Введение 

По сути, таймер микроконтроллера -  это цифровой счетчик, только "навороченый". На вход счетчика подается тактовый сигнал, по перепадам которого счетчик увеличивает свое значение. При возникновении событий - переполнение счетчика или совпадение его значения с заданным - генерируется запрос на прерывание. 

Давайте разберем, как пользоваться таймером Т0 в режиме Normal. В этом режиме таймер считает от какого-то начального значения счетного регистра до максимально возможного (до 255 или 0xFF). Когда таймер Т0 досчитывает до максимума, то в следующий такт таймера возникает переполнение счетного регистра TCNT0 - он обнуляется и устанавливается флаг TOV0. Если в программе разрешены прерывания глобально (флаг I регистра SREG) и прерывание таймера Т0 по переполнению (флаг TOIE0 регистра TIMSK), то микроконтроллер вызовет соответствующий обработчик. Если значение счетного регистра совпадет с регистром сравнения OCR0, то установится флаг OCF0 и при разрешенном прерывании по событию совпадение, запустится его обработчик.

Таймер Т0 в режиме Normal

Рассмотрим практическую задачу - нам нужно каждые 20 мс опрашивать кнопку. Частота микроконтроллера 8 МГц, микроконтроллер ATmega16. 

Первое, что нужно сделать - это определиться с выбором коэффициента предделителя таймера и рассчитать начальное значение для счетного регистра TCNT0. 

Таймер Т0 может тактироваться от внутреннего тактового сигнала микроконтроллера или от внешнего, который подается на вывод Т0. При работе от внутреннего тактового сигнала пользователь может выбирать коэффициенты деления частоты этого сигнала. У таймера Т0 есть пять возможных вариантов коэффициента предделителя - 1, 8, 64, 256, 1024.  

Для решения поставленной задачи, я рассуждаю следующим образом. Если бы один такт таймера Т0 имел период 1 мс, то мне бы это подошло. 20 тактов дают 20 мс. Какой коэффициент предделителя таймера позволит получить близкий к 1 мс период тактовой частоты? Можно посчитать. 

Тактовая частота микроконтроллера Fcpu = 8000000 Гц
Период тактового сигнала микроконтроллера Tcpu = 1/Fcpu
Период тактового сигнала таймера Т0 равен Tt0 = (1/Fcpu)/k = k/Fcpu

При k = 1024 период тактовой частоты таймера Т0 будет равен Tt0 = 1024/8000000 = 0.128 мс

Это максимальный период тактового сигнала таймера, который мы можем получить при наших условиях (Fcpu = 8 МГц). При меньших коэффициентах - период получится еще меньше. 

Ну хорошо, пусть один такт таймера это 0.128 мс, хватит ли разрядности счетного регистра, чтобы отсчитать этот временной интервал и сколько для этого понадобится тактов? Делим требуемый интервал времени (20 мс) на длительность одного такта таймера и получаем ответ. 

n = t/Tto = 20 мс/ 0.128 мс = 156.25 

Округлив до целого, получаем 156 тактов. Это меньше 255 (максимального значения счетного регистра), значит разрядности счетного регистра TCNT0 хватит. 

Начальное значение для счетного регистра TCNT0 вычисляем как разницу между максимальным числом тактов таймера Т0 и требуемым, то есть 256 - 156 = 100. (256 - это максимальное количество временных интервалов, которые может отсчитать любой 8-и разрядный таймер.)

Думаю, теперь понятно, как рассчитывать начальное значение TCNT0 для режима Normal:

- вычисляем период одного такта таймера Tt0 = k/Fcpu,
- вычисляем требуемое количество тактов для заданного интервала n = t/Tto,
- вычисляем начальное значение для счетного регистра TCNT0 = 256 - n.

Можно автоматизировать эту процедуру с помощью макросов. Например, так:

#define F_CPU 8000000UL
#define TIME_MS(time, k) (256L - ((time)*(F_CPU))/(1000L*(k)))

/*значение для счетного регистра*/
#define T_POLL 100

....

 TCCR0 = 0;
 TCCR0 = (0<<WGM01)|(0<<WGM00);
 TCNT0 = T_POLL;
 TIFR = (1<<TOV0);
 TIMSK |= (1<<TOIE0);
 TCCR0 |= (1<<CS02)|(0<<CS01)|(1<<CS00);

//TIFR имеет значение 0b00000101
//установлены флаги TOV1 и TOV0
//выполняется код TIFR |= (1<<TOV0);

//TIFR копируется в R16
IN R16, 0x38      

//в R16 устанавливается разряд TOV0
//хотя он и так уже установлен
ORI R16, 0x02

//R16, равный 0b00000101, записывается в регистр TIFR
OUT 0x38, R16  

В результате сброшены оба флага, а мы хотели сбросить один. 

Продолжаем.

Синтаксис описания обработчиков прерывания у разных компиляторов немного отличается. Для IAR`a обработчик прерывания таймера Т0 по событию переполнение будет выглядеть так:

#pragma vector = TIMER0_OVF_vect 
__interrupt void TimerT0Ovf(void)
{
   /*перезапись счетного регистра*/
   TCNT0 = T_POLL;

   /*здесь должен быть опрос кнопки*/

}

#include <ioavr.h>
#include <stdint.h>
#include <intrinsics.h>

#define T_POLL 100

int main( void )
{
   /*инициализация таймера*/
 
   TCCR0 = 0;
   TCCR0 = (0<<WGM01)|(0<<WGM00);
   TCNT0 = T_POLL;
   TIFR |= (1<<TOV0);
   TIMSK |= (1<<TOIE0);
   TCCR0 |= (1<<CS02)|(0<<CS01)|(1<<CS00);

   /*инициализация остальной периферии*/
   DDRB |= (1<<PB0); 
 
   __enable_interrupt(); 
   while(1);

   return 0;
}

/*обработчик прерывания T0
по событию переполнение*/
#pragma vector = TIMER0_OVF_vect 
__interrupt void TimerT0Ovf(void)
{
   /*перезапись счетного регистра*/
   TCNT0 = T_POLL;

   /*опрос кнопки*/

   /*инверсия PB0 для отладки*/
   PORTB ^= (1<<PB0);

}

#include <ioavr.h>
#include <intrinsics.h>

int main( void )
{
   /*инициализация таймера Т0*/

   TCCR0 = 0;
   TCCR0 = (0<<COM01)|(1<<COM00)|(0<<WGM01)|(0<<WGM00);
   TCNT0 = 0;
   OCR0 = 0;
   TIMSK = 0;
   TCCR0 |= (1<<CS02)|(0<<CS01)|(1<<CS00);

   /*инициализация OC0*/
   DDRB |= (1<<PB3); 

   while(1);
   return 0;
}