4.2) Timer as a Counter

實驗目的

練習把 Timer1 當成 Counter 使用。

材料

• Arduino 主板 x 1
• Pushbutton x 1
• 10K 歐姆電阻 x 1
• 麵包板 x 1
• 單心線 x N

接線

• 把 pushbutton 一支腳接到 +5V，另一支腳接到 pin 2 同時接一顆 10K 電阻連到 GND

程式碼

▲ Atmega168/328 腳位對應圖，圖片來源: arduino.cc

Timer1 會在 T1/PD5 腳位(亦即 Arduino pin 5) 轉換電位時遞增。

至於要在什麼時候讓 Timer1 遞增呢? 我們有兩種選擇:

1. FALLING: 當 pin 狀態從 HIGH 到 LOW 時遞增 ，稱為下降緣遞增 (clock on falling edge)
2. RISING: 當 pin 狀態從 LOW 到 HIGH 時遞增，稱為上升緣遞增 (clock on rising edge)

我們也可以打開 Timer overflow 中斷，讓計數器溢位時觸發中斷 (以 Timer1 而言，超過 65535 時即溢位)。

底下這支程式示範把 Timer1 當成計數器使用，讓 Timer1 在 T1/PD5 腳位狀態為上升緣時遞增:

上傳這支程式到 Arduino，打開 Serial Monitor，然後按幾下按鍵測試，我得到底下的結果:

▲ Arduino 每秒會印出一次 TCNT1 的內容

請注意！在測試的時候，按鍵一次我只按一下，但是 TCNT1 的值有時候遞增 1，有時候卻遞增 3 (3 –> 6)，有時了甚至遞增 7 (6 –> 13)，並不是每一次都是遞增 1，這不是程式有問題，而是按鍵接觸彈跳 (contact bounce) 造成的，這是一個機械開關常見的問題，當按鍵接觸點碰撞在一起的時候，它們的動力和彈性會造成彈跳，結果是腳位電位會有如下圖的變化:

 

▲ 圖片來源: Button Debouncing

也就是說，腳位訊號並不是很乾淨的從 HIGH 到 LOW 的電位轉換。這個彈跳發生的時間非常短暫，可能只有幾微秒，不過這根本逃不過微控制器的慧眼，因為微控制器實在太敏銳了，因此雖然按鍵只按了一下，可是在發生彈跳時，腳位上會有好幾次電位轉換的事件，於是就全部被微控器計數到 TCNT1 中。這個問題的解法是去抖動 (Button Debouncing)，不過這不在本文的討論範例內，請你參考延伸閱讀的資料。

計數紅外線訊號

Timer 也可以用來計數紅外線訊號。

你需要一個 38 kHz 的紅外線接收器 (如 TSOP2438,TSOP4438, PNA4602, FM-8038TM2-5DN)，然後照下表把紅外線接收器跟 Arduino 連接起來:

紅外線接收器接腳	Arduino 接腳
GND(-)	接到 GND
Vcc(+ 或 V+)	接到 +5V 電源
Vout(或 OUT)	接到 pin 5

接著拿個遙控器就可以測試了，程式碼不用調整。

底下是隨手拿起一支電視遙控器測試得到的結果：

 
▲ 每按遙控器一下，TCNT1 就遞增 34

可以看見，我每按一下遙控器，TCNT1 數值就遞增 34。

我遙控器講的是 NEC IR Protocol，它的訊號波形如下:

NEC IR Protocol 的 code 是 32 bits，再加上 Start bit (Leader Code) 和 Stop bit 總共是 34 bits，所以遙控器每按一下 TCNT1 就會遞增 34。

延伸閱讀

• 紅外線遙控原理與 NEC IR Protocol
• 1) 紅外線遙控器解碼
• Button Debouncing