微机技术3版PPT第7章10 7版

2020/6/6,上海交通大学,1,面向21世纪课程教材普通高等教育“十一五”国家级规划教材,微型计算机技术WeixinJisunjiJishu（第3版）孙德文编著,2020/6/6,上海交通大学,2,第7章可编程定时器计数器,2020/6/6,上海交通大学,3,可编程定时器计数器,7.1可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理7.2可编程定时器/计数器8253-5,2020/6/6,上海交通大学,4,7.1可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理,2020/6/6,上海交通大学,5,可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理,16位计数初值寄存器CR用来存放计数初值，可通过程序来设定。计数执行单元CE是一个16位减1计数器，它的初值便是计数初值寄存器的内容，它只对CLK脉冲计数，一旦计数器被启动后，每出现一CLK脉冲，计数执行单元中的计数值减1，当减为零时，通过OUT输出指示信号，表明计数执行单元已为零。,2020/6/6,上海交通大学,6,可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理,当CLK是一个周期性时钟信号时，计数器为定时器功能；当CLK是一个非周期性事件计数信号时，此时呈计数器功能。,2020/6/6,上海交通大学,7,可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理,计数输出锁存器OL通常跟随计数执行单元的内容而变化，当接收到CPU发来的锁存命令时，就锁存当前的计数值而不跟随计数执行单元变化，直到CPU从中读取锁存值后，才恢复到跟随计数执行单元变化的状态。GATE是控制输入端，它有多种控制作用，如允许/禁止计数、启动/停止计数。,2020/6/6,上海交通大学,8,7.2可编程定时器/计数器8253-5,7.2.18253-5的结构和功能7.2.28253-5的工作方式7.2.38253-5的初始化7.2.48253-5的应用举例,2020/6/6,上海交通大学,9,可编程定时器/计数器8253-5（PIT）,在微机应用系统中，一种是要求一些外部实时时钟，以实现延时控制或定时；另一种是要求能对外部事件计数的计数器。8253-5PIT（ProgrammableIntervalTimer）就是一种可编程定时器/计数器芯片，又称为“可编程间隔定时器”。,2020/6/6,上海交通大学,10,-的引脚排列和内部结构框图,2020/6/6,上海交通大学,11,7.2.18253-5的结构和功能,8253-5具有三个独立的16位计数器，它可用程序设置成多种工作方式，按十进制或二进制计数，最高计数速率可达2.6MHz。,2020/6/6,上海交通大学,12,三条信号线,计数输入CLK用于输入定时基准脉冲或计数脉冲；输出信号OUT以相应的电平指示计数的完成，或输出脉冲波形；选通输入（门控输入）GATE用于启动或禁止计数器的操作，以使计数器和计测对象同步,2020/6/6,上海交通大学,13,三个寄存器,控制寄存器初始化时，将控制字寄存器中对应的内容写入该寄存器；计数初值寄存器初始化时写入该计数器的初始值；减法计数寄存器计数初值由计数初值寄存器送入减法计数寄存器，当计数输入端输入一个计数脉冲时，减法计数寄存器内容减1，当减到零时，输出端输出相应信号表示计数结束。,2020/6/6,上海交通大学,14,控制字寄存器,控制字寄存器(又称工作方式寄存器）是只写寄存器，它接受写入的控制字,根据最高二位代码,将后六位内容写入对应通道的控制寄存器。三个控制寄存器控制对应通道计数器的工作。8253-5的三个通道计数器是独立的16位减法计数器。,2020/6/6,上海交通大学,15,7.2.28253-5的工作方式,在任何一种方式下，都必须先向8253写入控制字，控制字还起复位作用，它使OUT端变为工作方式中规定的状态和对计数初值寄存器CR清零；然后再写入计数初值到CR中，其最大值为0000H。,2020/6/6,上海交通大学,16,1.