單片機常被稱作 MCU，MCU 的全稱是 Micro Control Unit，就是微型控制器的意思。顧名思義，單片機常被用于控制一些器件工作，因此物聯網的終端，或者其他一些智能機器，都是離不開單片機的。

小到手機，大到汽車飛機，現在幾乎只要是電子器件，就有單片機的身影。

精確計時的重要性

傳感器能夠感知外界環境，可以說是一切智能機器的基礎。實際工程中，常常使用單片機或者控制傳感器工作，或者采集傳感器的數據。但是不管是控制還是采集，單片機都需要與傳感器通信，這樣才能將控制命令發送到傳感器，或者將傳感數據接收到單片機內部。

為了實現器件與器件之間的通信，人們制定了一些通信協議。通信協議其實就是一系列約定，比如約定總線先輸出低電平 10us，再輸出高電平 30us 表示 0；總線先輸出低電平 10us，再輸出高電平 100us 表示 1。

可以看出，如果單片機要解析通信協議，就只需要處理電信號與時間的關系就可以了。

假設單片機在與某個傳感器通信時，需要拉低總線 50us，這就需要一個精確的定時器。在讀傳感器數據時，需要判斷總線究竟被傳感器拉高了 30us 還是 100us，這就需要一個精確的計時器。

不精確的定時器

那么單片機怎樣才能精確的定時和計時呢？本節就以 51 單片機為例，來說一下這個問題。

在第三節制作呼吸燈時，用到的延時函數C語言代碼是如下定義的：

void delay(unsigned int n){ unsigned int x; while(n--){ x = 50; while(x--); }}

但這只是粗略的定時，因為軟件每次執行需要花費的時間都有所差異。所以上面的 delay() 函數，只能用在對時間精確度要求不高的“呼吸燈”小項目中。

精確的定時器

相當一部分單片機內部都有計數器資源。計數器內部有一個寄存器，這個寄存器的值每經過一個機器周期就會自動加 1，而機器周期僅與單片機的晶振有關。

我使用的這款 51 單片機有兩個計數器，它的晶振固定為 11.0592MHz，一個機器周期等于 12 個時鐘周期。所以，計數器每加1，就表示時間過去了 n 秒，n 的計算公式如下：

n = 12 * ( 1/11.0592MHz )

這款單片機計數器的寄存器寬為 16 位，因此最大能夠表示到 0xffff 即 65535。計數器計滿(溢出)一次，就會將寄存器 TFx 置 1，所以檢測 TFx 寄存器就能夠知道計數器是否計滿。

如此一來，設計精確的定時器思路就有了，請看如下 C語言代碼：

static unsigned int timer_cnt = 0;void set_timer0(unsigned int tus){ timer_cnt = (unsigned int)((float)tus * 11.0592 / 12.0); timer_cnt = 65535 - timer_cnt; TH0 = (timer_cnt>>8) & 0xff; TL0 = timer_cnt & 0xff; TMOD |= 0x01;}

假設定時器計數 timer_cnt 次消耗 tus 微秒，那么讓計數器計數 65535-timer_cnt 次就溢出，我們就可以檢測 TF0 寄存器的值判斷是否已經過去 tus 微秒。請看如下 C語言代碼：

void start_timer0(){ TF0 = 0; TR0 = 1;}void wait_timer0(){ while(!TF0); TR0 = 0; TH0 = (timer_cnt>>8) & 0xff; TL0 = timer_cnt & 0xff;}

TR0 寄存器為高電平時，計數器才開始計數。如此一來，可以定義精確的延時函數，它的C語言代碼如下：

set_timer0(10);void delay_10us(unsigned int n){ while(n--){ start_timer0(); wait_timer0(); }}

現在寫如下控制程序，測試我們實現的精確定時器，請看如下C語言代碼：

void main(){ init_uart(9600); set_timer0(10); // 10us prints("program start..."); while(1){ delay_10us(50000);delay_10us(50000); prints("1s past ..."); }}

兩句delay_10us(50000);表示延時 100萬微秒(即 1秒)。編譯程序并燒寫到單片機，在電腦端打開串口調試工具，發現的確每隔 1秒打印一次 “1s past …”:

精確計時器

思路與設計精確定時器是一樣的。因為暫時不方便測試，所以放入下一節再討論。下一節將介紹一款溫度、濕度傳感器，并使用單片機采集之，發送到電腦端。這樣一來，就可以點擊鼠標知道室內的溫度和濕度了。敬請關注！！！

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總結

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