定时计数器及应用
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1.定时与计数原理
❖ 计数原理（溢出、比较匹配） ❖ 定时原理 ❖ 事件捕获原理 ❖ PWM输出原理与方法
计数原理（1）
计数——对外部事件进行统计，外部事件以输入有效 脉冲来表示。
当检测到有有效脉
启动计数器冲输入时，计数寄 工作 存器加1
外部脉冲 S1
S2
0计x数F器A56789BCDEF
溢出10标志TF
76 5 4 3 2 1 0
FOC2 WGM20 COM21 COM20 WGM21 CS22 CS21 CS20
TCCR2的位7~3与TCCR0位7~3的作用等，完全相同。
CS2 CS2 CS2
2
1
0
T/C2时钟选择
位2~0：T/C20的时钟0 选择0 位，用无于时钟定源义，TT//C2C停2止的时钟源。
• TCCR0——T/C0控制寄存器 • TCCR2——T/C2控制寄存器 • TIMSK——T/C中断屏蔽寄存器 • TIFR——T/C中断标志寄存器 • TCNT0——T/C0计数寄存器 • TCNT2——T/C2计数寄存器 • OCR0——T/C0输出比较寄存器 • OCR2——T/C2输出比较寄存器 • ASSR——异步模式状态寄存器
T/C1、0的预分频器
clkI/O
预分频Cle器ar 的作1用0位是T/C将预分系频器统时钟（如
CK/8 CK/64 CK/256 CK/1024
PSR10 本实验装置上的系统时钟为
4.000MHz）按设定的比例进行分频，
以产生不同周期的时钟clkT0、clkT1，
T0 分别作为时钟源提供给T/C0和T/C1
作方式。
000
无时钟源，T/C0停止
位5~4：比较匹0配输0出模式1 ，决clk定I/O（T不/经C过0比分频较器匹）配发生时，
输出引脚OC0（0 PB31）的0行为c方lkI式/O/8。（来这自是分I频/器O）的第二功能，
相应的方向控制0位要1置“11”，c以lkI/便O/6将4（其来自配分置频为器）输出。
溢出标志TF
中断请求
内部时钟源
初值
➢定时器的工作原理与计数器相同，只
S0用于选择内
是要求用于计数的脉冲，其频率恒定。
部/外部时钟源
➢单片机的定时器用户是可以控制（可
编程）的。
2.ATmega16定时/计数器资源
❖ T/C的预分频器 ❖ 8位定时/计数器T/C0、T/C2 ❖ T/C2的异步操作 ❖ PWM模式下的T/C0、T/C2 ❖ 16位定时/计数器T/C1 ❖ PWM模式下的T/C1
T1 使用。 0
0
CS10
CS00
CS11
CS01
CS12
CS02
T/C1时钟源clkT1
T/C0时钟源clkT0
8位定时/计数器T/C0、T/C2（1）
ATmega16的定时/计数器共有3个： 1个16位的定时/计数器——定时/计数器1（简称T/C1） 2个8位定时/计数器——定时/计数器0（简称T/C0 ）、 定时/计数器2（简称 T/C2）
这3个定时/计数器各具特点：
T/C0功能普通——（8位二进制）计数、定时、CTC、PWM T/C1功能多——（16位二进制）计数、定时、CTC、PWM、
输入捕获 T/C2功能少且特殊——（8位）定时（有异步定时功能，可
作为实时时钟RTC）、PWM
8位定时/计数器T/C0、T/C2（2）
ATmega16的8位定时/计数器用户可以控制：
T/C0控制寄存器 —— TCCR0
76 5 4 3
COM0 COM0
1
0
210
0
0
FOC0 WGM00 COM01 COM00 WGM01 CS02 CS01 CS00
0
1
位式7下：有强效制。输出比较，该位只在WGM位被置为非P1WM模0
位6、位3：计C数2S0器C计1S0数模C0S式0 ，用于T/C控0时制钟T选/择C0的计1数和工1
T/C中断屏蔽寄存器 —— TIMSK
76 5 4 3 2 1 0
OCIE2 TOIE2 TICIE1 OCIE1A OCIE1B TOIE1 OCIE0 TOIE0
位7：T/C2输出比较匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时 禁止中断。 位6：T/C2溢出中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。
中断开放 中断请求
0初xF值5
初值寄存器作为计数 器回0时的初始值
