第3章 CHMOS可编程时间间隔定时

第三章CHMOS可编程时间间隔定时器芯片82C54,3.1概述82C54是专为Intel系列微处理机而设计的一种可编程时间间隔定时器/计数器，它是一种通用芯片，在系统软件中可以把多级定时元素当成输入/输出端口中的一个阵列看待。,82C54的特点：,1.与所有Intel系列兼容2.操作速度高，与8MHz的8086、80186一起可实现“零等待状态”的操作。3.可处理从直流到10M频率的输入。4.适应性强5.三个独立的16位计数器6.低功耗的CHMOS7.与TTL完全兼容8.6种可编程的计数模式9.以二进制或BCD计数10.状态读返回命令,82C54解决了在系统控制之下精确的时间延迟问题。,82C54的计数器/定时器功能还有：1.实时时钟2.平滑计数器3.数字一次通过4.可编程速率生成5.方波发生器6.二进制速率乘法器7.复杂波形发生器8.复杂马达控制器,3.282C54的体系结构,3.2.182C54的方框图D7D0CLK0GATE0RD#OUT0WR#CLK1GATE1A0OUT1A1CLK2GATE2CS#OUT2,82C54,图3-1,3.2.282C54的体系结构,CLK0GATE0OUT0RDCLK1WRGATE1A0OUT1A1CSCLK2GATE2OUT2,数据缓冲总线,读写逻辑,控制字寄存器,计数器0,计数器1,计数器2,D7D0,图3-3,数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器与三个计数器部件介绍：,1.数据总线缓冲器：是82C54与系统总线连接的接口，由三态门、双向8位的缓冲器。2.读/写逻辑部件：对82C54的控制信号，A1和A0是计数器的选择；RD#和WD#为读写控制；CS#是控制RD#和WD#的信号。3.控制字寄存器：由A1A0的二进制数和读写逻辑部件来选择控制字寄存器。4.计数器：三个独立的16位计数器（216值）,举例：例3-1,82C54接收到10010000B的控制字，在这种情况下其配置如何设置？分析：控制字寄存器的格式为：D7D6D5D4D3D2D1D08位SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCDSC1SC0选择计数器；RW1RW0读写控制M2M1M0计数器的方式选择；BCD二进制或二进制编码的十进制计数。,10010000B控制字为：SC1SC0=10时，选择计数器0。RW1RW0=01时，读写低字节。M2M1M0=000时，计数器工作在方式0。BCD=0时，为16位二进制计数器。,4.三个计数器,表3-2读/写82C54寄存器操作CS#RD#WR#A1A0描述01000写计数器001001写计数器101010写计数器201011写控制字00100读计数器000101读计数器100110读计数器2,例3-282C54的微处理机接口,图结构：82C54IORC#IOWC#A15A14A2A7A3A6A5A4,RD#WR#A0A1CS#,D7D0,图3-5,要求：,计数器0：二进制计数，方式0，初值1234H计数器1：BCD计数，方式2，初值100H计数器2：二进制计数,方式4，初值1FFFH.1.确定82C54的基址：即计数器0的地址，这是通过A3A2=00来确定的。为选择82C54工作，必须使CS#=0,这样就要让高位地址A15A4=000000000100B。若将低位地址A3A2A1A0=0000拼接在一起，形成基地址为：0000000001000000B=40H,2.控制寄存器的选择：在选择控制寄存器时，使82C54的A1A0=A3A2=11(外接地址）。最后形成：A15A0=0000000001001100B=4CH计数器0的地址：40H计数器1的地址：44H计数器2的地址：48H3.根据82C54控制字中各位的定义，确定这三个计数器的方式字，即；计数器0的方式字=00110000B=30H计数器1的方式字=01010101B=55H计数器2的方式字=10111000B=B8H,设置程序段：,MOVAL,30HOUT40HALOUT4CH,ALMOVAL00HMOVAL,55HOUT44H,ALOUT4CHALMOVAL,01HMOVAL,0B8HOUT44,ALOUT4CH,ALMOVAL,0FFHMOVAL,34HOUT48H,ALOUT40H,ALMOVAL,1FHMOVAL,12HOUT48H,AL,例3-3编写一个在计数进行的过程中进行读计数器2内容的程序段，并把读取的值装入AX寄存器。