STC15F2K60S2的脉冲捕获应用

STC15F2K60S2的脉冲捕获应用

1．PCA工作模式寄存器CMOD

PCA工作模式寄存器的格式如下：

CMOD：PCA工作模式寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
CCON	D9H	name	CIDL	-	-	-	CPS2	CPS1	CPS0	ECF

CIDL:空闲模式下是否停止PCA计数的控制位。

当CIDL=0时，空闲模式下PCA计数器继续工作；

当CIDL=1时，空闲模式下PCA计数器停止工作。

CPS2、CPS1、CPS0:PCA计数脉冲源选择控制位。PCA计数脉冲选择如下表所示。

CPS2	CPS1	CPS0	选择PCA/PWM时钟源输入
0	0	0	0，系统时钟，SYSclk/12
0	0	1	1，系统时钟，SYSclk/2
0	1	0	2，定时器0的溢出脉冲。由于定时器0可以工作在T1模式，所以可以达到记一个时钟就溢出，从而达到最高频率CPU工作时钟SYSclk，通过改变定时器0的溢出率，可以实现可调频率的PWM输出
0	1	1	3，ECI/P1.2(或P4.1)脚输入的外部时钟（最大速率=SYSclk/2）
1	0	0	4，系统时钟，SYSclk
1	0	1	5，系统时钟/4，SYSclk/4
1	1	0	6，系统时钟/6，SYSclk/6
1	1	1	7，系统时钟/8，SYSclk/8

例如，CPS2/CPS1/CPS0=1/0/0时，PCA/PWM的时钟源是SYSclk,不用定时器0，PWM的频率为SYSclk/256

如果要用系统时钟/3来作为PCA的时钟源，应让T0工作在1T模式，计数3个脉冲即产生溢出。输出14K~19K频率的PWM。用T0的溢出可对系统时钟进行1~256级分频。

ECF：PCA计数溢出中断使能位。

当ECF=0时，禁止寄存器CCON中CF位的中断。

当ECF=1时，允许寄存器CCON中CF位的中断。

2．PCA控制寄存器CCON

PCA控制寄存器的格式如下：

CCON：PCA控制控制寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
CCON	D8H	name	CF	CR	-	-	-	-	CCF1	CCF0

CF：PCA计数器阵列溢出标志位。当PCA计数器溢出时，CF由硬件置位。如果CMOD寄存器的ECF位置位，则CF标志可用来产生中断。CF位可通过硬件或软件置位，但只可通过软件清零。

CR：PCA计数器阵列运行控制位。该位通过软件置位，用来起动PCA计数器阵列计数。该位通过软件清零，用来关闭PCA计数器。

CCF1:PCA模块1中断标志。当出现匹配或捕获时该位有硬件置位。该位必须通过软件清零.

CCF0:PCA模块0中断标志。当出现匹配或捕获时改为由硬件置位。该位必须通过软件清零。

3．PCA比较/捕获寄存器CCAPM0和CCAPM1

PCA模块0的比较/捕获寄存器的格式如下：

CCAPM0：PCA模块0的比较、捕获寄存器

SFR name	Address	Bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
CCAPM0	DAH	name	-	ECOM0	CAPP0	CAPN0	MAT0	TOG0	PWM0	ECCF0

B7 :保留为将来之用。

ECOM0：允许比较器功能控制位。

当ECOM0 =1时，允许比较器功能。

CAPP0：正捕获控制位。

当CAPP0 = 1时，允许上升沿捕获。

CAPN0 :负捕获控制位。

当CAPN0 = 1时，允许下降沿捕获。

MAT0：匹配控制位。

当MAT0 = 1时，PCA计数值与模块的比较/捕获寄存器的值的匹配将置位CCON寄存器的中断段标志位CCF0.

