单片机定时器应用：详解定时器工作原理，掌握时间控制技巧

# 1. 单片机定时器概述**

单片机定时器是一种外设，用于生成精确的时间间隔或测量外部事件的时间。它是一个多功能外设，可以在各种应用中发挥至关重要的作用，例如定时、中断、波形生成和脉冲宽度调制。单片机定时器通常具有多种工作模式，包括计数器模式、捕获模式和输出比较模式，允许它们执行广泛的任务。

# 2. 单片机定时器工作原理

### 2.1 定时器的工作模式

单片机定时器通常具有多种工作模式，每种模式都针对特定的应用而设计。常见的工作模式包括：

#### 2.1.1 计数器模式

在计数器模式下，定时器充当一个计数器，可以对外部事件或内部时钟信号进行计数。计数器可以向上计数或向下计数，并且可以设置预置值和比较值。当计数器达到预置值或比较值时，会产生一个中断信号。

#### 2.1.2 捕获模式

在捕获模式下，定时器可以捕获外部事件的发生时间。当外部事件发生时，定时器会记录当前的计数值，并将其存储在捕获寄存器中。捕获模式常用于测量脉冲宽度、周期和频率。

#### 2.1.3 输出比较模式

在输出比较模式下，定时器可以根据预设的比较值产生输出信号。当计数器达到比较值时，定时器会输出一个高电平或低电平信号。输出比较模式常用于生成方波、PWM波形和定时中断。

### 2.2 定时器中断机制

#### 2.2.1 中断源和中断向量

每个定时器都有一个或多个中断源，当特定事件发生时，这些中断源会产生中断请求。中断请求通过中断向量表映射到特定的中断处理程序。

#### 2.2.2 中断处理程序

中断处理程序是当发生中断时执行的代码。中断处理程序负责处理中断请求，并执行必要的操作，例如更新变量、控制设备或产生输出。

#### 2.2.3 中断优先级

不同的中断源可以具有不同的优先级。当多个中断同时发生时，具有更高优先级的中断会被优先处理。中断优先级通常可以通过寄存器设置来配置。

# 3.1 定时器延时

#### 3.1.1 软件延时

软件延时是通过软件循环的方式来实现延时的，具体步骤如下：

1. 定义一个延时函数，函数参数为延时的时间。
2. 在延时函数中，使用一个循环语句，循环次数为延时时间乘以一个常数（例如 1000）。
3. 在循环体中，执行一条空操作（例如 `__nop()`）。

软件延时的优点是实现简单，不需要额外的硬件资源。缺点是延时精度低，容易受到系统时钟的影响。

#### 3.1.2 硬件延时

硬件延时是通过定时器来实现延时的，具体步骤如下：

1. 配置定时器的工作模式为计数器模式。
2. 设置定时器的时钟源和分频系数。
3. 设置定时器的计数值。
4. 启动定时器。
5. 等待定时器中断。
6. 在定时器中断服务程序中，执行延时操作。

硬件延时的优点是延时精度高，