49416-00 微型计算机技术 孙德文-1

2020/6/7,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4版）孙德文章鸣嬛编著,2020/6/7,上海交通大学,2,第12章可编程定时器计数器,前言,在微机应用系统中，经常会提出这样的要求：一种是要求有一些外部实时时钟，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。实现上述要求可采用三种方法：设计数字逻辑电路来实现计数或定时要求。即由硬件电路实现的计数器/定时器，这种电路，若要改变计数/定时的要求，必须改变电路参数。通用性、灵活性差；编制一段程序，用软件来实现计数和定时的要求。这种方法通用性和灵活性都好，但要占用CPU的时间；采用可编程定时器/计数器，其定时与计数功能可由程序灵活地设定，设定后与CPU并行工作，不占用CPU的时间。,2020/6/7,上海交通大学,3,2020/6/7,上海交通大学,4,可编程定时器计数器,12.1可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理12.2可编程定时器/计数器8253-5,2020/6/7,上海交通大学,5,12.1可编程定时器/计数器的典型结构和基本工作原理,2020/6/7,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,左边的三个寄存器都是CPU可以访问的，而计数器执行单元CPU不能直接访问。1，计数初值寄存器CR用来存放计数初值，可通过程序来设定。2，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。3，控制寄存器用来控制计数器/定时器的工作方式。,2020/6/7,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,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。,2020/6/7,上海交通大学,8,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。,计数/定时器的几种工作方式：,门脉冲控制时钟输入。此时，当门脉冲GATE到来时，时钟CLK有效，进行计数操作；当门脉冲结束时，时钟无效，计数停止。用门脉冲重新启动计数器。用门脉冲停止计数器工作。单次计数。此时仅要求GATE为高电平即可。循环计数。此时，每当计数执行单元为零时，输出端OUT输出一个信号，同时又重新装入计数初值寄存器内容到计数执行单元，重复原来的计数过程，从而在OUT端上可输出周期性的脉冲信号。,2020/6/7,上海交通大学,9,2020/6/7,上海交通大学,10,12.2可编程定时器/计数器8253-5,12.2.18253-5的结构和功能12.2.28253-5的工作方式12.2.38253-5的初始化12.2.48253-5的应用举例,2020/6/7,上海交通大学,11,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”。,2020/6/7,上海交通大学,12,8253-5的引脚排列和内部结构框图,2020/6/7,上海交通大学,13,12.2.18253-5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。,2020/6/7,上海交通大学,14,每个计数通道中有三条信号线,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,2020/6/7,上海交通大学,15,每个计数通道中有四个寄存器,（1）计数初值寄存器初始化时写入该计数器的初始值；（2）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。（3）计数输出锁存器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，就锁定当前的计数值而不跟随计数。（4）控制寄存器（6位）初始化时，将控制字寄存器（8位）中对应的内容写入该寄存器。,2020/6/7,上海交通大学,16,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。,读写控制逻辑,8253-5的读写控制逻辑接受系统总线的输入信号，当端接收到低电平时，8253-5根据和端的电平，控制本器件接收CPU的访问，双向三态的数据总线缓冲器根据CPU的指令接收或发送数据。这些数据是：编程8253-5工作方式的控制字；装入各计数器的初始值；读出各计数器的当前值。用作寄存器选择的地址输入信号A1和A0决定CPU访问的对象。在PC中，8253-5内部寄存器选择如表12-1所示。,2020/6/7,上海交通大学,17,表12-182535内部寄存器地址,2020/6/7,上海交通大学,18,工作方式寄存器,工作方式寄存器（又称控制字寄存器）是只写寄存器，它接受写入的控制字。