可编程接口芯片

1、5.4 可编程定时计数器接口芯片可编程定时计数器接口芯片8253一、功能一、功能 INTEL8253是一个可编程定时计数器是一个可编程定时计数器芯片。芯片。8253内部有内部有3个独立的个独立的16位定时计位定时计数器通道。计数器可按照二进制或十进制数器通道。计数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时范围可在计数，计数和定时范围可在165535之间之间改变，每个通道有改变，每个通道有6种工作方式，计数频率种工作方式，计数频率可高达可高达2MHz以上。以上。二、二、8253的内部结构的内部结构 计数通道计数通道 数据总线数据总线缓冲器缓冲器 读写控读写控制电路制电路 通道控制通道控制寄存器寄存器

2、 1、四个端口、四个端口计数器计数器0计数器计数器1计数器计数器2控制控制端口端口16位计数器GATECLKOUT 2、每个计数端口有三根线与外界联系、每个计数端口有三根线与外界联系CLK：计数器脉冲输入：计数器脉冲输入GATE：门控信号：门控信号OUT：计数器输出：计数器输出计数器计数器CLKGATEOUT三、三、 8253的管脚分配与的管脚分配与80868086接口接口 通道管脚数据线通道选择控制线 1、管脚定义、管脚定义 2、接口四、四、 8253的编程的编程 8253只有一个控制字，只有一个控制字，8253的一个方式的一个方式控制字只决定一个计数通道的工作模式。控制字只决定一个计数通道

3、的工作模式。8253的控制字格式如图所示。共分为的控制字格式如图所示。共分为4部分，部分，通道选择、计数器读通道选择、计数器读/写方式、工作方式和计写方式、工作方式和计数码的选择。数码的选择。 、计数器选择（、计数器选择（SC1、SC0） SC1 SC0对应的通道0 0通道0 0 1 通道11 0通道21 1不用 、计数器读、计数器读/写方式（写方式（RLl、RL0） RL1 RL0通道读写操作0 0计数器锁存0 1 只读写低八位字节1 0只读写高八位字节1 1读写16位STB计数器计数器L计数器计数器H 、工作方式选择（、工作方式选择（M2、M1、M0） M2 M1 M0工作方式选择0 0

4、0工作方式00 0 1工作方式1X 1 0工作方式2X 1 1工作方式31 0 0工作方式41 0 1工作方式5 、计数码选择（、计数码选择（BCD） BCD计数制式选择0二进制计数制1BCD计数制五、 8253的工作方式1、方式、方式0计数结束产生中断方式计数结束产生中断方式 abcPC7|PC0CLK0OUT0GATE0+5V1Hz中断申请信号送家用电器220V8255A8253时间常数时间常数(秒秒)3840H(秒秒)相应的程序段如下：相应的程序段如下：mov al,10011010B；置；置8255A方式控制字方式控制字out 8255控制口，控制口，almov al,00h；8255

5、A置位置位/复位控制字复位控制字,使使PC00out 8255控制口，控制口，almov al,30h；置；置8253通道通道0方式控制字方式控制字out 8253控制口，控制口，almov al，40H；置；置8253通道通道0时间常数时间常数out 通道通道0端口，端口，almov al，38Hout 通道通道0端口，端口，al中断程序中有关程序段如下：中断程序中有关程序段如下：mov al,00000001B；8255置位置位/复位控制字，使复位控制字，使PC01out 8255控制口，控制口，al4 3600144002 2、方式、方式1 1可编程序的单独负脉冲可编程序的单独负脉冲 a

6、bcd 3 3 、方式、方式2 2速率发生器速率发生器方式方式2的特点如下：的特点如下：a、 GATE门为门为1，计数器才能工作，对，计数器才能工作，对CLK端上的脉冲进端上的脉冲进行计数；行计数；b、 当计数器当计数器“减减”计数到计数到1时，输出端由高变低，再经过时，输出端由高变低，再经过一个一个CLK周期，即计数器计数到周期，即计数器计数到0时，输出端时，输出端OUT又跳又跳变为高。所以方式变为高。所以方式2输出周期性负脉冲信号，其宽度固定输出周期性负脉冲信号，其宽度固定为一个为一个CLK周期；周期；c、 当计数器的值减为当计数器的值减为0时，自动重新装入计数初值，实现时，自动重新装入计

