接口PPT课件第5章接口技术

1,5.4可编程计数/定时器8253,5.4.18253的结构5.4.28253的引脚功能5.4.38253的控制字和初始化编程5.4.48253的工作方式,2,获得定时信号可以用三种方法:1.软件定时：执行延时子程序，节省硬件，CPU利用率低，设计较麻烦2.不可编程的硬件定时：用元器件搭成的延时电路使用不灵活3.可编程的硬件定时：专用芯片。计数或定时时，不占用CPU，大大提高CPU的利用率,3,可编程计数器/定时器的工作原理可编程计数器/定时器具有两种功能：1.计数器：设置好初值后，计数器被启动，每当计数脉冲到来，进行-1计数，当减到0时输出一信号。2.定时器：设置好定时常数后，定时器开始工作，在固定频率的时钟下，进行-1计数，按定时常数不断输出时钟周期整数倍的定时间隔。,4,两者的主要差别是：作为计数器，在减到“0”之后输出一个信号，此次计数过程便结束了；作为定时器，在减到“0”之后输出一个信号，接着自动重装计数初值开始下一个周期的定时，如此连续不断地产生信号。特点：基于计数器的减1操作。,5,典型的计数器/定时器的基本原理图,决定计数速率,门脉冲信号，对时钟的控制信号,当计数=0时，OUT输出信号,控制计数器/定时器的工作方式,6,计数器/定时器的工作方式是指时钟脉冲和门脉冲如何配合来产生输出。有以下几种工作方式：(1)门脉冲控制时钟输入。门脉冲有效，时钟有效；门脉冲结束，时钟无效。用门脉冲重新启动计数。用门脉冲停止计数。计数器在不停地计数，当门脉冲到来时，计数停止，并使OUT为高电平。,7,单一计数。与门脉冲无关，只要门脉冲为有效电平就可以。计数器按给定的初值进行减1计数，到0时，输出停止。循环计数。每当计数值=0时，给出一个输出信号，然后又从预置计数值寄存器获得计数初值，开始新的计数过程。,8,可编程定时/计数器8253的主要功能,每个芯片内部有3个独立的16位计数器通道。每个计数通道都可以单独使用，都可按照二进制或BCD码计数。0000HFFFFH2166553600009999104每个计数器的计数速率可高达2MHz，最高计数速率为2.6MHz。每个计数器有6种工作方式，可由程序设置。所有输入输出与TTL兼容。,9,5.4.18253的内部结构,三态、双向8位寄存器。功能：（1）CPU通过其向8253写入确定工作方式的命令字。（2）向某个计数器写入计数初值。（3）从某一计数器读取当前的计数初值。,初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定计数器的工作方式。只能写，不能读。,用来对3个计数器和控制寄存器进行寻址，与CPU的系统地址线相连。A1A0=00选中计数器0A1A0=01选中计数器1A1A0=10选中计数器2A1A0=11选中控制字寄存器,计数时钟，输入。用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。,门控信号，输入，由外部信号通过GATE端控制计数器的启动计数和停止计数的操作。,时间到或计数结束输出引脚。当计数器计数到0时，在OUT引脚有输出。,每个计数器包含(1)一个16位的初值寄存器(2)一个16位计数执行部件(3)一个16位输出锁存器,10,5.4.28253的外部引脚及功能,11,1.数据总线缓冲器8位、双向、三态的寄存器功能：（1）CPU通过数据总线缓冲器向8253写入确定工作方式的命令字。（2）向某个计数器写入计数初值。（3）从某一计数器读取当前的计数初值。,12,2.读写逻辑电路CS：片选信号，输入，低电平有效。A1、A0：输入信号，用来对3个计数器和控制寄存器进行寻址，与CPU的系统地址线相连。A1A0=00选中计数器0A1A0=01选中计数器1A1A0=02选中计数器2A1A0=03选中控制字寄存器WR：写引脚，输入，低电平有效。RD：读引脚，输入，低电平有效，,13,3.计数通道3个相互独立的计数器0、计数器1和计数器2。