Engenharia Eltrica:

Microcontroladores

Timers do ATmega328P

(Arduino UNO)

Prof. Rodrigo Ribeiro

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TIMERS

Timer o perifrico interno do microcontrolador utilizadopara temporizao ou contagens diversas.

Como temporizador, o timer armazena um valor que incrementado periodicamente, dependendo do clock do

sistema e de um valor mltiplo configurvel (prescaler).

Ex.:

No arduino UNO o clock de 16 MHz, logo o incremento do

timer ocorre a cada 62,5 ns, considerando o mltiplo 1.

Como cada incremento do timer est associado a umtempo pr-definido, ento rotinas que necessitem de

temporizao podem ser implementados.

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TIMERS

Como contador, o timer utilizado para contagemdiversas, como, por exemplo, nmero ocorrido de eventos

externo ao microcontrolador.

Alm disso, a interrupo do timer fornece subsdios paraimplementao de rotinas autnomas e paralelas

execuo do programa principal.

O ATmega328P possui 3 timers:

timer 0 e timer 2, ambos de 8 bits mximo de 255

timer 1 de 16 bits mximo de 65535

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TIMERS

Para manipular os timers no ambiente de programaodo arduino faz-se necessrio conhecer os registradores de

configurao deste perifrico.

OBS 1: Pode-se obter algumas bibliotecas, que no fazem

parte do ambiente padro, para configurar timers

especficos. Para isso, deve-se inser-las na pasta libraries.

OBS 2: Ao configurar os timers manualmente algumas

funes do ambiente de programao podero ser

comprometidas, devendo-se ento ser evitadas.

Timer 0 delay(), millis() e micros()

Timer 1 controle de servos

Timer 3 funo tone()

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TIMERS

Registradores de configurao/estado dos timers:

OBS : Ser vista a anlise dos registradores do timer 0, sendo que os

outros tem funcionalidades semelhantes e que podem ser consultadas

no datasheet do microcontrolador.

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O registrador TCNT0 armazena o valor da contagem dotimer 0. Faixa de contagem: 0 a 255 (8 bits)

Pode ser lido e/ou escrito (R/W)

TIMERS

O timer 0 pode ser colocado em um dentre vrios modos defuncionamento.

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TIMERS

A escolha do modo faz-se atribuindo o valor adequado aos bits:

WGM02 registrador TCCR0B.

WGM01 e WGM00 registrador TCCR0A.

Modos mais utilizados:

modo 0 (Normal) - o timer gera um evento quando ocorreoverflow, ou estouro (passagem do valor 255 para zero).

modo 2 (CTC) - o timer gera um evento quando a contagem seiguala ao valor armazenado em outro registrador (OCR0A). Nesse

caso, o valor de contagem reiniciado em zero (Clear Timer on

Compare).

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TIMERS

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Registradores de configurao do modo do timer 0:

TIMERS

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Registradores de comparao de sada do timer 0:

O OCR0A (Output Compare Register A) contm um valorde 8 bits que continuamente comparado com o valor do

contador (TCNT0).

Pode ser usado para gerar uma sada de interrupo decomparao ou para gerar uma forma de onda de sada no

pino OC0A.

TIMERS

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A fonte de clock do timer (interna = temporizador ouexterna = contador) bem como o valor do prescaler (mltiplo da

temporizao) so definidos pelo seguinte conjunto de bits

CS02/CS01/CS00 do registrador TCCR0B:

O prescaler um valor selecionvel para reduzir a frequnciaoriginal do clock do sistema, de forma a ampliar a faixa de

temporizao do timer.

TIMERS

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Fontes de clock do Timer 0:

Ex.: Clock do sistema = 16 MHz ; clock do timer = sistema/prescaler

prescaler = 8 clock timer = 2 MHz tempo de ciclo = 0,5 s

prescaler = 1024 clock timer = 15,625 kHz tempo de ciclo = 64 s

INTERRUPES

As interrupes permitem ao microcontrolador atendereventos assncronos.

Eventos atendidos no momento da ocorrncia.

A rotina principal do programa interrompida paraexecutar a rotina de interrupo.

Aps executar esta rotina, o programa principal volta aser executado.

Interrupo do timer:

Na ocorrncia de overflow, o programa principalinterrompe o funcionamento e uma funo especial

atendida, denominada de Rotina de Servio de

Interrupo (ISR).

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INTERRUPES

Para ativar a interrupo do timer 0:

Ativar as interrupes gerais com a funo: sei()

Ativar o bit TOIE0 do registrador TIMK0, permitindoassim que a interrupo ocorra para o evento de

overflow do timer 0 em particular.

