马老师:一个16位定时器如何产生四路不同变化频率的方波?

szbaoqing

马老师,我看到美国一个控制器采用MCS196NT,利用内部的一个16位定时器产生了四路不同变化频率的方波,这四个方波的频不同相,变化范围都是200-1000HZ,他是采用196单片机的EPA,其实就是比较模块来产生的.
这个问题,我想来想去,就是想不通,怎么能实现得了,即使实现了这个要求,也要占用很多CPU时间,但是美国原来的系统是个比较复杂的系统,196还要做其他很多的事情,所以显然他并没有浪费太多CPU时间,所以请教一下马老师,能否给个思路,我始终想不出名目,谢谢.

19781011

搭车同问

我也想问问马老师，

用M128来做6路模拟量采集，

同时对应输出6路200-1000Hz的频率信号，

不知道用M128的timer1，timer3的输出比较不清零的方式可否实现

machao

首先说明我没有玩过MCS196NT，不了解它内部16位定时器具体的结构和扩展的功能，所以下面的方法只是用AVR的参考方案。

其次，需要正确了解和解释的2个概念是“不占用很多CPU时间”和“这四个方波的频不同相”。
分析说明如下：只产生一个方波的话，可以根本就不占用CPU的时间，但这不存在不同相的问题。利用一个定时器配合多个比较器产生多个方波，就要利用比较匹配中断了。只要匹配中断服务非常短，是否就是满足“不占用很多CPU时间”这个条件？这个需要具体的问题具体的分析，并且与CPU的时钟与产生的方波个数与频率相关的。利用这样的方法产生的多个方波，如果不考虑中断之间的相互影响的话，多个方波相互之间的相位为同相或差180度。“不同相”是什么概念或要求，从lz的帖子中我不能理解到底是指什么。

下面用M128作为例子：它的16位计数器T1匹配了3个16位比较寄存器，所以我只能给出同时产生3个200-1000HZ方波的一种方法。

基本思路：
T1使用普通定时器模式工作，禁止溢出中断，它只是不停的从0到65536重复。利用每个比较器产生一个方波：设置比较寄存器的值是产生方波半周期的值，设置比较匹配输出方式为Toggle方式（即取反模式），允许使用比较匹配中断，匹配中断服务中只需要做一次加法，比较寄存器的值加上产生方波半周期的值。3个比较器的工作方式都是一样的，只是半周期的值不同。

进一步考虑与计算。
使用中断是必须的了，那么为了提高CPU的工作效率，CPU采用最高16M的时钟（这个不是提高效率，只是做事情更快一点，或把分母加大）。

产生3个方波CPU的占用率估计:

最多的占用率是产生3个1000HZ的方波：在1000HZ（1ms时间内)需要6次中断。每次中断需要16个指令周期（响应和退出各7个，16位加法2个），6次中断为16*6 =96个指令周期。对于16M的AVR，一个指令周期为1/16M = 0.0625us，1ms时间总可以执行的指令数为1000/0.0625 = 16000个.此时的3个方波发生占用率为96/16000 = 0.6%

最少占用率是产生3个200HZ的方波：在200HZ（5ms时间内)需要6次中断。每次中断同样为16个指令周期（响应和退出各7个，16位加法2个），6次中断为16*6 =96个指令周期。对于16M的AVR，一个指令周期为1/16M = 0.0625us，而5ms时间总可以执行的指令数为5000/0.0625 = 80000个.此时的3个方波发生占用率为96/80000 = 0.12%

另外对于“不同相”的考虑。以2个方波200HZ和400HZ为例，如果要把400HZ的上升沿与200HZ的上升/下降沿错开一定的时间认为是“不同相”的话，只要设置这两个比较器第一次的值不同就可以了，比如，第一个初值为0，而第2个初值为25，以后中断服务中还是各自加各自的半周期就可以了。

实际上，利用溢出中断还可以产生第4路的方波的。如果有一路产生固定不变的，最低频率的方波，还是比较简单：参考上面的方法，适当计算一下，再利用溢出中断，占用率也不会增加多少。但4路都可调就比较麻烦。不建议没有真工夫者尝试。

