FITUR TIMER/COUNTER DALAM MIKROKONTROLER ATMEGA8535

ATmega8535 merupakan salah satu mikrokontroler buatan Atmel yang memiliki banyak kegunaan. Harga mikrokontroler ini tergolong murah saat ini jika dilihat dari fasilitas yang dimilikinya. ATmega8535 memiliki empat port yang dapat digunakan untuk banyak masukan atau keluaran, memiliki ADC, Timer dan fasilitas lainya. Keuntungan lain mikrokontroler ini adalah cara memrogramnya juga mudah karena tidak memerlukandownloader yang sangat merepotkan seperti mikrokontroler generasi sebelumnya karena dapat diprogram menggunakan sistem minimalnya.

1.      Disain delay time 1 s dengan menggunakan fitur Timer/Counter.

·         Timer 1 (16 Bit)

Untuk perhitungan timer 1 dapat menggunakan rumus :

Ttimer 1 = Tosc*(65536-TCNT1)*N     →(16 Bit = 65536 ≈ 2^16)

Contoh penggunaan untuk timer 1 detik (Timer1 = 1 detik) dengan crystal 12 MHz dan menggunakan skala clock 1024 maka akan menghasilkan :

Tosc = 1/Fosc = 1/12 = 0,083

1 = 0.083*(65536-TCNT1)*1024

TCNT = 53818 = D23A (Hexa desimal)

Berdasarkan perhitungan tersebut di dapatkan D23A, maka nilai tersebut harus diinputkan ke register TCNT1 agar timer 1 bernilai 1 detik. Berikut ini contoh penggunaannya pada Code vision AVR :

Program contoh untuk timer 1 detik

;lampu nyala mati (kedip-kedip) ;dalam interval 1 detik ;———————————— loop: cbi portb,0 cbi portb,1 cbi portb,2 cbi portb,3 rcall timer1d sbi portb,0 sbi portb,1 sbi portb,2 sbi portb,3 rcall timer1d rjmp loop timer1d: ldi r16, 0b00000100 ; aktifkan enable intrupt out TIMSK, r16 ldi r16, high(-timer_value) ;masukkan nilai timer out TCNT1H, r16 ldi r16, low(-timer_value) out TCNT1L, r16 ldi r16, 0b00000101 ; masukkan prescaler untuk timer out TCCR1B,r16 ; disini 1024 looptimer: in r17,TIFR sbrs r17,TOV1 ;tunggu sampai timer1 overflow flag set rjmp looptimer ldi r16, 0b00000100 ;Timer 1 overflow flag dinolkan dengan out TIFR,r16 ; memberikan logika 1 ret

2.      Ketika ingin membuat counter 100 maka tinggal menambahkan program pada Reinitialize Timer 0 value loop++

if (loop>=100) { data++; loop=0; } danpada program utama if(data==100)         { led_clear(); data=0;         } lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("elektro-control"); itoa(data,temp); lcd_gotoxy(0,1);         };

3.      Desain pembangkit sinyal frekuensi 100 Hz dengan Timer/Counter.

Gambar diatas merupakan sinyal PWM dengan amplitudo 5 volt. Dari gambar diatas dapat diketahui pengertian dari 1 periode gelombang, yaitu lamanya interval waktu dalam 1 panjang gelombang, gambar diatas mempunyai periode 10 ms. sedangkan duty cycle, yaitu lamanya pulsa high (on) selama 1 periode, terlihat bahwa lamanya duty cycle 7 ms. Biasanya duty cycle ditulis dalam satuan persentase (%). Jika dari gambar diatas ingin mengubah duty cycle kedalam persen yaitu:

Duty cycle = (interval pulsa high dalam 1 periode/periode gelombang)*100%

Sehingga gambar diatas mempunyai duty cycle sebesar 70%.

Jika periode suatu gelombang diketahui, maka dapat dihitung berapa frekuensinya, menggunakan:

F=1/T

F          = Frekuensi (Hz)
T          = Periode (detik)

Maka frekuensi dari gambar diatasa adalah F = 1/10 ms= 100 Hz.

Untuk menghasilkan sinyal PWM pada AVR digunakan fitur timer. AVR Atmega 8535 mempunyai 3 buah timer, tetapi disini saya akan membahas Timer0 dan Timer1 saja yang digunakan untuk membangkitkan sinyal PWM. Pada dasarnya Timer0 dan Timer1 mempunyai 4 buah mode untuk membangkitkan sinyal PWM. Untuk lebih jelasnya teman-teman baca datasheet saja.

Disini saya akan membangkitkan sinyal PWM menggunakan Timer0 dan timer1 dengan menggunakan 2 buah mode saja, yaitu Phase Correct PWM dan Fast PWM. Untuk pengertian dan penjelasan masing-masing mode dapat dilihat didatasheet.

Output pin PWM pada Atmega8535 terdapat pada 2 buah pin yaitu PD4 (OC1B) dan PD5 (OC1A).