当溢单 程计出片 的数时机 ）器的的 ，计标数志计 包数 括器 计用 数中出断标户 器响志是 的应清可启后 “以溢 0动” 控、制计的数（脉可冲编的 有效方式、计数器的初值、计数溢出中断 请求开放或禁止等。
计数原理（2）
S1
外部脉冲
0初xF值8 计0x数F器ADFE89BC
比较器
比值0x寄F存C器
S2
溢出标1 志TF
S3
比较匹10配标志
计数器输出 OC触发
中断请求1 中断请求2
定时原理
定时——当计数器的计数脉冲频率恒定时，计数器所
记录的数值及代表了时间的概念。
定时功能是通过计数器的计数来实现的。
外部时钟源
S1 S0
计数器
S2
其功能00 与T01/C0有1பைடு நூலகம் 不同cc点llkkTT，22SS（/8无（不来外经自过部分分计频频器器数））功能的选项。
0
1
1
clkT2S/32（来自分频器）
1
0
0
clkT2S/64（来自分频器）
1
0
1
clkT2S/128（来自分频器）
1
1
0
clkT2S/256（来自分频器）
1
1
1
clkT2S/1024（来自分频器）
1
0
0 clkI/O/256（来自分频器）
位源2。~0：T/C0的11 时钟01 选择10 位，c外lk部I用/OT/1于（00引2用4定脚（于，义来计下自数T降分）/沿频C驱器0动）的时钟
1
1
1
外部T0引脚，上升沿驱动 （用于计数）
T/C0比 （非P T/C0与
O 比较
O 比较匹
比较匹
T/C2控制寄存器 —— TCCR2
位5：T/C1输入捕获中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。
位4：T/C1输出比较A匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时 禁止中断。 位3：T/C1输出比较B匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时 禁止中断。 位2：T/C1溢出中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。 位1：T/C0输出匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。 位0：T/C0溢出中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。
❖ 计数原理（溢出、比较匹配） ❖ 定时原理 ❖ 事件捕获原理 ❖ PWM输出原理与方法
计数原理（1）
计数——对外部事件进行统计，外部事件以输入有效 脉冲来表示。
当检测到有有效脉
启动计数器冲输入时，计数寄 工作 存器加1
外部脉冲 S1
S2
0计x数F器A56789BCDEF
溢出10标志TF
76 5 4 3 2 1 0
FOC2 WGM20 COM21 COM20 WGM21 CS22 CS21 CS20
TCCR2的位7~3与TCCR0位7~3的作用等，完全相同。
CS2 CS2 CS2
2
1
0
T/C2时钟选择
位2~0：T/C20的时钟0 选择0 位，用无于时钟定源义，TT//C2C停2止的时钟源。
• TCCR0——T/C0控制寄存器 • TCCR2——T/C2控制寄存器 • TIMSK——T/C中断屏蔽寄存器 • TIFR——T/C中断标志寄存器 • TCNT0——T/C0计数寄存器 • TCNT2——T/C2计数寄存器 • OCR0——T/C0输出比较寄存器 • OCR2——T/C2输出比较寄存器 • ASSR——异步模式状态寄存器
T/C1、0的预分频器
clkI/O
预分频Cle器ar 的作1用0位是T/C将预分系频器统时钟（如
CK/8 CK/64 CK/256 CK/1024
PSR10 本实验装置上的系统时钟为
4.000MHz）按设定的比例进行分频，
以产生不同周期的时钟clkT0、clkT1，
T0 分别作为时钟源提供给T/C0和T/C1
作方式。
000
无时钟源，T/C0停止
位5~4：比较匹0配输0出模式1 ，决clk定I/O（T不/经C过0比分频较器匹）配发生时，
输出引脚OC0（0 PB31）的0行为c方lkI式/O/8。（来这自是分I频/器O）的第二功能，
相应的方向控制0位要1置“11”，c以lkI/便O/6将4（其来自配分置频为器）输出。
溢出标志TF
中断请求
内部时钟源
初值
➢定时器的工作原理与计数器相同，只
S0用于选择内
是要求用于计数的脉冲，其频率恒定。
部/外部时钟源
➢单片机的定时器用户是可以控制（可
编程）的。