82535内部有三个控制寄存器对应计数器的工作。它决定三个计数器的工作方式，按十进制或二进制计数，并控制CPU访问这些计数器的方法。控制字中的6位作控制，2位用于选择计数器，其内容如下：控制字中各字段的含义如表12-212-5所示。,2020/6/7,上海交通大学,19,工作方式控制字,2020/6/7,上海交通大学,20,表12-2SC1，SC0计数器选择,2020/6/7,上海交通大学,21,表12-3RL1,RL0CPU读/写操作,2020/6/7,上海交通大学,22,表12-4M2M1M0工作方式选择,2020/6/7,上海交通大学,23,表12-5BCD计数方式选择,2020/6/7,上海交通大学,24,选通信号GATE的控制,82535的三个计数器是独立的16位减法计数器。计数器的工作方式由工作方式寄存器确定。计数器在编程写入计数初值后，在某些方式下计数到0后自动预置，计数器连续工作。CPU访问计数器时，必须先设定工作方式控制字中的RL1RL0位。计数器对CLK计数输入端的输入信号进行递减计数。选通信号GATE控制计数工作的进行，其功能如表12-6所示。,2020/6/7,上海交通大学,25,表12-6选通信号GATE的功能,2020/6/7,上海交通大学,26,2020/6/7,上海交通大学,27,12.2.28253-5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。,2020/6/7,上海交通大学,28,1.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。,2020/6/7,上海交通大学,29,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。,方式0,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，这就是方式0又称为计数结束中断方式名称的来由。1）方式0的工作原理当写入控制字CW后，OUT信号变为低电平。当将计数初值写入计数初值寄存器CR后，利用下一个CLK脉冲的下降沿将CR的内容装入计数执行单元CE中，再从下一个CLK脉冲的下降沿开始，CE执行减1计数过程。在计数期间输出OUT一直保持低电平，直到CE中的剩余计数值为零时才能使OUT变为高电平，并保持到重新写入计数初值或复位时为止。在此方式中，门控信号GATE用作允许或禁止计数的功能，当GATE为高电平时开放计数，当GATE为低电平时禁止计数.,2020/6/7,上海交通大学,30,方式0,2）方式0的特点和应用计数过程由软件启动。每写入一次计数初值，就启动一次计数过程。也就是说可以用写入计数初值的时刻来控制启动计数器的时刻。GATE的作用是开放计数或禁止计数。OUT由低变高表示计数过程结束，若计数初值为N，表示已出现了N+1个CLK脉冲信号，或者说已发生了N+1次事件。方式0主要用于事件计数，OUT信号可作为中断请求信号。,2020/6/7,上海交通大学,31,2020/6/7,上海交通大学,32,2.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。,2020/6/7,上海交通大学,33,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）。,方式1,在方式1中，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。1）方式1的工作原理当写入控制字CW后，OUT变为高电平，并保持该高电平状态。然后写入计数初值到CR，但此时并不装入CE中，只有当GATE端产生一个由低变为高的触发信号之后的下一个CLK时钟脉冲信号的下降沿，才将CR装入CE，同时又把OUT端变为低电平，然后计数器再开始产生单稳态的过程，对时钟脉冲信号CLK作减1计数，OUT端的电平将一直保持到CE中的数值为零时再恢复到高电平。所以，此时OUT端输出的负脉冲宽度就是计数初值个CLK脉冲周期之和。应当指出，方式1是可重触发的，即在形成单稳态脉冲过程中，若在GATE端再一次产生由低变高的触发信号，则又将CR内容装入CE，又从初始状态开始计数过程，显然这将延长OUT端上的输出的负脉冲宽度。这就是硬件可重触发单稳态方式名称的来历。,2020/6/7,上海交通大学,34,方式1,2）方式1的特点和应用计数器的启动只能由门控脉冲的上升沿产生，即只能用硬件启动计数器，不能用软件来启动计数器。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。在形成单稳态脉冲过程中，可以重触发，使OUT输出的负脉冲加宽。由于计数初值是由程序写入的，所以只要改变计数初值即可产生不同输出宽度的负脉冲，从而可以获取变宽脉冲信号。在微机实时控制系统中常用作监视时钟（WatchdogTimer）。尽管在实时微机控制系统中，程序通常是固化在ROM中的，但由于应用现场存在干扰，仍有可能使程序不按规定的流程执行，而出现所谓“飞溢”或“死机”现象，于是使过程失控。