单片机与定时器应用指南：定时、中断、PWM等定时器功能解析

# 1. 单片机定时器概述

单片机定时器是一种重要的外设，它可以为单片机提供精确的时间测量和控制功能。定时器广泛应用于各种电子设备中，如延时、中断、PWM波形生成等。

定时器通常由一个或多个计数器组成，这些计数器可以以不同的时钟源为基础进行计数。通过配置定时器的寄存器，可以设置定时器的计数模式、时钟源、中断条件等参数，从而实现不同的功能。

定时器在单片机系统中扮演着重要的角色，它可以提供精确的时间测量和控制，从而实现各种复杂的功能。

# 2.1 定时器的基本原理和配置

### 2.1.1 定时器寄存器结构

单片机定时器通常由一组寄存器组成，这些寄存器用于配置和控制定时器的行为。常见的定时器寄存器包括：

- **控制寄存器 (CR)**：用于设置定时器的模式、时钟源和中断使能。
- **计数寄存器 (CNT)**：存储定时器的当前计数值。
- **预装载寄存器 (ARR)**：用于设置定时器的最大计数值。
- **比较寄存器 (CCR)**：用于设置定时器的比较值，当计数器达到比较值时触发中断。

### 2.1.2 定时器模式和时钟源选择

定时器可以工作在不同的模式下，每种模式都有其特定的功能和应用场景。常见的定时器模式包括：

- **向上计数模式**：计数器从 0 开始向上计数，直到达到 ARR 设定的最大值。
- **向下计数模式**：计数器从 ARR 设定的最大值开始向下计数，直到达到 0。
- **脉冲宽度调制 (PWM) 模式**：定时器输出一个周期性波形，波形的占空比由 CCR 寄存器设置。

定时器还可以从不同的时钟源获取时钟信号，包括：

- **内部时钟源**：由单片机的内部振荡器提供，频率固定。
- **外部时钟源**：由外部引脚输入，频率可变。

**代码块 1：设置定时器模式和时钟源**

// 设置定时器 1 为向上计数模式，时钟源为内部时钟
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_TIM1EN;  // 使能定时器 1 时钟
TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_DIR;  // 设置向上计数模式
TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_CKD;  // 设置时钟源为内部时钟

**逻辑分析：**

- `RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_TIM1EN`：使能定时器 1 的时钟。
- `TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_DIR`：清除 DIR 位，设置向上计数模式。
- `TIM1->CR1 &= ~TIM_CR1_CKD`：清除 CKD 位，设置时钟源为内部时钟。

# 3.1 定时器延时功能

定时器延时功能是单片机定时器最基本也是最常用的功能之一。通过配置定时器，可以实现精确的延时操作，从而满足各种应用场景的需求。

#### 3.1.1 软件延时方法

软件延时方法是通过编写代