每个计数器包含(1)一个16位的初值寄存器(2)一个16位计数执行部件(3)一个16位输出锁存器,14,CLK：计数时钟，输入。用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。GATE：门控信号，输入，由外部信号通过GATE端控制计数器的启动计数和停止计数的操作。OUT：时间到或计数结束输出引脚。当计数器计数到0时，在OUT引脚有输出。,15,计数器内部结构,16,计数器工作过程,17,计数器工作过程,18,计数器工作过程,19,计数器工作过程,20,计数器工作过程,21,计数器工作过程,22,1.8253初始化的顺序(1)先将控制字写入控制寄存器中。(2)写入定时或计数的初值。若规定只写入低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写入高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0；若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。,5.4.38253的控制字和初始化编程,23,编程命令分两类：（1）读出命令读取计数器的当前值（2）写入命令包括写入控制字，写入计数初值，写入锁存命令,24,读输出锁存器的顺序（1）输出锁存器锁存或停止计数以保存当前计数值。读出当前的计数值有两种方法：1）把当前计数值输出到锁存器锁存2）通过GATE门控信号发一低电平信号，使计数执行部件不作减1操作，计数过程停止。（2）从输出锁存器读数注意：读8位和读16位的问题若是读16位的数据，需分两次读出。先读低字节，再读高字节，即执行两次输入指令。,25,2.控制字的格式,26,8253有6种工作方式，但总体说有两个功能。1.计数器方式装入计数初值后，当GATE变为高电平或给一触发脉冲时，可由外部事件进行减1计数，当=0时，OUT输出信号。CLK可以是连续的、均匀的、周期精确的，也可以不是。2.定时器方式装入计数初值后，当GATE变为高电平时，由CLK脉冲触发定时器开始工作，定时器产生CLK时钟周期整数倍的定时时间间隔。CLK必须是连续的、周期精确的时钟脉冲。,5.4.48253的工作方式,27,(1)控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，OUT进入初始状态。(2)初始值写入初值寄存器后，要经过一个时钟周期才能将值送入减1计数器，减1计数器从下一个时钟开始进行计数。,6种工作方式遵守的基本原则：,5.4.48253的工作方式,28,(3)在时钟脉冲的下降沿计数器进行计数。0是计数器所能容纳的最大初值二进制中0相当于216BCD码中0相当于104(4)在CLK的上升沿对GATE采样，各计数器的门控信号的触发方式与工作方式有关。方式0、方式4，电平触发；方式1、方式5，上升沿触发；方式2、方式3，可用电平触发，也可上升沿触发,5.4.48253的工作方式,29,1.方式0计数结束输出正跳变信号（产生中断）1）门控信号GATE决定计数的停止或继续，高电平触发启动。2）当写入控制字后，OUT变为低电平，一直保持低电平，到计数器=0，OUT变为高电平。3）只计数一遍，不自动重复计数，装入初值决定计数过程重新开始。,5.4.48253的工作方式,30,方式0计数结束产生中断,31,2.方式1可重触发的单稳态触发器该方式是在门控信号的作用下才开始计数。当CPU写入控制字后，输出端变为高电平，由门控信号GATE启动定时或计数（上升沿触发），然后使输出端变为低电平，开始-1计数，直到计数器归0，OUT又变为高电平。,5.4.48253的工作方式,32,方式1可重触发的单稳态触发器,计数过程中，GATE又来一正脉冲，计数初值将重新装入计数器，重新计数。,33,3.方式2分频器有“初值自动重装”功能，能输出固定频率的脉冲。