7、数初值，实现循环计数。循环计数。abc4 4、方式、方式3 3方波发生器方波发生器 方式方式2 2虽然可以作分频电路，但其输出是虽然可以作分频电路，但其输出是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3 3 8253的通道0，实时中断。用于产生固定频率的时钟节拍，故设定工作在方式3，初值为0，所以从OUT0管脚的输出方波频率为1.19MHz/216 =18.2Hz，通道0的控制字为36H； 8253的通道l，动态RAM刷新。用于固定频率的刷新信号，故设定工作在方式2，计数值为12H18，速率输出频率为1.19M/1866.1kHz，即定时时间为15.13s，通道1的控制字

8、为54H； 8253的通道2，用于产生频率信号。故取工作在方式3，计数值为6A4H1190，方波输出频率为1.19MHz/11901kHz。此信号频率决定扬声器的音调，通道2的控制宇为0B6H。 8253的通道0，实时中断。用于产生固定频率的时钟节拍，故设定工作在方式3，初值为0，所以从OUT0管脚的输出方波频率为1.19MHz/216 =18.2Hz，通道0的控制字为36H； 8253的通道l，动态RAM刷新。用于固定频率的刷新信号，故设定工作在方式2，计数值为12H18，速率输出频率为1.19M/1866.1kHz，即定时时间为15.13s，通道1的控制字为54H； 8253的通道2，用于

9、产生频率信号。故取工作在方式3，计数值为6A4H1190，方波输出频率为1.19MHz/11901kHz。此信号频率决定扬声器的音调，通道2的控制宇为0B6H。方式方式4软件触发方式软件触发方式 软件触发方式实际上就是软件触发方式实际上就是CPU通过指令触发通过指令触发一个选通信号给外部设备，选通信号在触发后设一个选通信号给外部设备，选通信号在触发后设定时间点上发出。定时间点上发出。 方式方式4在工作过程中有以下特点：在工作过程中有以下特点：abOUT0GATE0CLK05V8253通道0DCPSDRDQ送家用电器+5V220VC R5V 6 6、方式、方式5 5硬件触发方式硬件触发方式 这种

10、工作方式同方式这种工作方式同方式4 4很相似，当控制字写入很相似，当控制字写入控制寄存器后，输出端控制寄存器后，输出端OUTOUT变高。同方式变高。同方式4 4不同不同的一点是当计数值写入通道计数器后，通道并的一点是当计数值写入通道计数器后，通道并未被触发，也就是计数器并不立即开始计数。未被触发，也就是计数器并不立即开始计数。只有当只有当GATEGATE信号的上升沿触发通道后，通道计信号的上升沿触发通道后，通道计数器才开始计数。数器才开始计数。 方式方式5 5硬件触发方式硬件触发方式OUT0GATE0CLK08253通道0DCPSDRDQ送家用电器+5V220VC R5V5V 8253的工作方

11、式小结l 8253 8253的六种工作方式可归为两类，一个是充的六种工作方式可归为两类，一个是充当频率发生器，另一类主要是作计数器来使用。当频率发生器，另一类主要是作计数器来使用。下面我们就从这个角度来讨论总结下面我们就从这个角度来讨论总结OUTOUT和和GATEGATE门的作用。门的作用。 l与频率发生器有关的工作方式与频率发生器有关的工作方式82538253有两种方式与频率发生器有关，即方式有两种方式与频率发生器有关，即方式2 2和发生和发生3 3。l对对OUTOUT端，方式端，方式2 2提供给用户的是负脉冲，方式提供给用户的是负脉冲，方式3 3提供给用户提供给用户的是方波。的是方波。l在

12、这个两种方式下，在这个两种方式下，GATEGATE信号要始终保持为高。信号要始终保持为高。l与计数器有关的工作方式与计数器有关的工作方式 对于计数器类，有方式对于计数器类，有方式0 0、1 1和方式和方式4 4、5 5。启动计数器的方式。启动计数器的方式有两种。有两种。l一种是一种是CPUCPU把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，我把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，我们可以称之为软件启动方式，在这种启动方式下，们可以称之为软件启动方式，在这种启动方式下，GATEGATE要始终要始终保持为高电平，所以方式保持为高电平，所以方式0 0和方式和方式4 4可以称为可以称为软件启动方式

13、软件启动方式。l另一种是另一种是硬件启动计数器硬件启动计数器，即，即CPUCPU把时间常数写入计数器后，即把时间常数写入计数器后，即使使GATEGATE为高电平，计数器并不工作。只有为高电平，计数器并不工作。只有GATEGATE发生跳变，其上发生跳变，其上升沿启动计数器工作，升沿启动计数器工作， 所以方式所以方式1 1和方式和方式5 5就可以称为硬件启动方式就可以称为硬件启动方式六、 8253应用举例 例例1 1：现有一个高精密晶体振荡电路，输出现有一个高精密晶体振荡电路，输出信号是脉冲波，频率为信号是脉冲波，频率为1MHz1MHz。要求利用。要求利用82538253做做一个秒信号发生器，其输