2.ATmega16定时/计数器资源
❖ T/C的预分频器 ❖ 8位定时/计数器T/C0、T/C2 ❖ T/C2的异步操作 ❖ PWM模式下的T/C0、T/C2 ❖ 16位定时/计数器T/C1 ❖ PWM模式下的T/C1
T1 使用。 0
0
CS10
CS00
CS11
CS01
CS12
CS02
T/C1时钟源clkT1
T/C0时钟源clkT0
8位定时/计数器T/C0、T/C2（1）
ATmega16的定时/计数器共有3个： 1个16位的定时/计数器——定时/计数器1（简称T/C1） 2个8位定时/计数器——定时/计数器0（简称T/C0 ）、 定时/计数器2（简称 T/C2）
这3个定时/计数器各具特点：
T/C0功能普通——（8位二进制）计数、定时、CTC、PWM T/C1功能多——（16位二进制）计数、定时、CTC、PWM、
输入捕获 T/C2功能少且特殊——（8位）定时（有异步定时功能，可
作为实时时钟RTC）、PWM
8位定时/计数器T/C0、T/C2（2）
ATmega16的8位定时/计数器用户可以控制：
T/C0控制寄存器 —— TCCR0
76 5 4 3
COM0 COM0
1
0
210
0
0
FOC0 WGM00 COM01 COM00 WGM01 CS02 CS01 CS00
0
1
位式7下：有强效制。输出比较，该位只在WGM位被置为非P1WM模0
位6、位3：计C数2S0器C计1S0数模C0S式0 ，用于T/C控0时制钟T选/择C0的计1数和工1
T/C中断屏蔽寄存器 —— TIMSK
76 5 4 3 2 1 0
OCIE2 TOIE2 TICIE1 OCIE1A OCIE1B TOIE1 OCIE0 TOIE0
位7：T/C2输出比较匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时 禁止中断。 位6：T/C2溢出中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。
中断开放 中断请求
0初xF值5
初值寄存器作为计数 器回0时的初始值
当溢单 程计出片 的数时机 ）器的的 ，计标数志计 包数 括器 计用 数中出断标户 器响志是 的应清可启后 “以溢 0动” 控、制计的数（脉可冲编的 有效方式、计数器的初值、计数溢出中断 请求开放或禁止等。
计数原理（2）
S1
外部脉冲
0初xF值8 计0x数F器ADFE89BC
比较器
比值0x寄F存C器
S2
溢出标1 志TF
S3
比较匹10配标志
计数器输出 OC触发
中断请求1 中断请求2
定时原理
定时——当计数器的计数脉冲频率恒定时，计数器所
记录的数值及代表了时间的概念。
定时功能是通过计数器的计数来实现的。
外部时钟源
S1 S0
计数器
S2
其功能00 与T01/C0有1பைடு நூலகம் 不同cc点llkkTT，22SS（/8无（不来外经自过部分分计频频器器数））功能的选项。
0
1
1
clkT2S/32（来自分频器）
1
0
0
clkT2S/64（来自分频器）
1
0
1
clkT2S/128（来自分频器）
1
1
0
clkT2S/256（来自分频器）
1
1
1
clkT2S/1024（来自分频器）
1
0
0 clkI/O/256（来自分频器）
位源2。~0：T/C0的11 时钟01 选择10 位，c外lk部I用/OT/1于（00引2用4定脚（于，义来计下自数T降分）/沿频C驱器0动）的时钟
1
1
1
外部T0引脚，上升沿驱动 （用于计数）
T/C0比 （非P T/C0与
O 比较
O 比较匹
比较匹
T/C2控制寄存器 —— TCCR2
位5：T/C1输入捕获中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。
位4：T/C1输出比较A匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时 禁止中断。 位3：T/C1输出比较B匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时 禁止中断。 位2：T/C1溢出中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。 位1：T/C0输出匹配中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。 位0：T/C0溢出中断使能，为“1”时允许中断，为“0”时禁止中断。