单片机常被称作 MCU，MCU 的全称是 Micro Control Unit，就是微型控制器的意思。顾名思义，单片机常被用于控制一些器件工作，因此物联网的终端，或者其他一些智能机器，都是离不开单片机的。

小到手机，大到汽车飞机，现在几乎只要是电子器件，就有单片机的身影。

精确计时的重要性

传感器能够感知外界环境，可以说是一切智能机器的基础。实际工程中，常常使用单片机或者控制传感器工作，或者采集传感器的数据。但是不管是控制还是采集，单片机都需要与传感器通信，这样才能将控制命令发送到传感器，或者将传感数据接收到单片机内部。

为了实现器件与器件之间的通信，人们制定了一些通信协议。通信协议其实就是一系列约定，比如约定总线先输出低电平 10us，再输出高电平 30us 表示 0；总线先输出低电平 10us，再输出高电平 100us 表示 1。

可以看出，如果单片机要解析通信协议，就只需要处理电信号与时间的关系就可以了。

假设单片机在与某个传感器通信时，需要拉低总线 50us，这就需要一个精确的定时器。在读传感器数据时，需要判断总线究竟被传感器拉高了 30us 还是 100us，这就需要一个精确的计时器。

不精确的定时器

那么单片机怎样才能精确的定时和计时呢？本节就以 51 单片机为例，来说一下这个问题。

在第三节制作呼吸灯时，用到的延时函数C语言代码是如下定义的：

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

但这只是粗略的定时，因为软件每次执行需要花费的时间都有所差异。所以上面的 delay() 函数，只能用在对时间精确度要求不高的“呼吸灯”小项目中。

精确的定时器

相当一部分单片机内部都有计数器资源。计数器内部有一个寄存器，这个寄存器的值每经过一个机器周期就会自动加 1，而机器周期仅与单片机的晶振有关。

我使用的这款 51 单片机有两个计数器，它的晶振固定为 11.0592MHz，一个机器周期等于 12 个时钟周期。所以，计数器每加1，就表示时间过去了 n 秒，n 的计算公式如下：

n = 12 * ( 1/11.0592MHz )

这款单片机计数器的寄存器宽为 16 位，因此最大能够表示到 0xffff 即 65535。计数器计满(溢出)一次，就会将寄存器 TFx 置 1，所以检测 TFx 寄存器就能够知道计数器是否计满。

如此一来，设计精确的定时器思路就有了，请看如下 C语言代码：

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;}

假设定时器计数 timer_cnt 次消耗 tus 微秒，那么让计数器计数 65535-timer_cnt 次就溢出，我们就可以检测 TF0 寄存器的值判断是否已经过去 tus 微秒。请看如下 C语言代码：

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

TR0 寄存器为高电平时，计数器才开始计数。如此一来，可以定义精确的延时函数，它的C语言代码如下：

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

现在写如下控制程序，测试我们实现的精确定时器，请看如下C语言代码：

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

两句delay_10us(50000);表示延时 100万微秒(即 1秒)。编译程序并烧写到单片机，在电脑端打开串口调试工具，发现的确每隔 1秒打印一次 “1s past …”:

精确计时器

思路与设计精确定时器是一样的。因为暂时不方便测试，所以放入下一节再讨论。下一节将介绍一款温度、湿度传感器，并使用单片机采集之，发送到电脑端。这样一来，就可以点击鼠标知道室内的温度和湿度了。敬请关注！！！

欢迎在评论区一起讨论，质疑。文章都是手打原创，每天最浅显的介绍C语言、linux等嵌入式开发，喜欢我的文章就关注一波吧，可以看到最新更新和之前的文章哦。