TOG0：翻转控制位。

当TOG0 = 1时。工作在PCA高速输出模式，PCA计数器的值与模块的比较/捕获寄存器的值得匹配将使CEX0脚翻转。

（CEX0 / PCA0 / PWM0 / P1.3或CEX0 / PCA0/PWM 0 / P4.2）

PWM0:脉宽调节模式。

当PWM0 = 1时，允许CEX0脚用作脉宽调节输出。

（CEX0 / PCA0 /PWM0 / P1.3或CEX0/PCA0/PWM0 / P4.2）

ECCF0：使能CCF0 中断。使能寄存器CCON的比较 / 捕获标志CCF0，用来产生中断。

PCA模块1的比较 / 捕获寄存器的格式如下：

CCAPM1：PCA模块1的比较 / 捕获寄存器

SFR name	Address	Bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
CCAPM1	DBH	name	-	ECOM1	CAPP1	CAPN1	MAT1	TOG1	PWM1	ECCF1

B7：保留为将来之用。

ECOM1：允许比较器功能控制位。

当ECOM1=1时，允许比较器功能。

CAPP1：正捕获控制位。

当CAPP1 = 1时，允许上升沿捕获。

CAPN1：负捕获控制位。

当CAPN1= 1，允许下降沿捕获。

MAT1：匹配控制位。

当MAT1=1，PCA计数值与模块的比较 / 捕获寄存器的值得匹配将置位CCON寄存器的中断标志位CCF1。

TOG1翻转控制位。

当TOG1= 1时。工作在PCA高速输出模式，PCA计数器的值与模块的比较/捕获寄存器的值得匹配将使CEX1翻转。

（CEX1/ PCA1/ PWM1 P1.4或EX1 /CA1/WM 1/ P4.3

PWM1脉宽调节模式。

当PWM1= 1时，允许CEX1脚作脉宽调节输出。

（CEX1/ PCA1/PWM1/ P1.4或EX1/CA1/WM1/ P4.3

ECCF1：使能CCF0 中断。使能寄存器CCON的比较 / 捕获标志CCF1，用来产生中断。

PCA模块的工作模式设定表如下表所列：

PCA模块工作模式设定（CCAPMn寄存器，n=0,1）

-	ECOMn	CAPPn	CAPNn	MATn	TOGn	PWMn	ECCFn	模块功能
	0	0	0	0	0	0	0	无此操作
	1	0	0	0	0	1	0	8位PWM，无中断
	1	1	0	0	0	1	1	8位PWM输出，由低变高产生中断
	1	0	1	0	0	1	1	8位PWM输出，由高变低产生中断
	1	1	1	0	0	1	1	8位PWM输出，由高变低或由低到高
	X	1	0	0	0	0	X	16位捕获模式，由CEXn/PCAn的上升沿触发
	X	0	1	0	0	0	X	16位捕获模式，由CEXn/PCAn的下降沿触发
	X	1	1	0	0	0	X	16位捕获模式，由CEXn/PCAn的跳变触发
	1	0	0	1	0	0	X	16位软件定时器
	1	0	0	1	1	0	X	16位高速输出

PCA的16位计数器——低8位CL和8位CH

CL和CH地址分别为E9H和F9H，复位值均为00H，用于保存PCA的装载值。

PCA捕捉/比较寄存器——CCAPnL（低位字节）和CCAPnH（高位字节）

当PCA模块用于捕获或比较时，它们用于保存各个模块的16位捕捉计数值；当PCA模块用于PWM模式时，它们用于控制输出的占空比。其中，n = 0、1，分别对应模块0和模块1。复位值均为00H。它们对应的地址分别为：

CCAP0L——EAH、CCAP0H——FAH：模块0的捕捉/比较寄存器。

CCAP1L——EBH、CCAP1H——FBH：模块1的捕捉/比较寄存器。

PCA模块PWM寄存器PCA_PWM0和PCA_PWM1

PCA模块0的PWM寄存器的格式如下：

PCA_PWM0：PCA模块0的PWM寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
PCA_PWM0	F2H	name	-	-	-	-	-	-	EPC0H	EPC0L

