在单片机开发中，时钟与定时器是非常重要的功能模块。时钟用于控制微控制器的运行节奏，而定时器则可以实现定时、脉冲计数、测量等功能。本文将介绍单片机中时钟与定时器的基本概念及使用指南。
时钟
时钟是单片机系统中的重要组成部分，它提供了一个稳定的时间基准，控制各种操作的时序。时钟通常由晶体振荡器提供，可以通过外部晶振或者内部振荡电路来驱动。
外部晶振
外部晶振是最常见的时钟源，它由一个晶体振荡器和相应的电路构成。晶体振荡器通常需要外部的负载电容来调整振荡频率。外部晶振的优点是振荡准确、精度高，适合于对时间要求较高的应用。
内部振荡电路
一些单片机内部集成了振荡电路，可以直接使用内部时钟源。内部振荡电路的精度一般较差，可能会受到温度、电压等因素的影响，适合于对时间要求不高的应用。内部时钟源可以通过软件配置来选择振荡频率。
定时器
定时器是单片机中常见的功能模块，它可以在一定时间间隔内产生中断，并执行相应的操作。定时器通常由一个计数器和一个时钟源组成，计数器按照特定的时钟频率进行计数，当计数达到设定的值时，触发定时器中断。
定时功能
定时器最常用的功能是定时，可以实现延时、定时触发等操作。根据定时器的位数不同，定时范围也有所差异。例如，一个 8 位定时器以 1ms 为单位计数，最大定时时间为 256ms。
计数功能
定时器也可以用作计数器，用于计数外部触发的脉冲。在计数功能下，定时器的计数值可以通过软件读取，用于测量外部信号的频率或脉冲宽度。
PWM 输出
一些定时器具有 PWM（脉冲宽度调制）输出功能，可以生成不同占空比的脉冲信号。PWM 信号可以用于控制电机速度、调整 LED 亮度等应用。
使用时钟与定时器
使用时钟与定时器时，需要进行以下几个步骤：
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配置时钟源：根据应用需求，选择使用外部晶振还是内部振荡电路，并对时钟源进行相应的配置。
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配置定时器：选择合适的定时器，并设置相应的定时参数，如计数值、计数方向、中断使能等。
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中断处理：当定时器中断触发时，执行相应的中断处理函数，完成所需的操作。
以下是使用 C 语言编写的一个简单示例：
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
// 配置定时器1的比较匹配模式
void timer1_init() {
// 设置计数值为1000，每计满一次则触发一次中断
OCR1A = 1000;
// 设置比较匹配模式为 CTC
TCCR1B = (1 << WGM12);
// 选择时钟源为 CPU 频率/64
TCCR1B |= (1 << CS11) | (1 << CS10);
// 使能定时器1的比较匹配中断
TIMSK1 = (1 << OCIE1A);
}
// 定时器1比较匹配中断处理函数
ISR(TIMER1_COMPA_vect) {
// 执行定时任务
// ...
}
int main() {
// 配置定时器1
timer1_init();
// 允许中断
sei();
while(1) {
// 主循环中的其他操作
// ...
}
return 0;
}
在上述示例中，我们配置了定时器1为比较匹配模式，每计满 1000 次则触发一次中断。在中断处理函数中，可以执行定时任务，例如更新显示、采集传感器数据等操作。
总结：时钟与定时器是单片机中常见的功能模块，可以实现稳定的时间基准和定时功能。合理使用时钟与定时器，可以实现各种应用需求。希望本文对你理解和应用单片机时钟与定时器有所帮助。
本文来自极简博客，作者：紫色蔷薇，转载请注明原文链接：单片机时钟与定时器：使用指南
