AVR单片机定时器详细解析

"本文详细介绍了AVR单片机中的定时器特性与应用，涵盖了不同工作模式，包括普通模式、CTC模式、快速PWM模式和相位修正PWM模式，并提供了相关的计算公式。" AVR单片机的定时器是其重要组成部分，能够实现多种定时和计数功能，广泛应用于各种控制系统和实时操作系统中。M16系列的AVR单片机提供了一个16位定时器T1和两个8位定时器T0和T2，它们拥有丰富的功能和工作模式。 1. 普通模式（WGM1=0） 在普通模式下，定时器的工作方式类似于传统的51单片机，当计数值达到预设的最大值（TOP）时，会触发TOV1溢出中断。此模式适用于简单的定时任务，同时支持ICP捕捉输入，可用于脉宽测量或红外解码。外部计数脉冲输入也可以用于频率测量。 2. CTC模式（比较匹配时清零定时器模式，WGM1=4,12） CTC模式类似于51单片机的自动重载模式，主要用于产生固定周期的信号。当计数值与OCR1A匹配时，定时器会被清零，如果设置WGM1=4，则在OCR1A匹配时触发OCF1A中断；WGM1=12时，匹配的是ICF1，触发输入捕捉中断。预分频因子N的设置会影响计数速度和频率。 3. 快速PWM模式（WGM1=5,6,7,14,15） 快速PWM模式用于生成高频PWM信号，计数方式为单斜波计数，具有较高的频率。不同工作模式下的最大计数值不同，提供不同分辨率的输出。WGM1=15时，尽管具有双缓冲功能，但OC1A将失去PWM能力，仅能输出方波。 4. 相位修正PWM模式（WGM1=1,2,3,10,11） 相位修正PWM模式提供对称且高精度的PWM信号，适合需要精确控制相位的应用。同样有TOV1溢出中断，但中断发生时间与普通和快速PWM模式不同。此模式下，计数方式为双斜波，确保了PWM信号的相位准确性。 在使用这些模式时，需要注意预分频因子N的选择，以及设置合适的TOP值以满足所需频率。例如，快速PWM模式的计算公式为fPWM=fclk_IO/(N*(1+TOP))，而相位修正PWM模式的频率计算则略有不同。改变TOP值时，需确保新值不小于所有比较寄存器的数值，以免影响正常工作。 AVR单片机的定时器功能强大，通过灵活配置工作模式，可以满足各种复杂的定时和计数需求，如脉宽调制、频率测量、信号产生等。在实际应用中，根据具体任务选择合适的工作模式和参数设置是关键。