avr单片机定时计数器的结构与应用

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1、定时计数器的结构与应用定时计数器（Timer/Counter）常用于计数、延时、测量周期、频率、脉宽、提供定时脉冲信号等。在实际应用中，对于转速，位移、速度、流量等物理量的测量，通常也是由传感器转换成脉冲电信号，通过使用定时计数器来测量其周期或频率，再经过计算处理获得。AVR的定时计数器接口功能：通过定时计数器与比较匹配寄存器相互配合，生成占空比可变的方波信号，即脉冲宽度调制输出PWM信号，可用于D/A、马达无级调速控制、变频控制等。ATmega16一共配置了2个8位和1个16位，共3个定时计数器，它们是8位的定时计数器T/C0、T/C2和16位的定时计数器T/C1。定时计数器的结

2、构定时计数器最基本的功能就是对脉冲信号“自动”进行计数。“自动”，指计数的过程是由硬件完成的，不需要MCU的干预。但MCU可以通过指令设置定时计数器的工作方式，以及根据定时计数器的计数值或工作状态做必要的处理和响应。使用定时计数器时，必须注意以下的基本要素：1.定时计数器的长度。定时计数器的长度是指计数单元的位长度，一般为8位（一个字节）或16位（2个字节）。2.脉冲信号源。脉冲信号源是指输入到定时计数器的计数脉冲信号。通常用于定时计数器计数的脉冲信号可以由外部输入引脚提供，也可以由单片机内部提供。3.计数器类型计数器类型是指计数器的计数运行方式，可分为加一（减一）计数器，单程计数

3、或双向计数等。4.计数器的上下限计数器的上下限指计数单元的最小值和最大值。一般情况下，计数器的下限值为零，上限值为计数单元的最大计数值，即255（8位）或65535（16位）。需要注意的是，当计数器工作在不同模式下时，计数器的上限值并不都是计数单元的最大计数值255或65535，它将取决于用户的配置和设定。5.计数器的事件计数器的事件指计数器处于某种状态时的输出信号，该信号通常可以向MCU申请中断。如当计数器计数到达计数上限值255时，产生“溢出”信号，向MCU申请中断。两个8位的定时计数器：T/C0、T/C2主要特点是：1.单通道计数器。2.比较匹配时清零计数器（自动重装特性，A

4、utoReload）。3.可产生无输出抖动（glitch-free）的，相位可调的脉宽调制（PWM）信号输出。4.频率发生器。5.外部事件计数器（仅T/C0）。6.带10位的时钟预分频器。7.溢出和比较匹配中断源（TOV0、OCF0和TOV2、OCF2）。允许使用外部引脚的32kHz手表晶振作为独立的计数时钟源（仅T/C2）T/C0、T/C2的主要结构和大部分的功能是相同或类似的1.T/C0的组成结构图中给出了MCU可以操作的寄存器以及相关的标志位。在T/C0中，有1.两个8位的寄存器;2.计数寄存器TCNT03.输出比较寄存器OCR0。4.T/C0的控制寄存器TCCR05.中断标

5、志寄存器TIFR6.定时器中断屏蔽寄存器TIMSK。T/C0的计数器事件输出信号有两个1.计数器计数溢出TOV02.比较匹配相等OCF0。这两个事件的输出信号都可以申请中断，中断请求信号TOV0、OCF0可以在定时器中断标志寄存器TIFR中找到，同时在定时器中断屏蔽寄存器TIMSK中，可以找到与TOV0、OCF0对应的两个相互独立的中断屏蔽控制位TOIE0、OCIE0。（1）T/C0的时钟源来自外部引脚T0的信号提供，来自芯片的内部。①T/C0计数时钟源的选择T/C0的时钟源的选择由T/C0的控制寄存器TCCR0中的3个标志位CS0[2:0]确定，共有8种选择。无时钟源（停止计数）

6、，外部引脚T0的上升沿或下降沿，以及内部系统时钟经过一个10位预定比例分频器分频的5种频率的时钟信号（1/1、1/8、1/64、1/256、1/1024）。②使用系统内部时钟源当定时计数器使用系统内部时钟作为计数源时，通常作为定时器和波形发生器使用。AVR在定时计数器和内部系统时钟之间增加了一个预定比例分频器，分频器对系统时钟信号进行不同比例的分频，分频后的时钟信号提供定时计数器使用。利用预定比例分频器，定时计数器可以从内部系统时钟获得几种不同频率的计数脉冲信号。T/C0的时钟源与10位预定比例分频器③使用外部时钟源当定时计数器使用外部时钟作为计数源时，通常作为计数器使用，用于记录

7、外部脉冲的个数。外部引脚T0（PB0）上的脉冲信号可以作为C/T0的计数时钟源。PB0引脚内部有一个同步采样电路（Synchronization），它在每个系统时钟周期都对T0引脚上的电平进行同步采样，然后将同步采样信号送到边沿检测器（EdgeDetector）中。边沿检测电路对同步采样的输出信号进行边沿检测，当检测到一个正跳变（CS0[2:0]=7）或负跳变（CS0[2:0]=8）时产生一个计数脉冲CLKT0。（2）T/C0的计数单元T/C0的计数单元是一个可编程的