82C54的地址40H,分析：先锁存计数器2的内容，然后从斩存器中读取这个值。其程序为MOVAL,1000 xxxxBOUT4CH,ALINAL,48HMOVAH,ALMOVAL,BL,计数器的内部结构（图3-6）,控制字寄存器,控制逻辑,状态锁存,状态寄存,CRm,CR1,计数部件CE,OLm,OL1,1,2,2,3,3,内部总线,工作原理：,CE-计数部件，是16位的同步计数器。OLm和OL1-是两个8位的锁存器，m和1分别表示最高和最低有效字节。CRm和CR1也是两个8位的寄存器。控制逻辑是由CLKn、GATEn和OUTn控制的。,5.82C54系统接口,OUTGATECLKOUTGATECLKOUTGATE,地址总线（16位）,控制总线,数据总线（8位）,A1A0CS#D0D7RD#WR#82C54计数器0计数器1计数器2,3.3程序设计基础,1.82C54程序控制通过给82C54写一个控制字，然后再用初始化计数值的方法对计数器进行程序控制。当A1A0=11时，全部控制字信息都写入被选中的控制字寄存器内。相反，初值被写进了计数器，而不是将其写入控制字寄存器。用A1A0的输入信号来选择被写入的计数器，初值计数值格式由所用控制字确定。,2.写操作,必须记住两点：（1）对每一个计数器而言，在写初始计数值之前，必须写控制字寄存器。（2）初始计数值必须根据控制字所规定的格式计数，要么只是最低有效字节，要么只是最高有效字节，或者先低后高。表3-3列出了一些常用的程序设计次序P84,3.读操作,读计数器内的值有三种可行办法选择：（1）简单的读操作（2）计数器锁存命令操作：它相当于一个控制字，因为它是把命令写到控制字寄存器内的：如下图A1A0=11;CS#=0;RD#=1;WR#=0D7D6D5D4D3D2D1D0sc1sc000 xxxxSc1、sc0表示计数器被锁存D5、D4=00表示计数器锁存命令,图3-8,（3）读回命令操作（READ-BACK）,读回命令的格式如下图A1A0=11;CS#=0;RD#=1;WR#=0D7D6D5D4D3D2D1D011COUNT#STATUS#CNT2CNT1CNT00D5=0锁存选中的计数器计数值D4=0锁存选中的计数器状态D3=1选择计数器2D2=1选择计数器1D1=1选择计数器0D0保留,图3-9,计数器状态字节格式,D7D6D5D4D3D2D1D0D7=1,表示输出管脚为1D7=0,表示输出管脚为0D6=1,表示空计数值D6=0,表示读的计数值有效D5D0计数器程序控制方式,OUTPUT,NULLCOUNT,RW1,RW0,M2,M1,M0,BCD,图3-10,3.482C54计数器的操作,操作常用术语CLK脉冲：一个上升沿，然后一个下降沿为一个计数器的CLK输入。触发：由计数器GATE输入的上升边。计数器装载：将计数值从计数器寄存器CR传送到计数部件CE。对GATE输入的作用如下表,表3-5GATE对每种操作方式的影响,操作方式,GATE信号状态及影响,低电平或下降沿,0,禁止计数,上升沿,高电平,允许计数,1,1、开始计数；2、下一时钟后，输出为低电平,2,1、禁止计数；2、输出立变高电平,开始计数,允许计数,3,1、禁止计数；2、输出立变高电平,开始计数,允许计数,4,禁止计数,允许计数,5,开始计数,3.4.1操作方式0：计数终止中断方式,用于事件计数控制字被写之后，最初OUT=0并在计数器到达0之前仍保持0电平。当计数器到达0之后，OUT=1（变高电平），并在一个新的计数值和新操作方式0控制字未写入计数器之前OUT=0。当GATE=1时，允许计数。当GATE=0时，禁止计数操作，GATE对信号OUT无效。,全部操作方式时序说明：,1、计数器在程序的控制之下进行二进制计数，仅对最底有效字节（LSB）进行读/写操作。2、计数器总是被选（CS#总是低电平）3、CW指的是控制字；CW=10是指10个控制字中的一个控制字，写入计数器内的是十六进制数。4、LSB指的是计数值的最低有效数字。5、图中的数值是计数值：低位数是最低有效字节。高位数是最高有效字节。因为计数器在程序的控制之下仅对LSB进行读/写操作，最高有效字节则不能进行读操作。6、N表示的是尚没有定义的计数，竖线表示的是计数值之间的转换。,操作方式0时序,CW=10LSB=4WR#CLKGATEOUTNNNN0000043210,操作方式0时序（续）,CW=10LSB=3WR#CLKGATEOUT000000FFNNNN322210FF,3.4.2操作方式1：可再触发的单稳,条件：信号OUT被初始化为高电平，而在CLK脉冲后触发器被触发，OUT又降为低电平，而且在计数器计至0之前，将保持低电平不变。