有兴趣、想真正学习AVR使用的朋友，尝试给出设计思路和方案，（参考M16关于定时器部分的描述）。

这个题到是能充分体现AVR的优势，标准51是做不到的。

anning

三个波形已经出来了。3个定时器全部使用输出比较，输出端触发输出。时钟用16M。
T0所用时钟不分频（16M），定时时间0.5us，输出端PB3为1M波形；
T2所用时钟256分频（62.5KHZ），定时时间0.5ms，输出端PD7为1K波形；
T1所用时钟1024分频（15.625KHZ），定时时间0.5s，输出端PD4为1HZ波形。
然后在最后我往SFIOR寄存器写了0x03,同时复位两个分频器，以求同步。
用CVAVR产生的程序：
void main(void)
{
// Declare your local variables here

// Input/Output Ports initialization
// Port A initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTA=0x00;
DDRA=0x00;

// Port B initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=Out Func2=Out Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=0 State2=0 State1=T State0=T
PORTB=0x00;
DDRB=0x0C;

// Port C initialization
// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTC=0x00;
DDRC=0x00;

// Port D initialization
// Func7=Out Func6=In Func5=Out Func4=Out Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In
// State7=0 State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=T
PORTD=0x00;
DDRD=0xB0;

// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 16000.000 kHz
// Mode: CTC top=OCR0
// OC0 output: Toggle on compare match
TCCR0=0x19;
TCNT0=0x00;
OCR0=0x07;

// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 15.625 kHz
// Mode: CTC top=OCR1A
// OC1A output: Toggle
// OC1B output: Toggle
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x50;
TCCR1B=0x0D;
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x1E;
OCR1AL=0x84;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Clock value: 62.500 kHz
// Mode: CTC top=OCR2
// OC2 output: Toggle on compare match
ASSR=0x00;
TCCR2=0x1E;
TCNT2=0x00;
OCR2=0x1F;

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;
SFIOR=0x03;

while (1)
      {
      // Place your code here

      };
}

anning

但是还有一个问题：如何验证三个波形是完全同步的？
我用了两通道的示波器测试，发现时间宽度不好设置，总是只能看到一种波形。当把时间宽度变长，1K的波形看出来了，但1M的波形出来的比1K的周期还要长！（怪事！）。我把1K的通道设为边沿触发模式，发现1M的下降沿和1K的上升沿是一起的，好像并不完全同步。

machao

这样试试：

首先设置3个计数器不工作（无计数脉冲输入）
然后：
TCNT1 = 0；
TCNT2 = 0；

// 以下5句必须紧跟在一起
TCNT0 = 1；   
SFIOR=0x03;                           //这条指令执行完表示同时开始计数  
设置T0采用系统时钟开始计数；          //注意：这条指令非常关键，它的执行时间应该为1个系统时钟，因此TCNT0少计一个脉冲，所以把TCNT0的初值设置为1
设置T2采用256分频时钟输入开始计数；     //T2、T1由于硬件分频器计数已经开始工作，同时也提供足够的设置时间，所以此时t2\t1开始自己的计数没有问题的
设置T1采用1024分频时种输入开始计数；

while (1)
      {
      // Place your code here

      };
}

wcm_e

mark

anning

实验了，示波器在时间宽度为500ns时，1M的下降沿和1K的上升沿基本在一起。
CVAVR的程序如下：
// Timer/Counter 0 initialization
// Clock source: System Clock
// Mode: CTC top=OCR0
// OC0 output: Toggle on compare match
TCCR0=0x18; //close clock
TCNT0=0x00;
OCR0=0x07;

// Timer/Counter 1 initialization
// Clock source: System Clock
// Mode: CTC top=OCR1A
// OC1A output: Toggle
// OC1B output: Toggle
// Noise Canceler: Off
// Input Capture on Falling Edge
// Timer 1 Overflow Interrupt: Off
// Input Capture Interrupt: Off
// Compare A Match Interrupt: Off
// Compare B Match Interrupt: Off
TCCR1A=0x50;
TCCR1B=0x08;    //close clock
TCNT1H=0x00;
TCNT1L=0x00;
ICR1H=0x00;
ICR1L=0x00;
OCR1AH=0x1E;
OCR1AL=0x84;
OCR1BH=0x00;
OCR1BL=0x00;

// Timer/Counter 2 initialization
// Clock source: System Clock
// Mode: CTC top=OCR2
// OC2 output: Toggle on compare match
ASSR=0x00;
TCCR2=0x18; //close clock
TCNT2=0x00;
OCR2=0x1F;

// External Interrupt(s) initialization
// INT0: Off
// INT1: Off
// INT2: Off
MCUCR=0x00;
MCUCSR=0x00;

// Timer(s)/Counter(s) Interrupt(s) initialization
TIMSK=0x00;

// Analog Comparator initialization
// Analog Comparator: Off
// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off
ACSR=0x80;