一旦发现这种情况，希望能在允许失控的时间内强迫系统重新启动，返回到正常程序的工作状态。利用8253的方式1可实现这种控制，此时当某个程序的执行时间超出原先规定的时间（即相当于方式1的单稳态负脉冲宽度），则由OUT输出的上升沿形成一个正脉冲，作为CPU的复位输入，使系统重新启动，返回到正常运行程序的入口继续过程控制程序的正常运行。,2020/6/7,上海交通大学,35,2020/6/7,上海交通大学,36,3.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。,2020/6/7,上海交通大学,37,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。,方式2,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中的CLK输入一般是周期性的脉冲序列信号。1）方式2的工作原理当写入控制字CW后，OUT输出信号变为高电平。若GATE为高电平，当写入计数初值到CR后，在下一个CLK脉冲的下降沿将CR装入CE并启动计数器工作，对CLK时钟脉冲序列作减1计数，直到CE内容减到0001H时，OUT端输出宽度为一个时钟周期的负脉冲，同时又将CR内容自动装入CE，又开始另一轮的计数过程。所以，只要CLK脉冲是周期性的脉冲序列，则OUT端将输出一个CLK脉冲周期的宽度，这就是周期性定时器方式名称的来历。若计数初值为N，启动计数器工作后，将以CLK脉冲频率进行减1计数，直到CE为1时，输出脉宽为一个CLK脉冲周期的负脉冲，此时OUT输出信号的频率为CLK信号频率的1/N，这就是N分频方式名称的来由。,2020/6/7,上海交通大学,38,方式2,在方式2中，启动计数器的方法可以由软件启动，也可以由硬件启动。软件启动过程是由装入计数初值的程序实现的，而硬件启动过程则是由外部输入到GATE端的一个上升沿脉冲信号实现的，此时GATE在为低电平时停止计数过程。2）方式2的特点和应用在方式2的工作过程中，CR内容能自动地、重复地装入到CE中，所以只要CLK是周期性的脉冲序列，在OUT端上就能连续地输出周期性分频信号。方式2的计数器既可软件启动又可硬件启动。对于某个频率CLK脉冲信号的前提下，改变计数初值，即可获得不同速率的OUT输出信号，这就是速率发生器名称的来历。OUT输出的正脉冲宽度为（计数初值1）个CLK脉冲周期之和，而负脉冲宽度均为一个CLK脉冲的周期。方式2主要应用是作为分频器和时基信号，它可方便地从系统时钟PCLK中获得符合某种频率要求的标准信号，供系统使用,2020/6/7,上海交通大学,39,2020/6/7,上海交通大学,40,4.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。,2020/6/7,上海交通大学,41,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。,方式3,方式3的操作方式除OUT输出方波之外，和方式2相似。当计数初值为偶数时，OUT端将输出对称的方波，当计数初值为奇数时，OUT端将输出近似对称的方波，此时OUT输出信号的低电平持续期比高电平持续期少一个CLK脉冲周期。方波的重复周期是计数初值个CLK脉冲周期之和。,2020/6/7,上海交通大学,42,方式3,1）方式3的工作原理当GATE端加高电平时，写入控制字CW和计数初值后，OUT输出为高电平，经过一个CLK时钟脉冲开始减法计数过程。当CR中的初值N为偶数时，减法计数过程变为减2计数，即每来一个CLK脉冲，CE内容减2，则经过N/2个CLK脉冲后，CE就为零，使OUT输出为低电平，同时又将CR内容装入CE，并继续减2计数过程，又经过N/2个CLK脉冲后，CE又为零，使OUT输出又变为高电平。如此重复上述过程，在OUT端上就输出对称方波。当CR中的初值N为奇数时，当OUT输出由低变为高时，CR内容先减1后再装入CE中，然后对CLK脉冲实行减2计数，直到CE为零时输出OUT不立即变低，而在经过一个CLK脉冲后才变为低电平，此时OUT保持高电平的时间为（N-1）/2+1个CLK脉冲周期之和；当OUT输出由高变低时，CR内容减1后再装入CE中，然后对CLK脉冲进行减2计数，直到CE为零时立即使OUT输出变为高电平，所以OUT保持低电平的时间就为(N-1)/2个CLK脉冲周期之和。重复上述过程，在OUT端输出的波形就近似为方波。,2020/6/7,上海交通大学,43,方式3,2）方式3的特点和应用方式3中的计数过程是CE内容减2。在方式3的工作过程中，CR或CR1的内容能自动装入CE中，所以只要CLK是周期性脉冲序列，则OUT端将连续输出方波信号。计数器启动过程也有软件启动和硬件启动两种。改变计数初值，OUT端将输出不同频率的方波，从而实现一个方波发生器的输出要求。方式3主要应用是作为方波脉冲发生器和波特率发生器。在串行通信中所需的时钟信号可用8253的方式3来提供，由于它是决定串行通信中数据传送速率之一的波特率的高低，所以方式3又称为波特率发生器。