【浅析PIC单片机定时器】
定时器在单片机系统中扮演着至关重要的角色，它们主要用于实现各种时间间隔的控制。比如，通过定时器可以让LED灯每隔1秒闪烁一次，这个1秒的定时功能就是由定时器来实现的。在本文中，我们将深入探讨PIC单片机中的定时器工作原理及其应用。
### 什么是定时器？
定时器是一种硬件电路，它能够按照预定的时间间隔计数，从而达到定时的目的。在单片机应用中，定时器通常用于生成精确的时间间隔，例如用于延时、脉冲发生、频率测量等任务。
### 指令周期
指令周期是单片机执行一条指令所需的时间，这是定时器定时的最小时间单位。时钟频率除以4等于指令频率，因此1/指令频率即为指令周期。例如，如果时钟频率为4MHz，那么经过4分频后，指令频率变为1MHz，对应的指令周期为0.0000001秒，也就是1微秒（us）。
### 定时器与预分频器
定时器的工作往往与预分频器配合，预分频器可以对时钟信号进行分频，从而控制定时器的计数速度。没有预分频器时，定时器每执行一个指令周期就加一。如果设置了2分频的预分频器，定时器则每两个指令周期加一；若设置为4分频，则每四个指令周期加一，依此类推。预分频器的存在使得我们可以更加灵活地调整定时器的计数频率。
### 定时器中断标志位
定时器在达到其最大计数值（溢出）后，会触发中断标志位，例如在8位定时器TMR0中，当计数值从255加一后重新变为0，TMR0IF标志位会被置位。如果中断功能被启用，系统将执行相应的中断服务程序；反之，如果中断未开启，那么中断标志位的改变不会导致任何操作。
### 定时器的工作流程
从时钟频率到定时器中断溢出的过程可以用以下步骤概括：
1. 时钟频率经过预分频器分频，生成定时器工作的实际频率。
2. 定时器根据该频率进行计数，直到达到最大值并溢出。
3. 溢出时，定时器中断标志位被置位，如果中断被允许，执行中断服务程序。
### 实例说明：50ms定时器设置
以4MHz的时钟周期为例，要实现每隔50ms改变LED状态，我们需要：
1. 计算指令周期：4MHz/4=1MHz，1/1MHz=0.0000001s=1us。
2. 选择预分频器：由于50ms（50,000us）大于定时器最大计数值256us，因此选择256分频，最大定时时间为65.536ms。
3. 计算初始值：(定时器最大值+1) - (定时时间/预分频)=定时器初始值，即256 - (50,000/256)=61。
然后，我们需要配置相关的寄存器，如`OPTION_REG`，设置预分频器、选择定时器模块和时钟源。
### 示例代码
```c
#include
__CONFIG(FOSC_INTOSC & WDTE_OFF & PWRTE_ON & MCLRE_OFF & CP_ON & CPD_OFF & BOREN_ON & CLKOUTEN_OFF & IESO_ON & FCMEN_ON);
__CONFIG(PLLEN_OFF & LVP_OFF);
#define LED LATA5
void init_fosc(void) {
OSCCON = 0x68; // 设置时钟为4MHz
}
void init_gpio(void) {
PORTA = 0;
LATA = 0;
ANSELA = 0;
TRISAbits.TRISA5 = 0; // RA5口设置为输出，控制LED
}
void init_timer0(void) {
OPTION_REG = 0x87; // 预分频设置为256
}
int main(int argc, char** argv) {
init_fosc();
init_gpio();
init_timer0();
TMR0IF = 0; // 清除TMR0中断标志位
TMR0 = 61; // 设置初始值61
while(1) {
if(TMR0IF == 1) { // 定时时间到了吗?
LED = ~LED; // 改变LED状态
TMR0IF = 0; // 清除TMR0中断标志位
TMR0 = 61; // 重新设置初始值61
}
}
}
```
以上代码展示了如何在PIC16LF1823单片机上设置定时器0，使其每隔50ms切换LED的状态。通过理解定时器的工作原理和配置方法，我们可以灵活地在不同的应用场景中使用定时器，实现各种定时功能。
