数字量输入输出-定时计数器

可编程定时器 计数器 教学重点8253的工作方式和编程8253的应用 计数器和定时器电路 Timers Counters 背景 向CPU或外部设备提供实时时钟 定时或延时控制 定时中断 定时检测 定时扫描 Timer 对外部事件计数Counter 定时 延时控制 软件定时 不可编程硬件定时 可编程硬件定时器 软件定时 处理器执行若干条指令 循环 时间之和不可编程的硬件定时 计数 如555定时器 74LS90十进制计数器 CD4040 12级分频 等 硬件定时 计数电路简单 但无法软件控制和改变 可编程的定时器电路 ProgrammableIntervalTimer 以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统 以便切换程序 输出脉冲事件 向I O设备输出精确的定时信号 信号的周期可由程序控制 用来作为可编程波特率发生器 可变速率 检测外部事件发生的频率或周期 统计外部实验过程中某一事件发生的次数 并可将计数结果输入计算机 计数 在定时或计数达到编程规定的值以后 向外部输出信号 向CPU申请中断 典型芯片i8253 8254 定时 标准频率CLK计数 累加或递减 计算频率 周期内计数 可编程定时器 计数器i8253 功能框图 P311图5 32 引脚功能 端口地址 P311表5 5 控制字及初始化编程 P312图5 33 工作方式及应用 可编程定时器 计数器i8253 P311 PIT ProgrammableIntervalTimer i8253TopView 8253 8254接口电路 8253 8254 定时 计数器内部框图 i8253芯片初始化 编程 P312 控制字或命令字 对其初始化 计数初值 双字节 如为单字节则自动补零 D7D6D5D4D3D2D1D0 00 选计数器001 选计数器110 选计数器211 无意义 00 锁存计数器的数据01 只读 写低8位字节 设置高8位为0 10 只读 写高8位字节 设置低8位为0 11 先读 写低8位字节再读 写高8位字节 SC1SC0 RW1RW0 M2M1M0 000 方式0001 方式1 10 方式2 11 方式3100 方式4101 方式5 读 写格式 选择计数器 工作方式选择 BCD 数制格式 0 计数值为2进制1 计数值为BCD码 8253编程 六种工作模式 Mode0软件触发计数输出 到0不自动重复Mode4软件触发选通信号发生器 负脉冲输出 Mode1硬 GATE 触发单稳 不自动重复启动Mode5硬件触发选通信号发生器 负脉冲输出 Mode2 3软硬触发分频 方波发生器 自动重装 OUT输出 Gate控制 CLK输入 控制字CW计数初值 Counter 8253工作模式0 控制字CW 1 计数回零时 OUT才变为高电平并保持 直至写入新的控制字或初值 但计数器在到零后仍继续计数 GATE 1计数 0暂停 2 计数过程中可改变计数值 8位计数 写入新的计数值后 计数器按新值开始计数 16位计数 在写入第一个字节后 计数器停止计数 写入第二个字节后 按新的初值计数 计数器0低8位方式 计数结束时输出信号 可申请中断 继续计数 8253工作模式0举例 减计数未完写入新的初值 Gate控制 8253工作模式1 可编程单脉冲 可重复触发的单稳态触发器 硬件门控上升边沿启动 不自动重复 8253工作模式1举例 8253工作模式2 频率发生器 n分频器 可软件设置 软硬触发 负脉冲输出 GETE 0停止计数 为0 1重新置入初值计数 负脉冲输出 8253工作模式2举例 8253工作模式3 方波发生器 软硬触发 n 2 类似于方式2 唯一不同的是 当计数到初值的一半时 输出变为低 至计数到零 输出又变高 并重新开始计数 自动重装 每个脉冲计数 2 到0自动重装 8253工作模式3举例 初值 奇数 n 1 2高电平 n 1 2低电平 Gate 0暂停 8253工作模式4 软件触发的选通信号发生器当写入控制字后 输出为高 写入计数值后立即开始计数 相当于软件启动 当计数到零后 输出变低 经过一个时钟脉冲后 又变为高电平 负脉冲 计数器停止计数 只计数一次 GATE 1时 允许计数 计数过程中改变计数初值 则按新计数值重新开始计数 8253工作模式4举例 重置初值 Gate控制 8253工作模式5 硬件触发的选通信号发生器写入控制字后 输出为高 写入计数初值后并不立即开始计数 而是由GATE信号的脉冲上升沿触发启动 当计数到零后时 输出一个CLK脉冲宽度的负脉冲 输出变高 停止计数 直至下次GATE脉冲的触发才能计数 8253工作模式5举例 Gate控制 重置初值 8253应用举例 P317 PC XT CNT040H 方式3 日时钟定时 18 158HZ IRQ0 CLK 1 19MHZ N0 0000初值 CNT141H 方式2 DRAM刷新 15 s N0 0018 CNT242H 方式3 扬声器发声 OUT2与8255PB1相与后输出 N0 1331 约1KHZ 43H 控制字寄存器 8253编程 初始化编程 对8253初始化编程包括二个步骤 即写入控制字和写入计数值 不需要外部触发的方式 工作 例 初始化编程T 0 840336us 1 19M MOVAL 36H 00110110B CH0方式3方波 BIN L HOUT43H AL WRTMOVAL 0OUT40H AL L CNTOUT40H AL H CNTMOVAL 54H 01010100B CH1 M2 BIN OnlyLow8bitOUT43H ALMOVAL 18 XT 18 15 1usOUT41H AL 8253编程 MOVAL 0B6H 10110110B CH2 M3 BIN L HOUT43H ALMOVAX 1331 大约1KHz OUT42H ALMOVAL AHOUT42H AL 扩大计数 定时范围 1 8253通道级联 2 软件计数 定时中断 软件累加或递减 i8253芯片初始化 编程 P312 控制字或命令字 对其初始化 计数初值 双字节 如为单字节则自动补零 D7D6D5D4D3D2D1D0 00 选计数器001 选计数器110 选计数器211 无意义 00 锁存计数器的数据01 只读 写低8位字节 设置高8位为0 10 只读 写高8位字节 设置低8位为0 11 先读 写低