EPC0H:在PWM模式下，与CCAP0H组成9位数。

EPC0L:在PWM模式下，与CCAP0L组成9位数。

PCA模块1的PWM寄存器的格式如下：

PCA_PWM1：PCA模块1的PWM寄存器

SFR name	Address	bit	B7	B6	B5	B4	B3	B2	B1	B0
PCA_PWM1	F3H	name	-	-	-	-	-	-	EPC1H	EPC1L

EPC1H:在PWM模式下，与CCAP1H组成9位数。

EPC1L:在PWM模式下，与CCAP1L组成9位数。

PCA模块的工作模式

捕获模式：

要使一个PCA模块工作在捕获模式，寄存器CCAPMn的两位（CAPNn和CAPPn）或其中任何一位必须置1。PCA模块工作于捕获模式时，对模块的外部CCPn输入（CCP0/P1.3，CCP1/P1.4）的跳变进行采样。当采样到有效跳变时，PCA硬件就将PCA计数器阵列寄存器（CH和CL）的值装载到模块的捕获寄存器中（CCAPnL和CCAPnH）。

如果CCON特殊功能寄存器的位CCFn和CCAPMn特殊功能寄存器中的位ECCFn位被置位，将产生中断。可在中断服务程序中判断哪一个模块产生了中断，并注意中断标志位的软件清零问题。

位软件定时器模式

通过置位CCAPMn寄存器的ECOM和MAT位，可使PCA模块用作软件定时器（上图）。PCA定时器的值与模块捕获寄存器的值相比较，当两者相等时，如果位CCFn（在CCON特殊功能寄存器中）和位ECCFn（在CCAPMn特殊功能寄存器中）都置位，将产生中断。

[CH,CL]每隔一定的时间自动加1，时间间隔取决于选择的时钟源。例如，当选择的时钟源为SYSclk/12,每12个时钟周期[CH,CL]加1。当[CH,CL]增加到等于[CCAP nH,CCAPnL]时，CCFn=1,产生中断请求。如果每次PCA模块中断后，在中断服务程序中断给[CCAPnH,CCAPnL]增加一个相同的数值，那么下次中断来临的间隔时间T也是相同的，从而实现了定时功能。定时时间的长短取决于时钟源的选择以及PCA计数器数值的设置。下面举例说明PCA计数器计数值的计算方法。

假设，系统时钟频率SYSclk = 18.432MHz,选择的时钟源为SYSclk/12,定时时间T为5ms,则PCA计数器计数值为：

PCA计数器的计数值=T/（（1/SYSclk）* 12）= 0.005/(1/18432000) * 12） = 7680（10进制数） =1E00H(16进制数)

也就是说，PCA计时器计数1E00H次，定时时间才是5ms,这也就是每次给[CCAPnH,CCAPnL]增加的数值（步长）。

脉宽调节模式（PWM）

脉宽调节模式（PWM, Pulse Width  Modulation）是一种使用程序来控制波形占空比、周期、相位波形的技术，在三相电机驱动、D/A转换等场合有广泛的应用。STC12C5A60S2系列单片机的PCA模块可以通过程序设定，使其工作于8位PWM模式。PWM模式的结构如下图所示。

所有PCA模块都可用作PWM输出。输出频率取决于PCA定时器的时钟源。

由于所有模块共用仅有的PCA定时器，所有它们的输出频率相同。各个模块的输出占空比是独立变化的，与使用的捕获寄存器[EPCnL,CCAPn]有关。当寄存器CL的值小于{EPCNL,CCAPNL}时，输出为低；当寄存器CL的值等于或大于{ EPCnL,CCAPnL}时，输出为高。当CL的值由FF变为00溢出时，[EPCnH，CCQAPnH]的内容装载到{ EPCnL,CCAPnL }中。这样就可实现无干扰地更新PWM。要使能PWM模式，模块CCAPMn寄存器的PWMn和ECOMn位必须置位。

由于PWM是8位的，所以：PWM的频率=PCA时钟输入源频率 / 256

PCA时钟输入源可以从以下8种中选择一种:SYScLK,SYSclk/2,SYSclk/4,SYSclk/6, SYSclk/8,SYSclk/12,定时器0的溢出，ECI/P3.4输出入。