TCNT1=0;
TCNT2=0;
TCNT0=1;
SFIOR=0x03;
TCCR0=0x19;  // Clock value: 16000.000 kHz？？？？？？
TCCR2|=0x06;  // Clock value: 62.500 kHz
TCCR1B|=0x05;  // Clock value: 15.625 kHz

while (1)
      {
      // Place your code here

      };
注释中打问号的那句话，如果用直接赋值的方法汇编后是两条指令，如果用位或的方法（后两条）汇编后是三条指令。还是达不到一个系统时钟的要求。

machao

可以考虑内嵌一句汇编

如果使用C编译后是2条指令，那么设置TCNT0的初值为2。
TCNT0的初值应该是“TCCR0=0x19;  // Clock value: 16000.000 kHz”这条语句执行的时钟数，最多为4了。你把相应的汇编指令贴出，查手册看执行所需要的时钟数。

anning

试了一下，还是老样子。
;      82 TCCR0=0x19;  // Clock value: 16000.000 kHz
        LDI  R30,LOW(25)
        OUT  0x33,R30
;      83 TCCR2|=0x06;  // Clock value: 62.500 kHz
        IN   R30,0x25
        ORI  R30,LOW(0x6)
        OUT  0x25,R30
;      84 TCCR1B|=0x05;  // Clock value: 15.625 kHz
        IN   R30,0x2E
        ORI  R30,LOW(0x5)
        OUT  0x2E,R30
查了一下手册，LDI和OUT两条指令都是1个时钟。我把TCNT0从2改到4，都是一样的。

machao

根据你的结果：示波器在时间宽度为500ns时，1M的下降沿和1K的上升沿基本在一起。

那么1K的下一个下降沿也应该与1M的下降沿“基本”在一起的。

TCNT0的初值就是补上启动TCNT0计数指令执行的周期数，这个1-4个系统时钟小的变化，需要在示波器的时间宽度为0.05us，或更小才能看清楚。

这样的方法，肯定可以达到同步的。不过这已经不重要了。重要的：这样简单的问题，为什么许多人都不会这样的考虑！？

我在上星期把这个产生3个方波的例子在课上给本科（学AVR）和研究生（学STM32）都讲过，70个学生没有一个给出这样的方案，提出方法的都是与LZ位的相同。

198879

其实很明显的在PDF里就有提到，不要使用定时器中断来产生方波，是资源完全浪费的说啊。

qlb1234

【13楼】 machao
我在上星期把这个产生3个方波的例子在课上给本科（学AVR）和研究生（学STM32）都讲过，70个学生没有一个给出这样的方案，提出方法的都是与LZ位的相同。
-----------------------------------------------------------------------------
这就是应试教育的结果：学了什么，就只会用什么，甚至学了也不会用。

====================================================================
其实就是学了也不会用的。
在我教材中，就有使用CTC比较匹配输出取反产生方波的例子（不过就是产生一个方波啦），就是只使用T/C硬件完成的。至少要知道在不考虑同步情况下，使用3个T/C或2个T/C来产生3个波吧？

xinqiji

书签。
受益匪浅。

xyz2008

mark

Fire_cow

听课

steel

受教

12fen

mark

sunmy

顶！

zy473551

mark

liumaojun_cn

mark

coody

【4楼】 machao
积分：5232
派别：
等级：------
来自：
提示：

实际上利用M16的3个定时器，在16M系统时钟时，可以产生完全同步的1M、1K、1Hz的方波，而且不需要任何的中断处理以及软件的干预（除了3个定时器的初始化工作外）。

希望有兴趣、想真正学习AVR使用的朋友，尝试给出设计思路和方案，（参考M16关于定时器部分的描述）。

这个题到是能充分体现AVR的优势，标准51是做不到的。

==========================================================================================

在90年代末我就用AT89S52产生一个2MHZ和几个2KHZ以下的频率信号，CPU占用很少的，AT89S52我认为是标准51！

a69161

受益匪浅

jetlzd

MARK

powerg7

mark，以后某天用

yunqian09

受益匪浅    使用比较匹配输出方式，

machao

【24楼】 coody
积分：1085
派别：
等级：------
来自：

在90年代末我就用AT89S52产生一个2MHZ和几个2KHZ以下的频率信号，CPU占用很少的，AT89S52我认为是标准51！

====================================================================================================
89s52是标准的51，现在请教几个问题：

1。能否说明采用的方法：如系统的时钟是多少？采用那个部件？工作方法和原理等。
2。2M和2K的信号精度是多少，误差如何？
3。CPU占用很少不是指的指令很少吧，应该是当CPU连续不断的产生“一个2MHZ和几个2KHZ以下的频率信号”后，还能有多少时间做其它的事？

要拿出实际的东西才算，否则就是空话。

gdmfq

受益匪浅

hsztc

AT89S52的T2可以在P1.0输出一个时钟，晶振使用8MHz、16MHz、24MHz都能准确的产生2MHz的信号，精度就是晶振的精度。

moon0213

好啊，受教！

liumaojun_cn

mark

michaeltsai

cool

yuyanlzh

MARK

zhaoxukiller

这个问题很好
我也遇到相同的问题，用machao老师的例程Page 258
void main()
{
//DDRD=0x80；
DDRB=0x08；

TCCR0=0x19;
TCNT0=0x00;
OCR0=52;

while(1);

}

将C/T2改成  C/T0 后发现频率并不准确，而使用C/T2频率很准确。
真是百思不得其解。
为什么同样的例程，改成T0就不行..非要用OCR2么？

======================2011年11月11日编辑，编辑理由：以上得到验证，我是错误的==================

首先报告下最后实验结果，我可能把某个I/O口不小心碰短路了，造成频率不稳定。改成杜邦线引出后频率很准确。

看来我以前上课那阵学习“电子测量技术”讲到“测量误差的产生原因”中“人为操作不当”真是害人啊。

这个例程很准确，不管使用OCR0还是OCR2都很准确，特意找了频率计和示波器一起观察的。

也许频率计的阻抗可能小些，一同接入的时候会对波形有影响。

以上分析完毕，望坛友们一定多检查问题，多去思考为什么会造成这个问题出现的原因。

HYZ1989

mark，

xslff

小问题才能体现基础！

314296761

好呀 留个记号。