写入控制字后，OUT输出高电平，若GATE为高电平，在装入计数值n后开始作减1计数，OUT保持高电平不变。当减到1时，OUT输出将变为低电平，持续一个时钟脉冲宽度后恢复为高电平，在计数值为0时，自动重新装入计数初值n，又开始重新计数过程。,5.4.48253的工作方式,34,GATE=1，允许计数；GATE=0，停止计数。fout=fin/nn=finTT输出周期方式2的输出是输入时钟按照N计数值分频后的一个连续的脉冲。即每N个时钟脉冲输出一个脉冲。,5.4.48253的工作方式,35,若在计数过程中GATE=0，则暂停计数，待GATE=1后，重新装入计数初值并开始计数。,若在计数过程中改变计数值，不影响当前的减1计数过程，而是在当前计数周期结束后才开始按新的计数值计数。,36,4.方式3方波发生器有“初值自动重装”功能，写入控制字后，OUT输出高电平，装入计数初值n后，OUT保持高电平。若GATE=1，则开始计数。若n为偶数，每来一个CLK脉冲，计数值减2，减到0时，OUT改变极性，计数初值又被自动重新装入，继续计数过程。由此得到对称的方波，方波的周期为CLK周期的n倍。,5.4.48253的工作方式,37,若n为奇数，在装入初值后的第一个CLK脉冲减1，其后每个脉冲减2，减到0时，OUT变为低电平，计数初值又被自动重新装入，第一个CLK脉冲减3，其后每个脉冲减2，减到0时，OUT变为高电平。继续计数。输出的高电平宽度为CLK周期的（n+1）/2倍，低电平宽度为CLK周期的（n-1）/2倍,5.4.48253的工作方式,38,39,新计数值不影响现行的计数过程。,5.4.48253的工作方式,40,5.4.48253的工作方式,例：要求计数器0工作于方式3，输出方波的频率为2KHz，计数脉冲的频率为2.5MHz，采用BCD计数，试写出初始化程序段。8253的端口地址为：80H，81H，82H，83H。,初始化程序：MOVAL，37HOUT83H，ALMOVAL，50HOUT80H，ALMOVAL，12HOUT80H，AL,n=2.5MHz/2KHz=1250,41,5.方式4软件触发选通方式GATE门控信号只是用来允许或不允许定时操作，定时的执行过程由装入的初值决定。方式设定后，OUT输出高电平，写入计数值n后，计数器开始减1计数，输出端一直保持为高电平，当计数到0后，OUT变低，经过一个时钟脉冲后，OUT又变高，计数停止。,5.4.48253的工作方式,42,GATE=1，允许计数；GATE=0，停止计数。,改变计数值，按新的计数值重新计数。,43,6.方式5硬件触发选通方式计数由外部上升沿触发。设定方式后，OUT输出高电平，在设置计数值后并不计数，而是等到GATE出现上升沿才开始计数，即靠硬件触发选通计数器。当计数到0时，OUT输出一个CLK周期的低电平，然后恢复成高电平。下次计数要靠门控脉冲再次触发才能进行。此方式计数器可重新触发，即在任何时刻，当GATE上升沿到来时，计数初值将重新装入，从头开始计数。,5.4.48253的工作方式,44,改变计数值，若没有GATE的触发，不影响计数过程。,45,8253小结：,输出端OUT的初始状态只有方式0是在写入控制字后输出为低，其它均为高；,计数值的设置任一种方式，只有在写入计数值后才能开始计数，方式0、2、3、4在写入计数值后，计数自动开始，方式1、5需外部触发，才开始计数。,46,门控信号的作用GATE输入总是在CLK输入时钟的上升沿被采样。在方式0，2，3，4中，GATE输入是电平起作用。在方式1，2，3，5中GATE输入是上升沿起作用的。,计数到0后计数器的状态计数器减到0后并不停止，在方式0，1，4，5，计数器减到0后从FFFF/9999继续计数。方式2，3是连续计数，计数器自动装入计数值后，继续计数。,初始化程序：MOVAL，30H；控制字送ALMOVDX，126HOUTDX，ALMOVAL，88HMOVDX，120HOUTDX，AL；向计数器0写入计数初值的低8位MOVAL，66HOUTDX，AL；向计数器0写入计数初值的高8位,例1：设在8086系统中有一片8253，其端口地址分别为：120H，122H，124H，126H。