Timer0

Mode Phase Correct PWM
Foc0           = Fosc/(N*512)
D                = (OCR0/255)*100%

Mode Fast PWM
Foc0           = Fosc/(N*256)
D                = (OCR0/255)*100%

Dimana:
Foc0 = Frekuensi output OC0
N    = Skala clock (mempunyai nilai 1, 8, 64, 256 dan 1024)
D    = Duty cycle
Fosc= Frekuensi clock kristal yang digunakan

Timer1

Mode Phase Correct PWM
Foc1a          = Fosc/(2*N*(1+TOP))
Foc1b         = Fosc/(2*N*(1+TOP))
D    = (OCR1X/TOP)*100%

Mode Fast PWM
Foc1a          = Fosc/(N*(1+TOP))
Foc1b         = Fosc/(N*(1+TOP))
D    = (OCR1X/TOP)*100%

Dimana:
Foc1a          = Frekuensi output OC1A
Foc1b         = Frekuensi output OC1B
N    = Skala clock (mempunyai nilai 1, 8, 64, 256 dan 1024)
D    = Duty cycle
Fosc            = Frekuensi clock kristal yang digunakan
TOP = nilai maksimum counter (TCNT1), TOP mempunyai 3 buah nilai untuk kedua mode tersebut yaitu 8 bit (FF), 9 bit (1FF) dan 10 bit (3FF)

4.      Nilai OCR yang harus diisi jika diinginkan sinyal tersebut (soal no 3) mempunyai z duty cycle 75%

Sekarang saya akan membuat aplikasi membangkitkan sinyal PWM dengan periode 20 ms dengan duty cycle 75%, menggunakan Timer1 10 Bit Mode Fast PWM.

Dengan menggunakan kristal 12 Mhz, N = 256 dan TOP = 10 bit = 3FF = 1023

Maka akan didapat frekuensi output (Foc1x) sebesar 45,77 Hz atau jika diubah kedalam peroide 21,8 ms ≈ 20 ms

Untuk Duty cycle:
D         = (OCR1X/TOP)*100%
75%     = (OCR1X/1023)*100%
OCR1X = 767 = 2FF (dalam hexa)

Untuk membangkitkan periode yang benar-benar presisi pada sinyal PWM sangat sulit sekali karena kita hanya mampu memanipulasinya lewat 3 parameter saja yaitu, frekuensi kristal yang kita gunakan (tidak semua nilai frekuensi kristal ada dipasaran), skala clock atau N (hanya mempunyai nilai 1, 8, 64, 256, 1024) dan TOP (untuk kedua mode diatas mempunyai 3 buah nilai 8, 9 dan 10 bit). Dengan kombinasi ketiga variabel diatas kita harus benar-benar dapat menentukan periode output yang kita inginkan, menurut saya itu sangat sulit sekali.

Untuk aplikasi diatas berikut adalah setting untuk CodeVision CodeWizard AVR. Clock Value bernilai 46.875 berasal dari Fosc/N atau 12 MHz/256.

Penjelasan diatas adalah untuk membangkitkan sinyal PWM sesuai dengan output yang kita inginkan, sedikit sulit memang. Tetapi pada dasarnya banyak sekali aplikasi yang menggunakan PWM tanpa harus memperdulikan kepresisian periode output, contohnya pengaturan motor DC. Untuk aplikasi pengaturan motor DC sangat simple sekali programnya.

Baiklah sekarang saya akan mengimplementasikan aplikasi pengaturan kecepatan motor DC menggunakan input yang berasal dari potensiometer. Cara kerjanya kecepatan motor DC diatur oleh potensio yang nilainya didapat dari pembacaan ADC. Untuk PWM nya saya gunakan hasil dari yang diatas (Timer1 10 bit mode Fast PWM). Berikut adalah setting untuk CodeWizard AVR dan schematicnya:

Gambar Skematik :

Berikut adalah listing program lengkapnya (sangat simple):

#include <mega16.h> #include <delay.h> int potensio; #define ADC_VREF_TYPE 0×00 // Read the AD conversion result unsigned int read_adc(unsigned char adc_input) { ADMUX=adc_input | (ADC_VREF_TYPE & 0xff); // Delay needed for the stabilization of the ADC input voltage delay_us(10); // Start the AD conversion ADCSRA|=0×40; // Wait for the AD conversion to complete while ((ADCSRA & 0×10)==0); ADCSRA|=0×10; return ADCW; } void main(void) { // Port D initialization // Func7=In Func6=In Func5=Out Func4=Out Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In // State7=T State6=T State5=0 State4=0 State3=T State2=T State1=T State0=T PORTD=0×00; DDRD=0×30; // Timer/Counter 1 initialization // Clock source: System Clock // Clock value: 46.875 kHz // Mode: Ph. correct PWM top=03FFh // OC1A output: Non-Inv. // OC1B output: Non-Inv. // 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=0xA3; TCCR1B=0×04; TCNT1H=0×00; TCNT1L=0×00; ICR1H=0×00; ICR1L=0×00; OCR1AH=0×02; OCR1AL=0xFF; OCR1BH=0×00; OCR1BL=0×00; // Analog Comparator initialization // Analog Comparator: Off // Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0×80; SFIOR=0×00; // ADC initialization // ADC Clock frequency: 750.000 kHz // ADC Voltage Reference: AREF pin // ADC Auto Trigger Source: None ADMUX=ADC_VREF_TYPE & 0xff; ADCSRA=0×84; while (1)       {       potensio=read_adc(0);//membaca nilai ADC potensio       OCR1A=potensio;//nilai potensio diumpan ke register PWM untuk ngatur kecepatan motor       }; }