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INTERRUPES

Na funo de interrupo do timer 0 o cabealho padronizado e deve seguir sempre essa estrutura:

// Rotina de tratamento de interrupo do timer 0

ISR(TIMER0_OVF_vect) {

//comandos

}

OBS 1: Esta funo deve FICAR FORA do void loop().

OBS 2: Assim que a funo for finalizada, o programa retorna ao

ponto onde parou no programa principal.

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CONFIGURAO

Frmula geral para determinar o valor do registrador decomparao dos timers. Considere:

fclock a frequncia de clock do sistema, 16 MHz no Arduino UNO.

fclock a frequncia de interrupo desejada.

OCRXA o registrador do timer X, sendo X = 0, 1 ou 2

Tempo entre cada interrrupo (Tint) = 1/ fint

O clock do sistema deve ser dividido pelo prescaler, ento:

ftimer = fclock /prescaler

O timer gerar uma interrupo quando o valor doregistrador TCNT0 atingir o valor do registrado OCR0A .

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CONFIGURAO

Dessa forma, o tempo da interrupo, considerandoTCNT0 inicie em zero, ser

Tint = (OCR0A + 1)* ftimer = (OCR0A + 1)*(fclock /prescaler)

A partir da frmula acima pode-se configurar qualquer umdos timers do ATmega328, para isso faz-se necessrio

determinar o valor de OCR0A e o prescaler para obter o

tempo de interrupo desejado.

Manipulando a equao, tem-se:

OCRXA = (Tint *fclock) / (presecaler) 1

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CONFIGURAO

Ex.: Considerando OCR0A = 124, prescaler = 64,

fclock = 16 MHz, qual o perodo e a frequncia de interrupo

do timer 0.

Soluo:

O clock do sistema deve ser divido por 16, devido ao fator

determinado pelo prescaler, ento o clock do timer de

250 kHz.

Cada incremento do timer ocorrer em 4 s (1/1M).

A interrupo ser gerada quando o registrador de contagem

TCNT0 atingir o valor do registrador de comparao OCR0A.

Assim, Tint = (124+1)*4 s = 0,5 ms e fint = 2 kHz.

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CONFIGURAO

Ex.: Qual o valor de OCR1A para obter uma frequencia de

interrupo de 1s. Adote prescaler = 1024 e fclock = 16 MHz.

Soluo:

O clock do sistema deve ser divido por 1024, ento o clock

do timer ser de 15,625 kHz. Assim, cada incremento do

timer ocorrer em 64 s.

Como, Tint = (OCR1A +1)*64 s = 1s

Logo:

OCR1A = 1/(64) 1 OCR1A = 15624

OCR1A = 15624

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CONFIGURAO

Ex.: Determine o prescaler para configurao do timer 2 de

forma a obter uma frequncia de interrupo de 8kHz,

considerando OCR2A igual a 249.

OCR2A = (Tint *fclock) / (presecaler) 1

Presecaler = (fclock)/((OCR2A + 1)*fint)

Presecaler = (16M)/((249 + 1)*8k)

Presecaler = 8

OBS.:

Para alterar o valor do bit de algum registrador usa-se o

comando:

NOME_Registrador |= (Valor_bit

EXEMPLO

Ex.: Utilize a interrupo do timer 1 para obter uma

frequncia de 1 Hz no pino 13 do arduino UNO.

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EXEMPLO

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Cdigo do exemplo:

Parte 1/3:

EXEMPLO

22

Parte 2/3:

EXEMPLO

23

Parte 3/3:

EXEMPLO

Ex.: Utilize a interrupo do

timer 1 para montar um

contador decimal, incrementado

a cada 1s, com interface via

display de 7 segmentos.

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EXEMPLO

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Cdigo do exemplo:

No anexo do email da aula de Timers.

EXERCCIO

Utilize a interrupo do timer 1 para montar um contador demdulo 100, incrementado a cada 1s, com interface via display

de 7 segmentos, conforme o hardware apresentado.

Como os displays esto compartilhando os mesmos pinos doarduino, deve-se ento implementar no cdigo do

microcontrolador a varredura funcional dos display.

Varredura significa que cada display funcionar por um tempoespecfico e de modo sequencial, ou seja, ativa-se somente o

primeiro, depois desliga-o e ativa-se o segundo display.

Dessa forma, o sistema parecer que est com os doisdisplays ligados simultaneamente, devido ao efeito conhecido

como Persistncia da Retina, que provoca a iluso de

continuidade dos valores apresentados.

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EXERCCIO

Para fazer a varredura utilize a interrupo do timer 2 nafrequncia de 100 Hz. Utilize o cdigo do ltimo exemplo como

base.

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