方式0,方式0计数结束中断方式（InterruptonTetminalCount）方式0是典型的事件计数用法，CLK端作为事件计数输入信号，当计数执行单元CE为零时，OUT端变为高电平，它可作为中断请求信号。方式0的时序波形见图。,2020/6/6,上海交通大学,17,方式0的特点和应用,（1）计数过程由软件启动。（2）GATE的作用是开放计数或禁止计数。（3）OUT端由低变高表示计数过程结束。,2020/6/6,上海交通大学,18,2.方式1,方式1硬件可重触发单稳态方式（HardwareRetriggerableOne-Shot）计数器相当于一个可编程的单稳态电路，触发输入为GATE信号，由GATE的上升沿触发计数器工作。,2020/6/6,上海交通大学,19,方式1的特点和应用,（1）计数器的启动只能由门控脉冲的上升沿产生，即只能用硬件启动。（2）OUT输出为一个单稳态负脉冲，其脉宽为计数初值个CLK时钟脉冲的周期之和。（3）在形成单稳态脉冲过程中，可以重触发。（4）在微机实时控制系统中常用作监视时钟（WatchdogTimer）。,2020/6/6,上海交通大学,20,3.方式2,方式2速率发生器（RateGenenator）方式2能产生周期性的定时信号，称为速率发生器，又称为N分频方式和周期性定时器方式。方式2的时序波形见图。,2020/6/6,上海交通大学,21,方式2的特点和应用,（1）CR内容能自动地、重复地装入到CE中，OUT端上就能连续地输出周期性分频信号。（2）既可软件启动，又可硬件启动。（3）改变计数初值，即可获得不同速率的OUT输出信号。（4）负脉冲宽度均为一个CLK脉冲的周期。（5）主要应用作为分频器和时基信号。,2020/6/6,上海交通大学,22,4.方式3,方式3方波方式（SquareWareMode）方式3的操作方式除OUT输出方波之外，和方式2相似。方波的重复周期是计数初值个CLK脉冲周期之和。方式3的时序波形见图。,2020/6/6,上海交通大学,23,方式3的特点和应用,（1）方式3的计数过程是CE内容减2。（2）软件启动和硬件启动两种。（3）改变计数初值，OUT端将输出不同频率。（4）主要应用作为方波发生器和波特率发生器。,2020/6/6,上海交通大学,24,5.方式4,方式4软件触发选通方式（SoftwareTriggeredstrobe）与方式0比较，主要区别是OUT端输出的波形不同，在方式0中是计数器为0时输出一个高电平，但在方式4中是输出一个CLK脉冲周期宽度的负脉冲。其次是计数期间的输出极性相反，方式0是低电平输出，方式4是高电平输出。,2020/6/6,上海交通大学,25,6.方式5,方式5硬件触发选通方式（HardwareTriggeredStrobe）方式5和方式1有些相似。CE到零时OUT端产生宽度为1个CLK脉冲周期的负脉冲选通输出信号。,2020/6/6,上海交通大学,26,种工作方式的时序波形图,2020/6/6,上海交通大学,27,7.2.38253-5的初始化,1.写入方式控制字三个通道用的控制字端口地址是相同的，三个控制字写入后却存入通道对应的寄存器中。2.写入计数初始值3.读计数值在动态读计数值时可以有两种方法：（1）以普通对计数器端口读的方法取得当前计数值。（2）锁存计数器的当前计数值。,选通信号GATE的功能,2020/6/6,上海交通大学,28,2020/6/6,上海交通大学,29,用8253-5监视一个生产流水线,2020/6/6,上海交通大学,30,用8253-5监视一个生产流水线,工件从光源与光敏电阻之间通过时，在晶体管的发射极上会产生一个脉冲，此脉冲作为82535通道0计数器的计数输入CLK0，当通道0计数满50后，由OUT0输出负脉冲，经反相后作为8259A的一个中断请求信号，在中断服务程序中，启动82535通道1计数器工作，由OUT1连续输出2000Hz的方波，持续5秒钟后停止输出。,2020/6/6,上海交通大学,31,用8253-5监视一个生产流水线,主程序为：MOVAL，15H;通道初始化OUT43H，AL;MOVAL，50H;计数初值OUT40H，ALSTI;开中断LOP：HLT;等待中断JMPLOP中断服务程序为：MOVAL，01H；通道1的GATE1置1，启动计数OUT80H，AL,2020/6/6,上海交通大学,32,用8253-5监视一个生产流水线,MOVAL，77H；通道1初始化OUT43H，ALMOVAL，50H；计数初值OUT41H，ALMOVAL，12HOUT41H，ALCALLDL5S;延时5秒MOVAL，00H；通道1的GATE1置0，停止计数OUT80H，ALIRET,2020/6/6,上海交通大学,33,2.