单片机控制灯的定时器应用：精确控制时间

# 1. 单片机定时器简介

单片机定时器是一种用于精确测量时间间隔或产生周期性信号的硬件模块。它广泛应用于各种电子设备中，如控制LED闪烁、测量距离、产生PWM信号等。

定时器通常由一个计数器和一个控制寄存器组成。计数器负责累加或递减时钟信号，而控制寄存器则用于设置定时器的模式、时钟源和中断使能等参数。

定时器的主要功能包括：

- **定时：**测量时间间隔或产生周期性信号。
- **中断：**当计数器达到预设值时产生中断信号，触发中断服务程序执行。
- **捕获：**记录外部信号的发生时间点。
- **比较：**将计数器值与预设值进行比较，产生输出信号。

# 2. 单片机定时器编程技巧

### 2.1 定时器的基本配置和操作

#### 2.1.1 定时器寄存器的结构和功能

单片机定时器通常由多个寄存器组成，每个寄存器负责特定的功能。常见定时器寄存器包括：

- **控制寄存器 (TCCR)**：用于控制定时器的模式、时钟源和预分频器。
- **计数器寄存器 (TCNT)**：用于存储定时器的当前计数值。
- **输出比较寄存器 (OCR)**：用于设置定时器的比较值，当计数器值等于比较值时触发中断。
- **输入捕获寄存器 (ICR)**：用于捕获外部事件的时刻，当外部事件发生时将当前计数值存储到ICR寄存器中。

#### 2.1.2 定时器模式的选择和设置

不同的单片机定时器支持多种模式，常见模式包括：

- **正常模式**：计数器从0开始计数，达到最大值后重新从0开始。
- **CTC模式**：计数器从0开始计数，达到比较值时触发中断，然后重新从0开始。
- **PWM模式**：计数器从0开始计数，达到比较值时触发中断，然后重新从顶值开始计数。

定时器模式的选择取决于具体应用需求。例如，在控制LED灯闪烁时，可以使用CTC模式；在控制灯带渐变时，可以使用PWM模式。

### 2.2 定时器中断处理

#### 2.2.1 中断源的配置和响应

定时器中断源需要在控制寄存器中配置。常见中断源包括：

- **溢出中断**：当计数器达到最大值时触发。
- **比较中断**：当计数器值等于比较值时触发。
- **捕获中断**：当外部事件发生时触发。

中断响应需要在中断服务程序中编写。中断服务程序是一个函数，当中断发生时会被调用。中断服务程序中需要处理中断源并执行相应的操作。

#### 2.2.2 中断服务程序的编写

中断服务程序的编写需要遵循以下步骤：

1. **保存寄存器**：在中断服务程序开始时，需要保存当前寄存器值，以防止中断处理过程中寄存器值被修改。
2. **处理中断源**：根据中断源，执行相应的处理操作。例如，在溢出中断中，需要将计数器值清零；在比较中断中，需要执行特定操作。
3. **恢复寄存器**：在中断服务程序结束时，需要恢复之前保存的寄存器值。
4. **返回**：执行`reti`指令返回到中断发生前的程序位置。

### 2.3 定时器捕获和比较功能

#### 2.3.1 输入捕获功能的实现

输入捕获功能允许定时器捕获外部事件发生的时刻。实现输入捕获功能需要以下步骤：

1. **配置输入捕获模式**：在控制寄存器中设置定时器为输入捕获模式。