14、出接一发光二极管，一个秒信号发生器，其输出接一发光二极管，以以0.50.5秒点亮，秒点亮，0.50.5秒熄灭的方式闪烁指示。设秒熄灭的方式闪烁指示。设82538253的通道地址为的通道地址为80H80H86H86H（偶地址）（偶地址）解：解：1 1、时间常数计算、时间常数计算 这个例子要求用这个例子要求用82538253作一个分频电路，而且作一个分频电路，而且其输出应该是方波，否则发光二极管不可能等其输出应该是方波，否则发光二极管不可能等间隔闪烁指示。频率为间隔闪烁指示。频率为1MHz1MHz信号的周期为信号的周期为1 1微妙，微妙，而而1Hz1Hz信号的周期为信号的周期为1 1秒，所以分频系

15、数秒，所以分频系数N N可按下可按下式进行计算：式进行计算： 11000000100000011SSNSS 由于由于82538253一个通道最大的计数值是一个通道最大的计数值是6553665536，所以对于，所以对于N N10000001000000这样的大数，一个通道是不可能完成上述分频这样的大数，一个通道是不可能完成上述分频要求的。由于要求的。由于 即取两个计数器，采用级联方式。即取两个计数器，采用级联方式。 2 2、电路、电路1210000001000 1000NNNOUT0GATE0CLK01MHz8253通道05VOUT1GATE1CLK11KHz8253通道1 3、工作方式选择、工

16、作方式选择 由于通道由于通道1 1要输出方波信号推动发光二极管，所以要输出方波信号推动发光二极管，所以通道通道1 1应选工作方式应选工作方式3 3。对于通道。对于通道0 0，只要能起分频作，只要能起分频作用就行，对输出波形不做要求，所以方式用就行，对输出波形不做要求，所以方式2 2和方式和方式3 3都都可以选用。可以选用。 这样对于通道这样对于通道0 0，我们取，我们取工作方式工作方式2 2，BCDBCD计数；计数；对对于通道于通道1 1，我们取，我们取工作方式工作方式3 3，二进制计数，二进制计数（当然也可（当然也可选选BCDBCD计数）计数） 4、程序、程序mov al,00110101b

17、 ；通道；通道0控制字控制字out 86h,almov al,00；通道；通道0初始计数值初始计数值out 80h,almov al,10hout 80h,almov al,01110110b ；通道；通道1控制字控制字out 86h,al mov al,0e8h；通道；通道1初始计数值，初始计数值，03E8H=1000BCDout 82h,almov al,03hout 82h,alGATE0CLK0OUT0+5V1KHzPC082538255MOV AL,10011011B；A、B、C为输入OUT 8255_CTRL,ALDELAY1SPROCMOV AL,00110001B；通道0工作在

18、方式0，；16位读写，BCD计数OUT 8253_CTRL,ALMOV AL,0OUT COUNTER0,ALMOV AL,10HOUT COUNTER0,ALAGAIN:IN AL,8255_CTEST AL,01JZ AGAINRETDELAY1SENDPGATE0CLK0OUT0+5V1KHzPC082538255GATE1CLK1OUT1+5V1MHz驱动驱动1：262Hz2：294Hz3：330Hz4：349Hz0EE8H0D49H0BD9H0B31H5：392Hz6：440Hz7：494Hz09F908E0H01EEH例例4：计件系统。计件系统的功能就是计件系统。计件系统的功能就是

19、记录记录 脉冲的个数。脉冲的个数。 一个脉冲代表一个事件，比如交通道一个脉冲代表一个事件，比如交通道路检测系统中通过检测点的车辆，工业控路检测系统中通过检测点的车辆，工业控制系统中流水线上已加工好的工件。要求制系统中流水线上已加工好的工件。要求在计件过程中，在计件过程中，PCPC机可以显示当前计数器机可以显示当前计数器的内容，当完成的内容，当完成1000010000个工件记录后，系统个工件记录后，系统发出发出1KHz1KHz信号推动喇叭发音通知用户。信号推动喇叭发音通知用户。 解：解：1 1、电路。、电路。 需要两个通道，一个作为计数，选用通道需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另一个产生。另一个产生1KHz信号，选用通道信号，选用通道1。工作原理如下，传感器电路把物理