单片机C语言程序设计中的定时器应用：精准控制时间，实现实时任务调度

# 1. 单片机C语言定时器基础**

定时器是单片机中不可或缺的模块，它可以用于精确地控制时间和产生各种波形。在单片机C语言编程中，定时器通常通过寄存器来配置和控制。

**1.1 定时器模式**

单片机定时器有多种模式，每种模式都有不同的功能。常见的模式包括：

* **计数模式：**定时器作为计数器，可以记录外部脉冲的个数或内部时钟脉冲的个数。
* **定时模式：**定时器作为定时器，可以产生一个固定频率的方波。
* **捕获模式：**定时器可以捕获外部信号的上升沿或下降沿，并记录捕获时刻。
* **比较模式：**定时器可以将输入信号与一个预设值进行比较，当两者相等时产生中断。

# 2. 定时器编程技巧

### 2.1 定时器模式和配置

#### 2.1.1 定时器模式选择

单片机定时器通常有多种工作模式，每种模式适用于不同的应用场景。常见的工作模式包括：

* **计数模式：**定时器作为计数器，每收到一个时钟脉冲，计数器值加 1。
* **定时模式：**定时器作为定时器，每收到一个时钟脉冲，计数器值减 1，当计数器值减到 0 时，产生一个中断信号。
* **捕获模式：**定时器捕捉外部事件发生的时刻，并将其存储在寄存器中。
* **比较模式：**定时器将计数器值与比较寄存器中的值进行比较，当计数器值等于或大于比较寄存器中的值时，产生一个中断信号。

具体选择哪种工作模式取决于应用需求。例如，如果需要测量外部事件的发生时间，则应选择捕获模式；如果需要定时触发某个事件，则应选择定时模式。

#### 2.1.2 定时器寄存器配置

每个定时器都有多个寄存器，用于配置定时器的工作方式。常见的寄存器包括：

* **控制寄存器：**用于配置定时器的模式、时钟源、预分频等参数。
* **计数器寄存器：**用于存储计数器值。
* **比较寄存器：**用于存储比较值。
* **中断寄存器：**用于配置定时器中断的使能和优先级。

寄存器的具体配置方法因不同的单片机而异。通常，需要查阅单片机手册来了解寄存器的具体功能和配置方法。

### 2.2 定时器中断处理

#### 2.2.1 中断服务程序编写

当定时器发生中断时，会执行中断服务程序（ISR）。ISR 是一个特殊函数，用于处理中断事件。ISR 的编写需要遵循以下步骤：

1. **保存寄存器：**在 ISR 的开头，需要保存所有可能被 ISR 修改的寄存器。
2. **处理中断事件：**根据中断源，执行相应的处理操作，例如清除中断标志、更新计数器值等。
3. **恢复寄存器：**在 ISR 的结尾，需要恢复所有在 ISR 中修改的寄存器。

#### 2.2.2 中断优先级设置

单片机通常支持多个中断源，每个中断源都有自己的优先级。中断优先级决定了当多个中断同时发生时，哪个中断会被优先处理。

中断优先级通常通过中断向量表或中断控制寄存器进行配置。中断优先级设置需要考虑系统需求，确保重要中断能够及时得到处理。

### 2.3 定时器捕获和比较

#### 2.3.1 捕获模式应用

捕获模式可以用来测量外部事件的发生时间。当外部事件发生时，定时器会捕捉当前的计数器值并将其存储在捕获寄存器中。通过读取捕获寄存器中的值，可以计算出外部事件发生的时间。

#### 2.3.2 比较模式应用

比较模式可以用来定时触发某个事件。当计数器值等于或大于比较寄存器中的值时，定时器会产生一个中断信号。通过设置比较寄