小5带你飞(10)—AVR(ATmega 328P)单片机定时器的原理和使用(1)

以前写过一个关于ATmega328p的定时/计数器的文章，但是写的不够详细，这一次我将详细的介绍一下ATmega328p的3个片内定时/计数器的相关知识。

328p 有3个定时计数器，分别是8bit的 T/C0 ,16bit的 T/C1和8bit的 T/C2。我们来看这个16bit的T/C2。

我们先看看最简单的普通模式。定时器的基本原理其实就是根据设定的时钟频率，每过一个时钟，计数计时器的值加1。即16位计数器TCNT1一直累加，当计数到0xFFFF之后，由于计数器溢出，TCNT1返回到最小值0x0000重新开始计数。

普通模式涉及到的寄存器有：(对于每一个位，我也只写出在普通模式下面涉及到的)

1.TCCR1A：控制寄存器 A

2.TCCR1B：控制寄存器 B

在普通模式下面，对于这两个寄存器只需要用到下面这个表了：

这个位WGM13:0 就是波形发生模式的设置，我们设置为普通模式，那么WGM13：0均设置为0即可

我们还需要来设置3个重要的位：

位CS12：0 看表如下：作用时钟的选择

3.TCNT1H 与 TCNT1L：数据寄存器。

这是一个16位的，分高八位和低八位，

主要来看一下这个数据在普通模式下怎么计算：

假如现在要做一个定时1s的计数器，即1s产生一个中断，timer1是一个16位的计数器，能够存放的最大值为0xFFFF,

有这样一个公式： TCNT1=0Xffff - 定时时间/（分频数* (1/晶振频率)）

再假设分频数为设置为1024，328p的晶振频率为12MHz，那么

TCNT1= 0XFFFF - 1 / (1024 *（1/16000000）)= 0xFFFF –0x3D09=0XC2F6

在程序中TCNT1的赋值写法有很多，

TCNT1=0xC2F6

TCNT1H = 0xC2 TCNT1L = 0xF6 均是正确的。

4.TIMSK1 ：中断屏蔽寄存器

这只要置位bit0就好了，即开中断使能。

有了这些知识，普通模式下的定时器就可以跑起来了，是不是特别的简单。

再附上demo程序：

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小5带你飞(11)—AVR(ATmega 328P)单片机定时器的原理和使用(2)

在上一篇文章中，我们以timer1为例讲解了普通模式，这一篇我们主要来讲解CTC模式。

作用：

用于输出1/2占空比的方波信号（高电平持续的事件和低电平持续的时间是相等的）

用于产生准确的连续定时信号

时序图如下：

时序图

首先来看一下计数器波形产生模式位的描述列表：

其中Mode4和Mode12为CTC模式，注意一下几点：

当计数器TCNT1达到预先设定的OCR1A或者ICR1的时候，TCNT1被自动的清0，OCR1A或ICR1定义了计数器的最大计数值。

说到这里，先来看一下OCR1A和ICR1寄存器

输出比较寄存器1A

输入捕捉寄存器1

对于这两个寄存器其实没啥好说的，很简单的，就是一个16bit的存数据的地方。这个数据就是计数最大的值。

利用OCF1A或者ICF1标志可以在计数器达到预设值的时候产生中断，在中断服务程序里面更新预设值。

为了在CTC模式下得到输出的波形，可以预设OC1A引脚在每次比较匹配发生时改变逻辑电平。来看TCCR1A寄存器的高4位，他们就是来控制这个功能的。具体看这个。

CTC模式的使用方法：

如果要输出波形，需设置端口为输出

设置波形发生模式及时钟源(TCCR1A TCCR1B)

设置输出模式(TCCR1A)

根据需要设置上限值(OCR1A)

频率的计算公式为：

好了，再附上一个demo程序：在PB1和PB2上分别输出一个1k的方波

再来一个中断的demo：使PB5管脚每隔0.5s实现电平的变换。

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