疑惑大家很久的问题！小家电是如何实现定时的？

定时器的扩展应用

如果需要实现反复定时的话，就需要在定时器上面添加一个用于保存初始值的寄存器（重装寄存器），在发生溢出中断之后，由用户程序把重装寄存器的内容复制到定时器，再去启动下一轮的倒计时。

但实际应用中，一个单片机只有一个定时器是不够的，MCU微控制器往往会允许多个定时器互联（如STM32系列，有定时器级联输出），甚至用定时器实现基础功能（如STC系列，用定时器给串口模块做时基）。

常见的扩展结构

相比于基础型定时器，其他类型的定时器还具有用于对照的影子寄存器，以STM32为例子，影子寄存器由硬件端口控制，可用于捕获时间戳或比较是否抵达目标时间；一些定时器为了满足工业设计，还集成了诸如“死区控制器”（连接电机H桥）或者“编码器接口”（比如“电子手脉”、“数字电位器”）等逻辑器件。

级联定时器

把上一级定时器在溢出后的电平变化，连接到下一级定时器的时钟信号，就构成了级联定时器。前置分频器就是一个典型的级联定时器。

特殊功能定时器

看门狗定时器（up主之前发过的）的溢出信号直接连接单片机的复位引脚。

系统心跳定时器（SysTick）连接到IP核的专用中断位。

定时器前面的分频器是级联定时器。

相比于普通定时器，计数器是将用户提供的脉冲当做定时器的时基输入。

秒表上的“启动/暂停”按钮是在输入到定时器的时钟线上面加了个开关。

可以双向计数的定时器内部结构不是单一组D触发器，而是共享同一内存的加法器和减法器集合（比如74LS190），这个视频展示的是加法器。

定时器与PWM（脉冲调宽）

脉冲调宽是一种常见的控制协议，通过比较高频数字信号的占空比得出信号指示的比率，替代模拟电压变化追踪实现大小控制。

在把输出端口拉高电平之后启动定时器，由主定时器决定什么时候重新计时，再由影子寄存器决定什么时候拉低端口电平，调整上升沿与下降沿之间的间隔，就实现了调整脉冲的高电平宽度。

定时器与编码器接口

为了如实反映电动机的转轴位置，人们会在电机转轴上添加能准确反馈位置的传感器，为了实现抗干扰设计，就采用了数字编码器。这份笔记重点讲“增量编码器”。

绝对值编码器虽然也能反映转轴位置，但无法在短时间反映经过了多少周。举个例子，你转了360°看起来回到了原点，转了1080°在绝对值编码器看来也是回到了原点，怎么反映到底转了多少周，往哪里转，就需要增量编码器。编码器的高速脉冲信号同样应用于PLC对步进电机、伺服电机的控制身上。

对增量编码器信号的捕获就需要两个步骤，一是把编码器当时基，一是根据编码器信号决定计数方向。单脉冲编码器的实现原理很简单，一个端口接定时器控制计数，一个端口改变定时器计数方向即可。难的是正交编码器，它由两个相位角相差90°的脉冲信号组成，常规逻辑难以解析方向，但正交编码器的优点是信号毛刺不会引致错误计数，这种毛刺尝尝发生在编码器原地不动但是端口连接线松动的场合。

怎么用逻辑电路手搓一套正交编码器的解码器？

正交编码器的信号转化为时基的逻辑电路很简单，AB两个接口连接到异或门，输出信号就是时基。

如何识别正交编码器的方向才是难点。当A口在高电平时，B口的电平决定正序计数方向（1=↑，0=↓），B口在高电平时，A口的电平决定逆序计数方向（1=↓，0=↑），由于需要同时统计2个端口的脉冲和方向，因此就需要鉴相电路，一般由独立或门、与门和D型触发器构成，最好的办法就是将其中一个端口进行移相，再由同或门检查计数方向是否为正。