在下次触发之后，CLK脉冲之前，OUT将变为高电平，且保持低电平不变。在写入控制字和初始化计数值之后，计数器处于待命状态在一个单稳脉冲期间，将一个新计数值写入计数器，当前单稳不受什么影响。,操作方式1的时序（图3-13）,CW=12LSB=3WR#CLKGATEOUT,3.4.3操作方式2（速率发生器）,CW=12LSB=3WR#CLKGATEOUTNNNN00000003213212,图3-15,例3-5P94,1.19318MHz+5VTT2=1/1.19318MHz=838nsT=18xT2=15.09us,CLK1GATE1OUT182C54,T2,图3-16,程序：,MOVAL,01010101BOUT4CH,ALMOVAL10010BOUT44H,AL,3.4.4操作方式3（方波发生器）,波特速率：每秒钟传输的二进制数的数据位数。操作条件：1、OUT=1(最初为高电平)。2、GATE=1时，则允许计数；当GATE=0时，则禁止计数。3、在写控制字（CW）和初始计数值（LSB）之后，下一个CLK脉冲期间装载计数器。4、装偶数：每次减2计数，在计数过程中，前一半为高电平，后一半为低电平。5、装奇数，在一个CLK时钟脉冲内将初值减1后（变成偶数）再进行装载。,操作方式3工作时序（图3-17）：,CW=16LSB=4WR#CLKGATEOUTNNNN4242424,例3-6-P95,图3-18所示的82C54的计数器的操作方式3之下操作，初值为十进制数15，设置为BCD计数，试计算在OUT1上输出方波的周期T并编程1.19318MHz+5VT2T1T,CLK1GATE1OUT182C54,图3-18,初始化程序段：,MOVAL,01010111BOUT4CH,ALMOVAL,0FHOUT44H,AL,计数器1,读写低字节,方式3,BCD计数,3.4.5操作方式4（软件触发选通）,工作条件：1、输出最初为高电平：OUT=1；当最初计数值终止时,OUT=0变低电平，低电平的时间为一个CLK脉冲，之后又变为高电平。2、GATE=1时计数；GATE=0时禁止计数。3、在写入一个控制字和初值之后的下一个CLK脉冲装载计数器。,操作方式4的工作时序,CW=18LSB=3WR#CLKGATEOUTNNNN3210FF,图3-19,例3-7P98,如图3-20所示的82C54用计数器1在操作方式4下运行，要求在装入计数器10us后产生一个选通信号，计算初值和并写出初始化程序段。1.19318MHz+5VWR#CLKWR#初始化编程？OUT1T,CLK1GATE1OUT182C54,D0D7,图3-20,3.4.6操作方式5（硬触发选通）,CW=1ALSB=3WR#CLKGATEOUTNNNNN3210,图3-21,3.4.7个种方式下的通用操作,1、6种工作方式的比较：（1）操作方式0和操作方式1：共同点是输出OUT波形类似，OUT在计数开始时为0（低电平），并在计数过程中保持0电平不变；在计数结束时变为1（高电平）。OUT作为计数结束的中断请求信号，并无自动重装载。不同点：在GATE上升沿对计数的影响及启动计数器的触发信号不同。,（2）、操作方式2和操作方式3：共同点是具有自动再装入的能力（减到0时自动装入）。所以，,OUT可输出连续的波形，其频率为fCLK/初值。不同点在于：方式2在计数过程中OUT输出高电平，每当减到0时输出一个宽度为1个TCKL的负脉冲。方式3在计数过程中，输出1/2初值xTCKL(方波）高电平。（3）、操作方式4和操作方式5：相同点是OUT输出波形相同，在计数过程中OUT为高电平，在计数结束后OUT输出一负脉冲。并无自动装入的能力。不同点在于两种方式的计数触发信号不同，方式4由WR#启动计数；方式5由GATE的上升沿开始计数。,2.程序设计：当一个控制字写入一个计数器时，所有的控制逻辑立即复位，输出,OUT变为一个已知状态，这些操作不需要CLK脉冲。3.GATE：这个输入信号的采集总是在时钟CLK的上升沿时实施。4.计数器：新计数值一旦被装，就要在CLK的下降沿进行减计数器的值。最初的最大值为0，即216=65536；相当于BCD（二十进制）计数的104。,第三章总结,1.操作的对象实体：82C54定时/计数器2.特性描述：（1）三个独立的16位计数器。（2）时频10MHz。（