单片机定时器应用：精准控制，实现高效运行

# 1. 单片机定时器的基础原理

单片机定时器是一种用于产生精确时间间隔或测量外部事件时间的硬件模块。它通常由一个计数器、一个比较器和一个控制寄存器组成。计数器用于计数时钟脉冲，比较器用于将计数器的值与一个预定义的值进行比较，控制寄存器用于配置定时器的各种参数，如时钟源、计数模式和中断使能。

定时器可以产生各种时间间隔，从毫秒到秒。它们还可以用于测量外部事件的时间，如脉冲宽度或周期。通过使用中断，定时器可以触发特定事件的执行，从而实现实时控制和数据采集。

# 2. 单片机定时器编程技巧

### 2.1 定时器中断配置

#### 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代码段。它负责处理中断事件并执行必要的操作。编写中断服务函数时，需要注意以下几点：

- 中断服务函数必须声明为 `interrupt` 函数，例如：

interrupt void timer_interrupt() {
  // 中断处理代码
}

- 中断服务函数不能调用阻塞函数，例如 `delay()` 函数。
- 中断服务函数应尽可能简短，以避免影响系统性能。

#### 2.1.2 中断优先级设置

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中的中断向量地址来设置。

在 STM32 单片机中，中断优先级分为 16 个等级，其中 0 级优先级最高，15 级优先级最低。中断优先级可以通过 `NVIC_SetPriority()` 函数设置。例如，将定时器中断的优先级设置为 3 级：

NVIC_SetPriority(TIM2_IRQn, 3);

### 2.2 定时器捕获和比较功能

#### 2.2.1 输入捕获功能

输入捕获功能允许定时器捕获外部信号的边缘，并将其存储在捕获寄存器中。捕获寄存器中的值可以用于测量信号的频率、周期或脉冲宽度。

要配置输入捕获功能，需要执行以下步骤：

1. 选择捕获模式（上升沿、下降沿或两者）。
2. 选择捕获通道。
3. 使能输入捕获功能。

以下代码示例演示了如何配置定时器 2 的通道 1 为上升沿捕获模式：

TIM2->CCMR1 |= TIM_CCMR1_CC1S_0;  // 设置捕获模式为上升沿
TIM2->CCER |= TIM_CCER_CC1E;       // 使能捕获功能

#### 2.2.2 输出比较功能

输出比较功能允许定时器在达到指定的比较值时产生输出信号。输出信号可以用于控制外部设备或产生 PWM 波形。

要配置输出比较功能，需要执行以下步骤：

1. 选择比较模式（输出比较、输出置位/复位或输出脉冲）。
2. 选择比较通道。
3. 设置比较值。
4. 使能输出比较功能。

以下代码示例演示了如何配置定时器 2 的通道 3 为输出比较模式，比较值设置为 1000：

TIM2->CCMR2 |= TIM_CCMR2_OC3M_0 | TIM_CCMR2_OC3M_1;  // 设置比较模式为输出比较
TIM2->CCR3 = 1000;                                      // 设置比较值
TIM2->CCER |= TIM_CCER_CC3E;                            // 使能输出比较功能

### 2.3 定时器时钟源选择

#### 2.3.1 内部时钟源

内部时钟源包括内部 RC 振荡器 (IRC) 和内部高速振荡器 (HSI)。IRC 的频率通常为 8 MHz，而 HSI 的频率为 16 MHz 或 64 MHz。

要选择内部时钟源，需要执行以下步骤：

1. 使能内部时钟源。
2. 将时钟源选择位设置为内部时钟源。

以下代码示例演示了如何选择 IRC 作为定时器 2 的时钟源：

RCC->APB1ENR1 |= RCC_APB1ENR1_TIM2EN;  // 使能定时器 2 时钟
TIM2->CR1 &= ~TIM_CR1_CKD;              // 将时钟源选择位设置为内部时钟源

#### 2.3.2 外部时钟源

外部时钟源包括外部时钟 (EXTI) 和外部高速振荡器 (HSE)。EXTI 的频率由外部时钟