掌握 Arduino 内部定时器实现精准定时

组件与物料

组件	数量
Arduino UNO	1
LED	1
220Ω 电阻	1

项目简介

Arduino 内部定时器可实现精准定时，且不阻塞主循环。本教程以 Timer0 为例，详解 CTC 模式、预分频器、比较匹配中断配置，附带 1ms 定时翻转 LED 示例。

核心原理

计数器 TCNTn：每个时钟周期递增
预分频器：将 16MHz 系统时钟分频（1/8, 1/64, 1/256, 1/1024）
CTC 模式：当 TCNTn 达到 OCRn 值时触发比较匹配中断，自动清零
中断向量：TIMER0_COMPA_vect

关键寄存器配置

// 设置 CTC 模式
TCCR0A |= (1 << WGM01);

// 设置比较值：16MHz / 64 / 1000Hz = 250 -> 0xF9 (249)
OCR0A = 0xF9;

// 启用比较匹配 A 中断
TIMSK0 |= (1 << OCIE0A);

// 全局中断使能
sei();

// 设置预分频 1/64 (CS01=1, CS00=1)
TCCR0B |= (1 << CS01) | (1 << CS00);

完整示例：1 秒翻转 LED

int timer = 0;
bool state = 0;

void setup() {
  pinMode(13, OUTPUT);
  TCCR0A = (1 << WGM01);      // CTC 模式
  OCR0A = 0xF9;               // 1ms @ 16MHz/64
  TIMSK0 |= (1 << OCIE0A);    // 启用中断
  sei();                      // 全局中断使能
  TCCR0B |= (1 << CS01) | (1 << CS00); // 预分频 64，启动定时器
}

void loop() {
  if (timer >= 1000) { // 1000ms = 1秒
    state = !state;
    timer = 0;
  }
  digitalWrite(13, state);
}

ISR(TIMER0_COMPA_vect) {
  timer++; // 每 1ms 执行一次
}

注意事项

预分频设置必须放在最后，设置后定时器立即开始计数
停止定时器需清零 TCCR0B 所有位
Timer0 被 millis()/delay() 占用，修改可能影响标准库函数
更复杂应用可使用 Timer1 (16位) 或 Timer2

原理图

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