7.4 Измерение временных интервалов

Оценка длительности временных интервалов в цифровых системах осуществляется посредством подсчета количества n периодов Т_эт сигнала эталонной частоты, приходящихся на этот оцениваемый интервал Т_х, т.е. .

Разумеется, такая оценка производится с точностью до Т_эт, точность оценки увеличивается с уменьшением Т_эт.

Таким образом, данная задача во многом сводится к решению предыдущей – к подсчету числа импульсов. Единственным дополнительным условием к ее проведению является синхронизация начала и окончания счета с началом и окончанием оцениваемого интервала Т_х.

Если при этом для подсчета используется БИС таймера К580ВИ53 разрешение счета на время Т_х и запрещение счета на все остальное осуществляется подачей на вход разрешения таймера самого импульса, длительность которого оценивается. Вместе с тем, работа таймера должна быть еще согласована и с работой программы микропроцессорного ядра, куда осуществляется считывание полученного результата. Делаться это должно потому, что, во-первых, в любом случае, не имеет смысла начинать новое измерение, пока не прочитан полученный результат, полученный на предыдущем цикле измерения. Во вторых, нельзя начинать новое измерение, не установив перед этим значение счетчика в некоторое начальное состояние. В любом случае нельзя проводить считывание данных со счетчика, если нет уверенности, что текущий отсчет завершен, а разрешение нового цикла счета должно осуществляться до начала оцениваемого интервала.

С учетом таких же ограничений на организацию процесса измерения подсчет импульсов генератора эталонной частоты может вестись программно при подаче измеряемого импульса на вход прерываний.

При использовании для подсчета импульсов генератора эталонной частоты внутреннего счетчика микроконтроллера, моменты начала и окончания счета могут определяться подачей сигналов соответствующих началу и окончанию оцениваемого интервала Т_х на вход прерывания микропроцессора. При этом необходимо помнить о возможности возникновения дополнительных погрешностей счета, связанных с обязательной программной задержкой – временем между поступлением сигнала на прерывание и моментом выполнения соответствующей команды начала или останова счета.

7.5 Формирование импульсного сигнала заданной длительности

Формирование импульсного сигнала заданной длительности в цифровых системах основано на отсчете заданного числа периодов известной длительности – эталонных отрезков времени.

При программном формировании сигнала заданной длительности в программу вводится цикл, так как длительность выполнения команд цикла всегда можно определить, то данная задача сводится к выполнению этого цикла необходимое фиксированное числа раз. Необходимо помнить, что при этом все время формирования сигнала микропроцессор будет занят только этой задачей, оставив выполнение всех прочих.

В известной степени от этого недостатка можно уйти, если для формирования эталонных отрезков времени использовать внешний генератор импульсов, а подсчет этих импульсов организовать, подавая их на вход прерывания микропроцессорного ядра системы. Подпрограмма прерывания при этом инкрементирует программный счетчик количества поступивших импульсов (прерываний) и при достижении им заданного значения выставляет основной программе флаг о завершении отсчета. Для того чтобы программе обработке прерываний не быть связанной с длительностью подсчитываемых импульсов для формирования эталонных отрезков времени лучше использовать не генератор, а одновибратор, вырабатывающий после запуска один единственный импульс заданной длительности. При этом первым действием подпрограммы обработки прерываний должен быть сброс-перезапуск этого одновибратора.

Подсчет эталонных отрезков времени может производиться с помощью периферийной БИС таймера К580ВИ53. При этом на его счетный вход подают импульсы с эталонного генератора, начало отсчета временного интервала определяется подачей активного уровня на вход БИС разрешения счета. Этому должна обязательно предшествовать запись в счетчик БИС числа равного числу импульсов, которое нужно будет отсчитать. Отсчитывая количество импульсов с эталонного генератора в реверсивном режиме счетчик, в конце концов, обнулится и выдаст на свой выход сигнал об окончании отсчета. Этот сигнал, как правило, подается на вход прерывания микропроцессорного ядра системы и по нему микропроцессор судит об окончании отсчета заданного временного интервала, выполняя требуемые при этом действия.