在PC机中的应用,2020/6/6,上海交通大学,34,在PC机中的应用,1.工作原理分析计数器0用来产生实时日时钟信号，工作于方式3，计数初值为0，采用二进制计数方式，输出端OUT0作为中断请求信号IRQ0。计数器1用来产生动态存储器刷新操作的定时控制信号。它工作于方式2，计数初值为18，OUT1端输出一个负脉冲序列，其脉冲周期约为181.1931816MHz15.08（s）。,2020/6/6,上海交通大学,35,在PC机中的应用,计数器2用于为系统中的扬声器发声时提供一个约为900Hz的方波信号。它也工作于方式3，计数初值为0533H（1331），GATE2接入一个来自系统板上8255A的PB0，作为扬声器发声时间的控制信号。,2020/6/6,上海交通大学,36,在PC机中的应用,2.8253的初始化程序段对计数器0的初始化程序：MOVAL，00110110B;写入计数器0的控制;CW=00110110B表示选择计数器0、；双字节写、方式3和二进制计数OUT43H，ALMOVAL，0；计数初值为65536，先写入低8位字节到CRL，;后写入高8位字节到CRHOUT40H，ALOUT40H，AL,2020/6/6,上海交通大学,37,在PC机中的应用,对计数器1的初始化程序：MOVAL,01010100B；写入计数器1的控制字;CW=01010100B;表示选择计数器1的控制寄存器，；只写入低位字节，方式2和;二进制计数OUT43H，ALMOVAL，18;计数初值写入CRL中OUT41H，AL,2020/6/6,上海交通大学,38,在PC机中的应用,对计数器2的初始化程序：MOVAL，10110110B；写入计数器2的控制字，;CW=10110110B表示选择计数器2；的控制寄存器，双字节写、方式3和二进制计数OUT43H，ALMOVAX，0533H；计数初值0533H依次写入CR中OUT42H，ALMOVAL，AHOUT42H，ALINAL，61H；完成对8255APB0=PB1=1的设置，控制扬声器发声，；8255APB口的端口地址为061HMOVAH，ALORAL，03HOUT61H，AL,2020/6/6,上海交通大学,39,3.8253在实时控制系统中的应用,将8253的两个计数器串联起来，使其中的一个计数器作为定时器，当分频器使用，将其OUT输出信号作为另一个计数器的CLK脉冲信号；而另一计数器只起计数作用，其OUT输出端作为中断请求信号。,2020/6/6,上海交通大学,40,用8253组成的采样周期发生器,2020/6/6,上海交通大学,41,在实时控制系统中的应用,MOVDX，233H；写入计数器0的控制字MOVAL，00010100BOUTDX，ALMOVAL，230H；计数初值写入CRL，并启动计数器MOVAL，00HOUTDX，ALMOVDX，233H；写入计数器1的控制字MOVAL，01110110BOUTDX，ALMOVDX，231H；写入计数初值到CR，并启动计数器1,2020/6/6,上海交通大学,42,在实时控制系统中的应用,MOVAL，BYTEPTRTIMEOUTDX，ALMOVAL，BYTEPTRTIME+1OUTDX，ALMOVDI，28H；存中断处理程序首地址偏移量到中断向量表MOVAX，OFFSETRTIMECLDSTOSWMOVAX，SEGRTIME；存中断处理程序首地址的段基值到中断向量表STOSW,2020/6/6,上海交通大学,43,4.三个计数通道组合应用,2020/6/6,上海交通大学,44,3个计数通道组合应用,三个计数通道分别设置为：通道0方式2，计数初值为1000；通道1方式1，计数初值为500；通道2方式3，计数初值为2000。外接时钟为2.5MHz。试画出三个通道的CLK、GATE及OUT的波形（在开关K打到+5V后）计算OUT脉冲的重复周期和波形的持续时间，并写出初始化程序。,2020/6/6,上海交通大学,45,三个计数通道组合应用,2020/6/6,上海交通大学,46,三个