单片机中的定时器/计数器（Timer/Counter）是用于时间测量和事件计数的重要模块。它们可以用来生成精确的延时、测量外部信号的频率或周期、捕获外部事件的时间戳等。理解定时器/计数器的工作原理对于单片机编程和系统设计非常重要。以下是定时器/计数器的基本工作原理和常见功能的详细介绍：
1. 定时器/计数器的基本概念
1.1 定时器（Timer）
功能：用于生成精确的时间延迟。
工作原理：定时器通过内部时钟源（通常是单片机的系统时钟）进行递增计数，达到设定值后产生中断或触发特定事件。
1.2 计数器（Counter）
功能：用于对外部事件进行计数。
工作原理：计数器通过外部输入信号进行递增计数，达到设定值后产生中断或触发特定事件。
2. 定时器/计数器的结构
2.1 计数寄存器（Counter Register）
功能：存储当前的计数值。
位宽：常见的位宽有8位、16位和32位。
2.2 预分频器（Prescaler）
功能：对输入时钟进行分频，降低计数频率。
作用：增加定时器/计数器的范围和分辨率。
2.3 模寄存器（Mode Register）
功能：设置定时器/计数器的工作模式。
常见模式：
定时器模式：内部时钟源计数。
计数器模式：外部时钟源计数。
自动重装载模式：计数器达到设定值后自动重新加载初始值。
捕捉模式：捕获外部事件的时间戳。
比较模式：比较计数值和预设值，匹配时产生中断。
2.4 控制寄存器（Control Register）
功能：控制定时器/计数器的启停、中断使能等。
位设置：
启动位：控制定时器/计数器的启停。
中断使能位：控制是否产生中断。
工作模式位：设置定时器/计数器的工作模式。
3. 定时器/计数器的工作原理
3.1 定时器模式
工作过程：
初始化：设置定时器的工作模式、初始值和中断使能。
启动：通过控制寄存器启动定时器。
计数：定时器根据内部时钟源递增计数。
比较：当计数值达到设定值时，产生中断或触发特定事件。
重载：如果是自动重装载模式，计数器自动重新加载初始值，继续计数。
3.2 计数器模式
工作过程：
初始化：设置计数器的工作模式、初始值和中断使能。
启动：通过控制寄存器启动计数器。
计数：计数器根据外部输入信号递增计数。
比较：当计数值达到设定值时，产生中断或触发特定事件。
重载：如果是自动重装载模式，计数器自动重新加载初始值，继续计数。
4. 定时器/计数器的配置
4.1 设置工作模式
示例代码（C语言，假设使用8051单片机）：
// 设置定时器0为模式1（16位定时器）
TMOD = 0x01; // 设置定时器0的工作模式
TH0 = 0xFC; // 设置高8位初始值
TL0 = 0x18; // 设置低8位初始值
TR0 = 1; // 启动定时器0
ET0 = 1; // 使能定时器0中断
EA = 1; // 使能全局中断
4.2 设置预分频器
示例代码（C语言，假设使用STM32单片机）：
// 设置定时器2的预分频器
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 9999; // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199; // 预分频器值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE); // 启动定时器2
4.3 中断处理
示例代码（C语言，假设使用8051单片机）：
void Timer0_ISR() interrupt 1 {
// 清除定时器0中断标志
TF0 = 0;
// 执行中断服务程序
// ...
}
void main() {
// 初始化定时器0
TMOD = 0x01; // 设置定时器0为模式1
TH0 = 0xFC; // 设置高8位初始值
TL0 = 0x18; // 设置低8位初始值
TR0 = 1; // 启动定时器0
ET0 = 1; // 使能定时器0中断
EA = 1; // 使能全局中断
while (1) {
// 主程序循环
}
}
5. 实际应用示例
5.1 定时器生成延时
示例代码（C语言，假设使用8051单片机）：
#include <8051.h>
void Timer0_ISR() interrupt 1 {
static unsigned int count = 0;
TF0 = 0; // 清除定时器0中断标志
count++;
if (count >= 1000) { // 延时1秒
count = 0;
// 执行延时后的操作
}
}
void main() {
TMOD = 0x01; // 设置定时器0为模式1
TH0 = 0xFC; // 设置高8位初始值
TL0 = 0x18; // 设置低8位初始值
TR0 = 1; // 启动定时器0
ET0 = 1; // 使能定时器0中断
EA = 1; // 使能全局中断
while (1) {
// 主程序循环
}
}
5.2 计数器测量外部信号频率
示例代码（C语言，假设使用STM32单片机）：
#include "stm32f10x.h"
void TIM2_Config(void) {
TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
// 使能TIM2和GPIOA的时钟
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
// 配置PA0为输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; // 上拉输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
// 配置TIM2
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 65535; // 自动重装载值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 7199; // 预分频器值
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;
TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);
// 配置TIM2的输入捕获通道
TIM_ICInitTypeDef TIM_ICInitStructure;
TIM_ICInitStructure.TIM_Channel = TIM_Channel_1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPolarity = TIM_ICPolarity_Rising;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICSelection = TIM_ICSelection_DirectTI;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICPrescaler = TIM_ICPSC_DIV1;
TIM_ICInitStructure.TIM_ICFilter = 0x00;
TIM_ICInit(TIM2, &TIM_ICInitStructure);
// 使能TIM2的中断
TIM_ITConfig(TIM2, TIM_IT_Update, ENABLE);
// 配置NVIC
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM2_IRQn;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 0;
NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;
NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
// 启动TIM2
TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
}
void TIM2_IRQHandler(void) {
if (TIM_GetITStatus(TIM2, TIM_IT_Update) != RESET) {
// 清除中断标志
TIM_ClearITPendingBit(TIM2, TIM_IT_Update);
// 执行中断服务程序
// ...
}
}
int main(void) {
TIM2_Config();
while (1) {
// 主程序循环
}
}
总结
定时器/计数器是单片机中非常重要的模块，通过合理配置和使用，可以实现多种时间测量和事件计数功能。
————————————————
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42300449/article/details/143835480
|
楼主
标题置顶
标题高亮