,2020/6/7,上海交通大学,44,2020/6/7,上海交通大学,45,5.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。,方式4,这种方式和方式0有些相似。当写入方式控制字CW后，OUT端输出高电平。然后，在写入计数初值后的一个CLK脉冲开始减1计数，直到CE为零时，使OUT输出变为低电平，当持续一个CLK脉冲周期后又恢复到高电平。所以，此方式中，计数过程的启动是由输出指令对CR设置计数初值时被“触发”的，并且只有再次将初值写入CR操作时才会启动另一次计数过程。如果计数初值为N，则必须经过N+1个CLK脉冲周期(从写入计数初值N的-WE信号后沿开始计算)，才在OUT端产生一个CLK脉冲周期宽度的选通负脉冲输出。在方式4中，GATE端作为允许计数或禁止计数的控制端，当GATE为高电平时允许计数，当GATE为低电平时禁止计数。如果计数初值为两个字节的数值，则在写入第一字节数据时，计数器不会启动，只有当写入第二字节数据时，才启动计数器工作。也就是说，此时只有在写入第二字节时才起“触发”作用。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。,2020/6/7,上海交通大学,46,2020/6/7,上海交通大学,47,6.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。,方式5,方式5与方式1有些相似，只是此时当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。当写入控制字CW后，OUT变为高电平，然后写入计数初值到CR后，OUT仍然维持在高电平，仅在GATE由低变高之后的下一个CLK脉冲的下降沿才将CR装入CE，并启动计数器开始对CLK脉冲计数，直到CE为零时，OUT端输出一个宽度为CLK周期的负脉冲，并且又将OUT变为高电平。所以，方式5是由GATE的上升沿触发计数器开始计数操作的。在方式5计数过程中的任何时刻均可写入新的计数初值到CR，但暂不影响正在进行的计数过程。只有当GATE端又出现触发信号后，才将新CR的装入CE并开始新一轮的计数过程。方式5与方式1相比，两者均为硬件触发启动计数器工作方式，但在OUT端输出的负脉冲宽度不一样，方式1的负脉冲宽度为计数初值个CLK脉冲周期之和，而方式5的输出负脉冲宽度仅为一个CLK脉冲周期。6种工作方式的时序波形图如图12-3所示（注意，写入控制字的信号未画出）。,2020/6/7,上海交通大学,48,2020/6/7,上海交通大学,49,6种工作方式的时序波形图,2020/6/7,上海交通大学,50,12.2.38253-5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。,初始化,1.写入方式控制字使用任一计数器通道，首先要向该通道写入方式控制字，以确定该通道的工作方式。注意，虽然三个通道用的控制字端口地址是相同的，但三个控制字写入后却存入通道对应的控制寄存器中。2.写入计数初始值某个计数器在写入了方式控制字后，任何时候都可以按RL1RL0的规定写入计数初始值，对某一计数器的写入次序是必须严格遵守的，但是在符合次序情况下，允许在中间穿插着对别的计数器的读写操作。当RL1RL0=01时，只写入低8位，则高位自动置0；当RL1RL0=10时，只写入高8位，则低位自动置0；当RL1RL0=11时，写入16位，先写低位，后写高位。写入计数初始值时，还需注意的是：如果在方式控制字中的BCD位为1，即为BCD计数，但在写入指令中还必须写成十六进制数表示的BCD数，例如计数初值为50，采用BCD计数，则指令中的50必须写为50H。下面举一个初始化的例子来说明上述过程。,2020/6/7,上海交通大学,51,例12-1写出初始化程序段,例12-1要求计数器0工作于方式3，输出方波的重复频率为2KHz，计数脉冲输入为2.5MHz，采用BCD计数，试写出初始化程序段。计算计数初始值：TC=2.5MHz/2KHz=1250方式控制字为00110111=37H，即计数器0，写16位，方式3,BCD计数。设8253的端口地址为80H，81H，82H，83H，则初值化程序段为：MOVAL，37H；写入方式控制字OUT83H，ALMOVAL，50H；写入计数初始值低8位OUT80H，ALMOVAL，12H；写入计数初始值高8位OUT80H，AL,2020/6/7,上海交通大学,52,3.读计数值,3.读计数值在计数进行过程中，由CPU读出当前的计数值有时是有用的。在动态读计数值时可以有两种办法。（1）以普通对计数器端口读的方法取得当前计数值按工作方式控制字中RL1RL0位的规定，可以读出指定字节的计数值。考虑到计数器正在进行计数，可能会使从计数器直接读出的数值不稳定。为此，在这种直接读出方法使用时，可以用GATE无效或阻断时钟输入等方法，使计数器暂停计数，保证CPU读到稳定的数值。