要求对计数器0进行初始化，使其工作在方式0，二进制计数，计数初值为6688H。,例2：假设8253的计数器0工作在方式5，按二进制计数，计数初值为46H；计数器1工作在方式1，按BCD码计数，计数初值为4000，计数器2工作在方式2，按二进制计数，计数初值为0304H。请将以上三种情况的初始化程序写出。8253芯片占用地址04C0H、04C2H、04C4H、04C6H。,程序：MOVAL，1AH；计数器0，二进制，方式5，写低字节00011010BMOVDX，04C6H；设置8253控制口地址OUTDX，AL；写入工作方式控制字,49,MOVAL，73H；计数器1，BCD数，方式1，计数初值为4000写16位数01110011BMOVDX，04C6H；设置8253控制器地址OUTDX，AL；写入工作方式控制字MOVAL，00H；计数值低字节MOVDX，04C2H；设置8253计数器1地址OUTDX，AL；写入计数值低字节,MOVAL，46H；计数值的低字节MOVDX，04C0H；设置8253计数器0地址OUTDX，AL；写入计数值的低字节,50,MOVAL，40H；计数器高字节OUTDX，AL；写入计数值高字节,MOVAL，0B4H；计数器2，二进制，方式2，计数初值为0304H写入16位数，10110100BMOVDX，04C6H；控制口地址OUTDX，ALMOVAL，04H；计数值低字节MOVDX，04C4H；设置计数器2地址OUTDX，AL；写入计数值低字节MOVAL，03H；计数值高字节OUTDX，AL；写入计数值高字节,51,例3：设8253的四个端口地址分别为0E0H，0E2H，0E4H，0E6H，现将计数器0的16位计数值读出并存入AX中。,程序如下：MOVAL，00H；计数器0的锁存命令写入8253OUT0E6H，AL；的控制口INAL，0E0H；读计数器0的低8位数据MOVAH，AL；INAL，0E0H；读计数器0的高8位数据XCHGAL，AH,例4：某8086系统中有一片8253芯片，利用计数通道1完成对外部事件计数，计数满250次向CPU发出中断申请；利用计数通道2输出频率为1KHz方波，试编写8253的初始化程序。（图P148）8253端口地址为18H1EH,分析：计数通道1：方式0控制字01110001=71H计数值250H（250次，BCD码）,计数通道2：输出频率为1KHz方波，方式3控制字10110111=0B7Hn=finTout=fin/fout=2MHz/1KHz=2000计数值2000H（BCD码）,53,初始化程序：MOVAL，71H；计数通道1OUT1EH，ALMOVAL，50HOUT1AH，ALMOVAL，02HOUT1AH，AL,MOVAL，0B7H；计数通道2OUT1EH，ALMOVAL，00HOUT1CH，ALMOVAL，20HOUT1CH，AL,54,例5：使用8253计数器0，采用工作方式3，产生1kHz的方波脉冲信号；通过计数器1，采用工作方式4，用OUT1作计数脉冲，计满100次向CPU发一次中断申请，CPU响应这一中断后继续写入计数值100，重新开始计数；通过计数器2，采用工作方式0，每隔1秒钟向CPU发一次中断请求，使8个指示灯闪动。试编写程序，并画出硬件连接图。(设8253芯片地址为04C0H、04C2H、04C4H、04C6H，8259芯片地址为04B0H，04B2H，IR0中断类型码为50H，74LS373芯片地址04A0H。),55,硬件连接图,56,分析：(1)由于CLK0=2.5MHz，T=0.4s，由计数器0产生的1kHz的方波信号，T=1ms，所以初值为2500，即09C4H。