单片机程序设计中的定时器与计数器应用

# 1. 定时器与计数器的基本概念

**1.1 定时器**

定时器是一种用于产生定期中断或脉冲的硬件外设。它可以用来测量时间间隔、产生方波或实现其他时间相关的功能。

**1.2 计数器**

计数器是一种用于计数事件发生的硬件外设。它可以用来测量脉冲的频率、计算事件的数量或实现其他与计数相关的功能。

# 2. 定时器与计数器的编程技巧

### 2.1 定时器与计数器的寄存器结构

#### 2.1.1 定时器寄存器

定时器的寄存器结构通常包括以下寄存器：

- **控制寄存器 (TCCR)**：控制定时器的模式、时钟源和预分频器。
- **计数器寄存器 (TCNT)**：存储当前计数值。
- **输出比较寄存器 (OCR)**：用于比较计数器值，触发中断或输出脉冲。
- **中断使能寄存器 (TIMSK)**：使能或禁用定时器中断。
- **中断标志寄存器 (TIFR)**：指示定时器中断是否发生。

#### 2.1.2 计数器寄存器

计数器的寄存器结构与定时器类似，但没有输出比较寄存器。

### 2.2 定时器与计数器的模式选择

#### 2.2.1 定时器模式

定时器模式决定了定时器的工作方式。常见模式包括：

- **正常模式**：定时器以恒定速率递增计数值，直到溢出。
- **比较模式**：当计数值等于输出比较寄存器中的值时，触发中断或输出脉冲。
- **PWM 模式**：定时器生成可变占空比的脉冲输出。

#### 2.2.2 计数器模式

计数器模式决定了计数器的行为。常见模式包括：

- **上升沿计数模式**：当计数器输入引脚检测到上升沿时，计数器递增。
- **下降沿计数模式**：当计数器输入引脚检测到下降沿时，计数器递增。
- **脉冲计数模式**：计数器计数输入引脚上的脉冲数。

### 2.3 定时器与计数器的中断处理

#### 2.3.1 定时器中断

定时器中断在以下情况下触发：

- **溢出中断**：当计数器值溢出时触发。
- **比较中断**：当计数器值等于输出比较寄存器中的值时触发。

#### 2.3.2 计数器中断

计数器中断在以下情况下触发：

- **上升沿中断**：当计数器输入引脚检测到上升沿时触发。
- **下降沿中断**：当计数器输入引脚检测到下降沿时触发。
- **脉冲计数中断**：当计数器计数到预设值时触发。

# 3.1 定时器在单片机中的应用

#### 3.1.1 定时器作为延时器

定时器作为延时器，可以实现单片机程序中延时功能。延时是指程序执行过程中暂停一段时间，然后再继续执行。在单片机程序中，延时通常用于控制程序执行的节奏，例如：控制LED闪烁、按键消抖等。

使用定时器作为延时器，需要对定时器进行以下设置：

1. **选择定时器模式：**选择定时器模式为定时器模式，即选择计数方式为递增计数。
2. **设置定时器时钟源：**选择定时器时钟源，可以是内部时钟或外部时钟。
3. **设置定时器时钟分频系数：**设置定时器时钟分频系数，可以对时钟源进行分频，降低定时器时钟频率。
4. **设置定时器比较值：**设置定时器比较值，当定时器计数器值达到比较值时，定时器产生中断。

延时时间可以通过以下公式计算：

延时时间 = 比较值 / 定时器时钟频率

#### 3.1.2 定时器作为脉冲发生器

定时器还可以用作脉冲发生