由于8253内部逻辑安排，按RL1RL0的规定读完全部规定字节是绝对必要的，如果规定要读两个字节，那么必须在读出两个字节后，计数器才能继续正确地计数。（2）锁存计数器的当前计数值用一个方式控制字，其中SL1SL0指定要读的计数器通道号，RL1RL0=00，使这个方式控制字成为一个软件命令，方式字的其余各位内容可以不考虑。这个命令一写入后，就立即把当前计数值锁存到锁存寄存器，而计数器可以继续工作。此后，CPU通过和上面一样的办法读出计数值，即先用方式控制字规定读取的方式，然后再读计数值，但由于这是从锁存寄存器中读取的，所以是一个稳定的值。这种方法唯一的限定也是必须读完规定的字节数。,2020/6/7,上海交通大学,53,12.2.482535的应用举例,例12-2用82535监视一个生产流水线使用82535监视一个生产流水线，每通过50个工件，扬声器响5秒钟，频率为2000Hz（1）硬件连接该设备的示意图如图12-4所示，图中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8253-5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8253-5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。,2020/6/7,上海交通大学,54,2020/6/7,上海交通大学,55,用8253-5监视一个生产流水线,本例中，通道0计数器工作于方式2，通道1计数器工作于方式3，通道1的门控信号GATE1由8255A的PA0控制，输出方波信号经驱动、滤波后送扬声器。（2）控制字设置通道0计数器工作于方式2，采用BCD计数，因计数初值为50，采用RL1RL0=01（读/写计数器的低8位），则工作方式控制字为00010101。通道1计数器工作于方式3，CLK1接2.5MHz时钟，要求产生2000Hz的方波，则计数初值应为2.5*106/2000=1250，采用RL1RL0=11（先读/写低8位，后读/写高8位），BCD计数。则工作方式字为01110111。设通道0的地址为40H，通道1的地址为41H，控制口地址为43H，8255A的口地址为80H83H。,2020/6/7,上海交通大学,56,2020/6/7,上海交通大学,57,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。,2020/6/7,上海交通大学,58,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,2020/6/7,上海交通大学,59,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,2020/6/7,上海交通大学,60,例12-3：在PC机中的应用,8253-5在IBM-PC机中的应用,在IBM-PC机的系统板上使用一片8253-5，它构成了系统所需的定时逻辑。此时8253-5中的三个计数器均用作为系统所需的定时信号。每个计数器的CLK引脚的时钟脉冲频率均为1.1931816MHz，它是外设时钟PCLK经二分频后产生的。图12-5就是在IBM-PC机中的逻辑图。,2020/6/7,上海交通大学,61,2020/6/7,上海交通大学,62,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）。,2020/6/7,上海交通大学,63,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。,2020/6/7,上海交通大学,64,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,2020/6/7,上海交通大学,65,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,2020/6/7,上海交通大学,66,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,例12-4三个计数通道组合应用,例12-4三个计数通道组合应用有一8253-5应用电路如图12-6所示，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。,2020/6/7,上海交通大学,67,2020/6/7,上海交通大学,68,4.三个计数通道组合应用,例12-43个计数通道组合应用,解题分析：（1）从图12-6可见通道0，2的时钟CLK0和CLK2是固定的时钟，即时钟源输出CLK频率为2.5MHz，周期为T=400ns即0.4s。通道2的工作方式为方式3，计数初值为2000，输出为对称方波，周期T2=2000T=800s。通道2的输出经反相器后作为通道1的CLK1，通道1的工作方式为方式1，计数初值为500，输出波形为单个负脉冲，宽度T1=500T2=5002000T=400000s=400ms。