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单片机定时器与计数器的应用与接口设计摘要：单片机中的定时器和计数器是非常重要且常用的功能模块，用于实现精确的时间控制和事件计数。
本文将介绍单片机定时器和计数器的基本原理和应用，并深入探讨它们的接口设计。
1. 引言单片机是一种集成了处理器、存储器和各种外设接口的微型计算机。
在嵌入式系统中，单片机常常需要处理各种时间相关的任务，如定时触发特定操作、测量时间间隔和计算事件次数等。
定时器和计数器作为单片机的重要外设，能够提供精确的时间控制和事件计数功能。
2. 定时器的基本原理和应用定时器是一种能够生成精确时间延迟的设备，常用于控制各种时间相关的任务。
在单片机中，定时器通常由一个计数器和一个时钟源组成。
当计数器的值达到设定的阈值时，会产生一个中断信号或触发一个特定的操作。
定时器常用于以下应用场景：2.1 延时操作：通过设置定时器的阈值和时钟源，可以实现精确的延时操作，如LED灯的闪烁控制、蜂鸣器的鸣叫持续时间控制等。
2.2 定时中断：定时器可以周期性地产生中断信号，用于实现时间感知的任务，如定时采集传感器数据、定时更新显示等。
2.3 PWM生成：定时器可以用于生成脉冲宽度调制（PWM）信号，用于控制驱动器或产生模拟信号，如电机控制、音频发生器等。
3. 单片机常用的定时器模块不同型号的单片机提供了各种类型和不同功能的定时器模块。
以常见的AVR单片机为例，其常用的定时器模块包括定时/计数器0、定时/计数器1和定时/计数器2等。
这些定时器模块具有不同的位数、工作模式和功能特性，开发人员可以根据具体需求选择合适的定时器模块。
4. 定时器的接口设计单片机定时器的接口设计包括时钟源设置、计数器模式设置、阈值设置和中断配置等。
不同的定时器模块具有不同的寄存器和位域，开发人员需要通过设置这些寄存器和位域来实现定时器的功能。
4.1 时钟源设置：定时器的时钟源可以选择外部晶体振荡器、外部时钟源或与系统时钟源相关的分频器。
开发人员需要根据具体需求选择合适的时钟源，并将相应的位域设置为合适的值。
第八章可编程定时器/计数器8253及其应用【回顾】可编程芯片的概念，端口的概念。
【本讲重点】定时与计数的基本概念及其意义，定时/计数器芯片Intel8253的性能概述，内、外部结构及其与CPU的连接。
8.1 定时与计数1．定时与计数在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。
定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号（周期可以不相等），则此时即为计数。
2．定时与计数的实现方法(1) 硬件法专门设计一套电路用以实现定时与计数，特点是需要花费一定硬设备，而且当电路制成之后，定时值及计数范围不能改变。
(2) 软件法利用一段延时子程序来实现定时操作，特点，无需太多的硬设备，控制比较方便，但在定时期间，CPU不能从事其它工作，降低了机器的利用率。
(3) 软、硬件结合法即设计一种专门的具有可编程特性的芯片，来控制定时和计数的操作，而这些芯片，具有中断控制能力，定时、计数到时能产生中断请求信号，因而定时期间不影响CPU的正常工作。
8.2 定时/计数器芯片Intel8253Intel8253是8086微机系统常用的定时/计数器芯片，它具有定时与计数两大功能。
一、8253的一般性能概述1．每个8253芯片有3个独立的16位计数器通道；2．每个计数器通道都可以按照二进制或二—十进制(BCD码)计数；3．每个计数器的计数速率可以高达2MHz；4．每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变；5．所有的输入、输出电平都与TTL兼容。
二、8253内部结构8253的内部结构如图8-1所示，它主要包括以下几个主要部分：图8-1 8253的内部结构1．数据总线缓冲器实现8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某时刻的实时计数值。
及其应用可编程计数器//定时器8253及其应用第八章可编程计数器主要内容§8-1 引言§8-2 8253的工作原理§8-2 8253的应用举例引言1 引言§8-1引言在微型计算机系统中，常需要用到定时功能。
例如：（1）按一定的时间间隔对动态RAM进行刷新；（2）扬声器的发声；（3）在计算机实时控制和处理系统中，按一定的采样周期对处理对象进行采样，或定时检测某些参数；（4）对外部事件进行计数。
这些情况下都需要用到定时信号，实现定时功能主要有三种方法：1、软件定时最简单的定时方法，完全由软件编程来控制改变定时时间，方便且节省费用；但CPU的利用率低，不通用。
2、不可编程的硬件定时使用不可编程器件设计数字电路实现计数或定时，但必须视要求改变电路参数，可以在一定的范围内改变定时时间。
在硬件已连接好的情况下，定时时间和范围就不能由程序来控制和改变，定时精度不高。
如：555及74LS190。
3、可编程的硬件定时可编程定时器/计数器电路利用硬件电路和中断方法控制定时，定时时间和范围完全由软件来确定和改变，并由微处理器的时钟信号提供时间基准，计时精确稳定。
与CPU并行工作，不占用CPU时间，应用比较广泛，如8253，8254。
§8-2 8253的工作原理一、8253的性能指标Intel 8253就是一种计数器/定时器芯片，被称为可编程间隔定时器(Programmable Interval Timer，PIT)。
性能指标如下：（1）NMOS，24脚双列直插式封装，+5V电源；（2）包含3个独立的16位计数器，最高计数频率高达2MHz；（3）所有的计数方式，操作方式都通过编程控制。
引脚图如下：二、8253内部结构和功能对照内部结构图，介绍8253内部的各组成部分的功能。
1、数据总线缓冲器是8253与系统数据总线的接口，由8位双向三态缓冲器构成，实现数据的输入和输出，通过编程确定8253的工作方式和时间常数。