fout=fin/nn=finTT输出周期n=fin/fout=2.5MHz/1kHz=2500,(2)因为计数器1和计数器2分别工作在方式4和方式0，当GATE=1时，依靠计数初值启动定时或计数，因而初始化时要先对8259A初始化，再对计数器1和计数器2初始化，装入时间常数后立即执行。,57,(3)CLK2与OUT0连接在一起，输入时钟为1kHz，计数器2每隔1秒钟向CPU发一次中断请求。n=1kHz1s=1000定时工作时间常数等于1000。,58,程序：STARTCLIMOVDX，04C6H；设置8253控制口地址MOVAL，00110110BOUTDX，ALMOVDX，04C0HMOVAX，09C4H；计数器0的初值09C4HOUTDX，ALMOVAL，AHOUTDX，AL；写入初值高8位MOVBL，00H；灯亮或灭的标志BL=00亮BL=01灭,59,MOVDX，04B0H；8259A的偶地址MOVAL，00010011B；设置8259初始化控制字ICW1OUTDX，AL；写入ICW1MOVDX，04B2H；8259A的奇地址MOVAL，50H；设置8259A初始化控制字ICW2OUTDX，AL；写入ICW2MOVAL，00001101B；设置8259A初始化控制字ICW4OUTDX，AL；写入ICW4MOVAL，0FCH；设置IR0、IR1不可屏蔽，8259A操作控制字OCW1OUTDX，AL；写入OCW1,MOVAX，OFFSETINTR1；取中断服务程序INTR1偏移地址MOVWORDPTR140H，AX；中断向量表地址为50H4MOVAX，SEGINTR1；取中断服务程序INTR1的段地址MOVWORDPTR142H，AXMOVAX，OFFSETINTR2；取中断服务程序INTR2偏移地址MOVWORDPTR144H，AX；中断向量表地址为51H4MOVAX，SEGINTR2；设置INTR2所在段地址MOVWORDPTR146H，AX,MOVDX，04C6H；设置8253控制口地址MOVAL，01011000B；二进制数，方式4，写低字节，计数器1计数OUTDX，AL；将控制字写入计数器1的控制寄存器MOVDX，04C2H；设置8253计数器1地址MOVAL，64H；设置计数初值100OUTDX，AL；计数初值写入8253计数器1MOVDX，04C6H；设置8253控制口地址MOVAL，10110001B；BCD数，方式0，写16位数，计数器2定时OUTDX，AL；控制字写入计数器2的控制寄存器,62,MOVDX，04C4H；设置8253计数器2地址MOVAL，00H；写低字节OUTDX，AL；计数值低字节写入计数器2MOVAL，10H；写高字节OUTDX，AL；计数值高字节写入计数器2STI；开中断AA：HLT；等待中断JMPAA,63,INTR1PROCFARCLI；禁止中断MOVDX，04C2H；设置8253计数器1地址MOVAL，64H；置新初值,启动工作OUTDX，AL；计数值写入计数器1IRETINTR1ENDP,INTR2PROCFARCLI；禁止中断MOVDX，04A0H；74LS373的地址CMPBL，00H；灯闪烁判断BL=00灯亮JZAA2；MOVAL，00H；BL=01灯灭OUTDX，ALMOVBL，00H；重新设标志JMPAA3AA2MOVAL，0FFH；灯亮OUTDX，ALMOVBL，01H；重新设标志AA3STI；开中断IRETINTR2ENDP,65,例6：有一数据采集系统，时钟信号源为2MHZ，用8253定时，每隔2s由8259A的IR2产生中断，从8255A的A口采集一数据，采集的数据放在内存缓冲区BUF中。设8255A的端口地址为80H-86H,8253的端口地址为0E0H-0E6H,8259A的中断类型码为08H-0FH,端口地址为20H,21H。设计硬件连接图，对8255A和8253初始化并写出相关的主、子程序。（假设采集10个数据）,66,将8255A端口A规划为工作方式0，输入方式，端口B规划为工作方式0，输出方式；控制字为98H。因为2MHZ/0.5H