通道1的输出经反相器后又作为通道0的门控输入GATE0，通道0的工作方式为方式2，计数初值为1000，输出波形为连续负脉冲，脉冲重复周期T0=1000T=10000.4s=400s。通道0的输出负脉冲的持续时间为GATE0保持为高电平的时间即T1=400ms。由此得最终输出OUT为OUT0的反相波形，其重复周期T=400s，波形持续时间T1=400ms。波形图如图12-7所示。,2020/6/7,上海交通大学,69,2020/6/7,上海交通大学,70,3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。,2020/6/7,上海交通大学,71,三个计数通道组合应用,2020/6/7,上海交通大学,72,三个计数通道组合应用,MOVAL，00110101B；计数通道0为方式2OUT83H，ALMOVAL，00H；通道0写入计数初值OUT80H，ALMOVAL，10HOUT80H，ALMOVAL，01110011B;计数通道1为方式1OUT83H，ALMOVAL，00H;通道1写入计数初值OUT81H，AL,2020/6/7,上海交通大学,73,三个计数通道组合应用,MOVAL，05HOUT81H，ALMOVAL，10110111B;计数通道2为方式3OUT83H，ALMOVAL，00H;通道3写入计数初值OUT82H,ALMOVAL，20HOUT82H，AL,2020/6/7,上海交通大学,74,例12-5.8253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。,2020/6/7,上海交通大学,75,用8253组成的采样周期发生器,2020/6/7,上海交通大学,76,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1,2020/6/7,上海交通大学,77,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,2020/6/7,上海交通大学,78,2020/6/7,上海交通大学,79,2020/6/7,上海交通大学,80,2020/6/7,上海交通大学,81,2020/6/7,上海交通大学,82,2020/6/7,上海交通大学,83,2020/6/7,上海交通大学,84,2020/6/7,上海交通大学,85,2020/6/7,上海交通大学,86,2020/6/7,上海交通大学,87,习题12,12.1说明8253-5的方式2与方式3的工作特点。12.2说明8253-5的方式1与方式5的工作特点。12.38253-5在写入计数初值时，二进制计数和十进制计数有无区别？若有，有何区别？12.4定时器8253-5通道0按方式3（方波发生器）工作，时钟CLK0的频率为1MHz，要求输出方波的频率为40kHz，此时写入的计数初值应为多少？输出方波的“1”和“0”各占多少时间。12.5定时器8253-5输入时钟频率为1MHz，并设定为按BCD码计数，若写入的计数初值为0080H，则该通道定时时间是多少？12.6试编程，将8253-5计数器0设置为模式1，计数初值为3000H，计数器1设置为模式2，计数初值为2010H；计数器2设置为模式4，计数初值为4030H。,2020/6/7,上海交通大学,88,12.7,12.78253-5的计数通道0连接如习习图12-1，试回答：（1）计数通道0工作于何种工作方式，并写出工作方式名称。（2）写出计数通道0的计数初值（要列出计算式）。,2020/6/7,上海交通大学,89,12.8,12.8若用8253-5计数器对设备的转轴的旋转速度进行测试，接口电路如习图12-2所示。从图可知，若与轴相连的转盘上均匀地钻有每圈50个孔，当轴旋转时，通过光电转换，每通过一个小孔，产生一个正脉冲，当轴旋转一圈，就会有50个脉冲通过CLK输入8253计数器进行减法计数，若假设此转轴的转速范围在501000r/s，并设8253-5的端口地址为84H87H。（1）若在定时时间T内测得已转换过的脉冲个数为n,求转轴的转速（单位为r/s）。（2）若用计数器0对脉冲计数，用计数器1作为定时器，设它的CLK1，频率为200kHz，用定时100ms来计数。写出计数器0、1的工作方式控制字的计数初值，并注释，写出8253-5的初始化程序。,2020/6/7,上海交通大学,90,图12-2,2020/6/7,上海交通大学,91,12.9,12.9习图12-3为采用8253-5产生定时中断信号，送8259A的IR2，已知fCLK=1MHz要求每隔1h发出一个中断请求，IR2的中断类型号为0AH，中断服务程序的入口地址为INTER，8253-5的端口地址为180H183H，试编制8253-5的初始化程序，并把中断服务程序的人口地址送入中断向量表。,2020/6/7,上海交通大学,92,12.11，12.12,12.11设8253-5与8086相连，8253-5的时钟频率为2MHz，其口地址为340H343H，通道0工作于定时方式，要求每20ms向8086发出一中断请求信号，通道1要求输出频率为1000Hz的方波，请编写初始化程序。12.128