19781011

感谢马老师的回复

马老师给出使用T1产生3个200-1000Hz的方波方法我明白了

但是对于M128来说，T1和T3是完全相同的，都是一个16位计数器匹配了3个16位比较寄存器，能否T1和T3同时使用来产生6路200-1000Hz

的方波呢（无需考虑各路方波的相位问题）？？

19781011

马老师不屑回复我的问题吗？

machao

回复【4楼】19781011
马老师不屑回复我的问题吗？
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实在不明白，你到底学过些什么，怎么学的。
这个应该是你自己考虑的。手上有学习板吗？先做个实验，用T1看能否产生3路，然后T1+T3，

19781011

实在不明白

回答个能与不能就这么难。能给出能的理由，不能给出不能的理由，具体由学生们来实验，您动动手敲几个字应该不难吧。这几个字不会比您5楼回复的字多吧。

我是学的不怎么样，学的好的话也可以向您一样打击那些学的不好的人了，而不会在此让您打击。

只是我对您这句“下面用M128作为例子：它的16位计数器T1匹配了3个16位比较寄存器，所以我只能给出同时产生3个200-1000HZ方波的一种方法”话感兴趣，既然您用M128为例子，从字面理解，您只能用M128产生3路方波，方法是用T1的三个比较寄存器；但是M128还有T3，和T1完全相同，用您的理论似乎可以实现6路方波，可为何您说只能实现3路呢？？？

是您的话让人产生歧义，一句话解释起来并不难，难的是高高在上的心，当然，您不说，也是您的权利。

eripro

回复【6楼】19781011
实在不明白
回答个能与不能就这么难。能给出能的理由，不能给出不能的理由，具体由学生们来实验，您动动手敲几个字应该不难吧。这几个字不会比您5楼回复的字多吧。
我是学的不怎么样，学的好的话也可以向您一样打击那些学的不好的人了，而不会在此让您打击。
只是我对您这句“下面用m128作为例子：它的16位计数器t1匹配了3个16位比较寄存器，所以我只能给出同时产生3个200-1000hz方波的一种方法”话感兴趣，既然您用m128为例子，从字面理解，您只能用m128产生3路方波，方法是用t1的三个比较寄存器；但是m128还有t3，和t1完全相同，用您的理论似乎可以实现6路方波，可为何您说只能实现3路呢？？？
是您的话让人产生歧义，一句话解释起来并不难，难的是高高在上的心，当然，您不说，也是您的权利。
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哥们，你还是学生么？还是说踏入社会后没受过挫折？自尊心过于强了吧。

jasonli

回复【6楼】19781011
实在不明白
回答个能与不能就这么难。能给出能的理由，不能给出不能的理由，具体由学生们来实验，您动动手敲几个字应该不难吧。这几个字不会比您5楼回复的字多吧。
我是学的不怎么样，学的好的话也可以向您一样打击那些学的不好的人了，而不会在此让您打击。
只是我对您这句“下面用m128作为例子：它的16位计数器t1匹配了3个16位比较寄存器，所以我只能给出同时产生3个200-1000hz方波的一种方法”话感兴趣，既然您用m128为例子，从字面理解，您只能用m128产生3路方波，方法是用t1的三个比较寄存器；但是m128还有t3，和t1完全相同，用您的理论似乎可以实现6路方波，可为何您说只能实现3路呢？？？
是您的话让人产生歧义，一句话解释起来并不难，难的是高高在上的心，当然，您不说，也是您的权利。
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你这样会伤着马老师的，马老师的意思是让你自己动手做一下，光问别人是问不出结果的，关键还是得靠自己！！！

machao

朋友，帮帮忙吧。这里都是技术帖子，请从头到尾仔细理解。

LZ位的问题是：“看到美国一个控制器采用MCS196NT,利用内部的一个16位定时器产生了四路不同变化频率的方波....”
所以我给出参考，用M128的“一个16位定时器”产生三路....
我并没有说用M128只能产生三路。
M128还有TO、T2呢，如果加上软件控制I/O，一片M128能产生N路......

taishandadi

让人无语，马老师给你解释的很详细了。不可能事事都要别人做好了，给你现成的。自己学着实际看看手册，实际动手做做。自己动动脑子