单片机定时器应用指南：时间控制和事件调度详解

# 1. 单片机定时器基础**

单片机定时器是一种用于生成精确时间间隔的硬件外设。它通常由一个计数器和一个控制寄存器组成。计数器递增或递减，直到达到预设值，然后触发一个中断或事件。

定时器具有多种模式，包括自由运行模式、定时模式和捕获模式。在自由运行模式下，计数器不断递增，而定时模式下，计数器在达到预设值时触发中断。捕获模式允许定时器捕获外部事件的发生时间。

定时器在单片机系统中至关重要，因为它提供了时间控制和事件调度的基本功能。它可以用于实现时钟、延时、PWM、事件触发和状态机控制等功能。

# 2. 单片机定时器编程技术

### 2.1 定时器模式和配置

#### 定时器模式

单片机定时器通常支持多种模式，常见模式包括：

| 模式 | 描述 |
|---|---|
| 自由运行模式 | 定时器不断计数，直到溢出 |
| 周期模式 | 定时器计数到特定值后重新开始计数 |
| 单次触发模式 | 定时器只计数一次，触发后停止 |
| 输入捕获模式 | 定时器捕获外部事件的发生时间 |
| 输出比较模式 | 定时器在特定时间点输出比较信号 |

#### 定时器配置

定时器的配置通常涉及以下参数：

| 参数 | 描述 |
|---|---|
| 时钟源 | 定时器计数的时钟来源 |
| 预分频器 | 时钟源的预分频值，用于降低计数频率 |
| 计数模式 | 定时器计数模式，如自由运行或周期模式 |
| 计数值 | 定时器计数到特定值后溢出或重新开始计数 |
| 比较值 | 定时器在输出比较模式下比较的时间点 |

### 2.2 定时器中断处理

#### 中断配置

定时器中断通常通过以下步骤配置：

1. 启用定时器中断
2. 设置中断优先级
3. 编写中断服务程序

#### 中断服务程序

中断服务程序是当定时器中断发生时执行的代码段，其主要功能是：

1. 清除中断标志位
2. 处理定时器事件
3. 重置定时器

### 2.3 定时器捕获和比较

#### 输入捕获

输入捕获功能允许定时器捕获外部事件的发生时间。其原理如下：

1. 配置定时器为输入捕获模式
2. 连接外部事件信号到定时器的捕获输入端
3. 当外部事件发生时，定时器捕获当前计数值

#### 输出比较

输出比较功能允许定时器在特定时间点输出比较信号。其原理如下：

1. 配置定时器为输出比较模式
2. 设置比较值
3. 当定时器计数达到比较值时，输出比较信号

#### 代码示例

// 定时器配置
RCC->APB1ENR |= RCC_APB1ENR_TIM2EN;  // 使能定时器2时钟
TIM2->CR1 = 0x0000;                 // 重置定时器2控制寄存器1
TIM2->PSC = 7200 - 1;                // 预分频器为7200
TIM2->ARR = 1000 - 1;                // 计数值为1000
TIM2->CNT = 0x0000;                 // 重置计数器
TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;            // 启用定时器

// 中断配置
NVIC_EnableIRQ(TIM2_IRQn);          // 使能定时器2中断
TIM2->DIER |= TIM_DIER_UIE;          // 启用更新中断

// 中断服务程序
void TIM2_IRQHandler(void)
{
    // 清除中断标志位
    TIM2->SR &= ~TIM_SR_UIF;

    // 处理定时器事件
    // ...

    // 重置定时器
    TIM2->CNT = 0x0000;
}

**逻辑分析：**

* 定时器配置为周期模式，时钟源为APB1时钟，预分频器为7200，计数值为1000。
* 中断配置为使能更新中断。
* 中断服务程序中，清除中断标志位，处理定时器事件，并重置定时器。

# 3.1 时钟和日历功能实现

定时器在单片机中实现时钟和日历功能至关重要。时钟功能主要用于显示当前时间，而日历功能则用于显示当前日期。

**时钟功能实现**

时钟功能的实现需要定时器以一定频率定时中断。中断服务