单片机定时器应用：精准控制时间和事件，打造物联网设备的精准计时器

# 1. 单片机定时器的基础理论

单片机定时器是一种用于生成定时脉冲或测量时间间隔的硬件模块。它通常由一个计数器和一个控制寄存器组成。计数器用于记录脉冲数，控制寄存器用于设置定时器的模式和频率。

定时器有两种基本模式：定时模式和计数模式。在定时模式下，定时器以一个预定的频率产生脉冲，而计数模式下，定时器记录外部信号的脉冲数。定时器还具有多种功能，如中断、捕获和比较，这些功能可以用来实现各种应用，例如时间测量、事件控制和信号处理。

# 2. 单片机定时器编程技巧

### 2.1 定时器中断处理

#### 2.1.1 中断服务函数的编写

中断服务函数是当定时器发生中断时执行的函数。它负责处理中断事件并执行必要的操作。中断服务函数的编写遵循以下步骤：

1. **定义中断服务函数：**

void timer_isr(void)
{
    // 中断服务函数的代码
}

2. **在中断向量表中注册中断服务函数：**

void main(void)
{
    // ...
    // 注册中断服务函数
    NVIC_SetVector(TIM2_IRQn, (uint32_t)&timer_isr);
    // ...
}

3. **编写中断服务函数的代码：**
中断服务函数的代码应执行以下操作：

- 清除中断标志位
- 执行必要的操作（例如，更新变量、控制输出）
- 退出中断

#### 2.1.2 中断优先级的设置

中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪个中断将优先执行。中断优先级可以通过NVIC寄存器设置。

1. **获取中断优先级组：**

uint32_t priority_group = NVIC_GetPriorityGrouping();

2. **计算中断优先级：**

uint32_t priority = NVIC_EncodePriority(priority_group, 0, 0);

3. **设置中断优先级：**

NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, priority);

### 2.2 定时器捕获功能

#### 2.2.1 输入捕获模式

输入捕获模式允许定时器捕获外部信号的边缘。当外部信号的边缘与定时器计数器值相同时，定时器将捕获计数器值并将其存储在捕获寄存器中。

1. **配置输入捕获模式：**

TIM_ICInitTypeDef sConfig;
sConfig.TIM_Channel = TIM_CHANNEL_1;
sConfig.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
sConfig.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
sConfig.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
sConfig.TIM_ICFilter = 0;
TIM_ICInit(TIM2, &sConfig);

2. **获取捕获值：**

uint32_t capture_value = TIM_GetCapture1(TIM2);

#### 2.2.2 输出比较模式

输出比较模式允许定时器在指定的计数器值时生成输出脉冲。输出脉冲的宽度由比较寄存器中的值决定。

1. **配置输出比较模式：**

TIM_OCInitTypeDef sConfig;
sConfig.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
sConfig.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
sConfig.TIM_Pulse = 1000;
sConfig.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC1Init(TIM2, &sConfig);

2. **更新比较值：**

TIM_SetCompare1(TIM2, 2000);

### 2.3 定时器输出比较功能

#### 2.3.1 PWM输出波形生成

PWM（脉冲宽度调制）输出波形是一种周期性波形，其中脉冲的宽度可变。定时器可以通过输出比较功能生成PWM波形。

1. **配置PWM输出模式：**

TIM_OCInitTypeDef sConfig;
sConfig.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
sConfig.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
sConfig.TIM_Pulse = 1000;
sConfig.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
TIM_OC1Init(TIM2, &sConfig);

2. **启动PWM输出：**

TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);

#### 2.3.2 脉冲宽度调制（PWM）控制

PWM控制是一种通过改变PWM波形的脉冲宽度来控制输出功率或速度的技术。定时器可以通过更新比较值来实现PWM控制。

1. **计算占空比：**

uint32_t duty_cycle = 50; // 0-1