举例：要求PWM输出频率为38KHZ，选SYSclk为PCA/PWM时钟输入源，求出SYSclk的值

由计算公式38000=SYSclk/256,得到外部时钟频率SYSclk = 38000 x256 x 1=9728000

如果要实现可调频率的PWM输出，可选择定时器0的溢出率或者ECI脚的脚入作为PCA/PWM的时钟输入源

当EPCnL = 0及ECCAPnL= 00H时，PWM固定输出高

当EPCnL = 1及ECCAPnL = 0FFH时，PWM固定输出低

当某个I/O口作为PWM使用时，该口的状态：

PWM之前口的状态	PWM输出时的状态
弱上拉/准双向	强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1K~10K
强推挽输出/强上拉输出	强推挽输出/强上拉输出，要加输出限流电阻1K~10K
仅为输入/高阻	PWM无效
开漏	开漏

4．程序：

#include

sfr CCON = 0xd8;    

sfr CMOD = 0xd9; //PCA工作模式寄存器

sfr CCAPMO = 0xda;

sfr CCAPM1 = 0xdb;

sfr CCAPM2 = 0xdc;

 

sfr CL = 0xe9;

sfr CH = 0xF9;

 

sfr CCAP0L = 0xea;

sfr CCAP0H = 0xfa;

sfr CCAP1L = 0xeb;

sfr CCAP1H = 0xfb;

sfr CCAP2L = 0xec;

sfr CCAP2H = 0xfc;

 

code unsigned char seven_seg[] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};

 

unsigned int cp;

unsigned int a,b,k;

 

sbit P3_4 = P3^4;            //数码管位选

sbit P3_5 = P3^5;

sbit P3_6 = P3^6;

 

sbit P3_2 = P3^2;            //PWM输出

bit P3_2_s;                            //状态变量

 

unsigned char i = 30,j;

 

void timer0_init(void)

{

       TMOD= 0x01;     

       TH0= (65536 - 1000) / 256;

       TL0= (65536 - 1000) % 256;

       EA= 1;

       ET0= 1; //设置中断优先次序寄存器IP中的PT0位，Timer0中断优先      

       TR0= 1;

}

void timer0_isr() interrupt 1

{

       TH0= (65536 - 1000) / 256;

       TL0= (65536 - 1000) % 256;

       cp++;

       if(cp>= 500)  // 半秒

       {

              cp= 0;

              k++;

       }

 

       if(P3_2== 0 && P3_2_s == 0)P3_2_s = 1;        //记脉冲

       if(P3_2== 1 && P3_2_s == 1)

       {

              P3_2_s= 0;

              b++;

       }

 

       if(k>= 2)         //1秒

       {

              k=  0;

              a= b;

              b= 0;

       }  

       P2= 0xff;

       P3= 0xff;     

        

       switch(j)

       {

              case0: P2 = seven_seg[a % 10]; P3_6 = 0;break;

              case1: P2 = seven_seg[a / 10 %10]; P3_5 = 0;break;

              case2: P2 = seven_seg[a / 100 % 10]; P3_4 = 0;break;            

       }

       j++;

       if(j>= 3) j = 0;

 

}

pwm_inti(void)

{

       CCAPMO= 0x42;  // PCA比较/捕获寄存器，允许比较器功能控制位，脉冲调节

       CCAPM1= 0x42;  //允许比较器功能，脉冲调节模式

       CCAPM2= 0x42;

       CL= 0;              //reset PCA base timer

       CH= 0;

       CMOD= 0x0a;      //PWM时钟源输入，系统时钟/4

       CCON= 0X40;      //通过软件置位，启动PCA计数器阵列计数

}

 

main(void)

{    

       pwm_inti();

       timer0_init();

 

       while(1)

       {

              if(CL== 0xff)

              {

                     CCAP0L= 256 - i;

                     CCAP0H= 256 - i;

                     CCAP1L= 256 - i;

                     CCAP1H= 256 - i;

                     CCAP2L= 256 - i;

                     CCAP2H= 256 - i;                           

               }

       }

}