微机接口技术和应用ppt课件

1、2022-1-291http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术微机接口技术与运用微机接口技术与运用(第三章第三章2022-1-292http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术本章内容本章内容3.1 根本概念根本概念3.2 可编程定时可编程定时/计数器计数器8253-5/8254-23.3 8253-5/8254-2的的运用举例运用举例2022-1-293http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术日时钟、实时钟、时间延

2、迟2 2计数计数3 3定时与计数的关系定时与计数的关系 频率声音音乐频率声音音乐 微机系统中的定时微机系统中的定时 定时定时/计数计数1 1定时：定时：内部定时：计算机本身运转的时间内部定时：计算机本身运转的时间 基准或时序关系；由计算机硬件决议，基准或时序关系；由计算机硬件决议，用户无法更改用户无法更改外部定时：外设实现某种功能时，本身所需的时序关系外部定时：外设实现某种功能时，本身所需的时序关系时序配合：思索外设与时序配合：思索外设与CPU衔接时，以计算机的时序关系衔接时，以计算机的时序关系为根据，以满足计算机的时序要求为根据，以满足计算机的时序要求1软件定时短时延时软件定时短时延时不需添

3、加硬件不需添加硬件浪费浪费CPU资源；定时程序通用性差资源；定时程序通用性差2硬件定时定时时间长硬件定时定时时间长可编程定时可编程定时/计数器或单稳延时电路计数器或单稳延时电路不占用不占用CPU时间、定时准确、定时程时间、定时准确、定时程序具有通用性序具有通用性 定时方法定时方法 典型的延时程序：MOVCX,nWAIT:LOOPDELAY常见硬件定时芯片：常见硬件定时芯片：Intel8253/8254Intel8253/8254、ZilogZilog的的CTC CTC 等等等等2022-1-294http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口

4、技术3.2 3.2 可编程定时可编程定时/ /计数器计数器8253-5/8254-28253-5/8254-28253/82548253/8254主要特性：主要特性：3 3个独立的、个独立的、1616位的、减位的、减1 1计数通道计数通道T0T0T2T2；每个通道；每个通道有本人的有本人的GATEGATE、CLKCLK、OUTOUT；6 6种任务方式种任务方式 外部特性与内部构造外部特性与内部构造1 1外部特性外部特性 见见P32 P32 图图3.13.124脚、双列直插、+5V供电D0D0D7D7：数据信号线，：数据信号线，8 8位、双向、三态；与位、双向、三态；与CPUCPU交换信息交换信

5、息CSCS：片选信号，由高位地址译码产生，低电平表示被选中：片选信号，由高位地址译码产生，低电平表示被选中RDRD：读信号，低有效，由：读信号，低有效，由CPUCPU的的IORIOR控制控制WRWR：写信号，低有效，由：写信号，低有效，由CPUCPU的的IOWIOW控制控制A0A0A1A1：端口选择线，接纳：端口选择线，接纳CPUCPU的低位地址，用于的低位地址，用于82538253被选中时，选择内部端口被选中时，选择内部端口GATE0GATE0GATE2GATE2：T0T0T2T2的门控信号，对计数过程进展控制，详细作用视方式而定的门控信号，对计数过程进展控制，详细作用视方式而定CLK0CL

6、K0CLK2CLK2：T0T0T2T2的脉冲输入，允许计数时，的脉冲输入，允许计数时，82538253的的TiTi对对CLKiCLKi输入的脉冲进展输入的脉冲进展减减1 1计数计数OUT0OUT0OUT2OUT2：T0T0T2T2的输出信号，的输出信号，TiTi减为减为0 0，OUTiOUTi输出有效，输出波形视方式而输出有效，输出波形视方式而定定A1A0选中通道0 0T00 1T11 0T21 1T32022-1-295http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术数据总线缓冲器：数据总线缓冲器：8 8位、位、双向、三态；衔接内、外双向

7、、三态；衔接内、外数据线数据线控制命令存放器：接纳控制命令存放器：接纳控制字，控制任务方式，控制字，控制任务方式，只写只写2 2内部构造内部构造内部总线读/写逻辑数据总线缓冲器D0D7A0A1IORIOW控制命令存放器CS计数器2CLK2GATE2OUT2计数器1CLK1GATE1OUT1计数器0CLK0GATE0OUT016位当前计数值锁存器16位减1计数器16位计数初值存放器&CLKGATEOUT装入/读出初值LSBMSB减1为0时锁存后读出当前值LSBMSB通道的内部构造通道的内部构造计数通道：计数通道：3 3个，构造一样个，构造一样初值存放器：存放初值，可读可写，写入后不变减1

8、计数器：在GATE作用下，对CLK输入的脉冲进展减1计数当前计数值锁存器：锁存减1计数器的当前值，只读2022-1-296http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术306H42H读T2 初值或当前值0101307H43H非法操作1101305H41H读T1 初值或当前值1001304H40H读T0 初值或当前值0001307H43H写入方式字1110306H42H加载T2向T2写入初值0110305H41H加载T1向T1写入初值1010304H40H加载T0向T0写入初值0010实验台PC机操作A0A1RDWR8253/8254的读写

9、操作的读写操作读写控制逻辑：接纳读写控制逻辑：接纳CPU的地址、读的地址、读/写信号，选中一个端口并确定传送方写信号，选中一个端口并确定传送方向向 计数初值计数初值8253/8254是逆计数器减1计数器，减1计数器减为0时输出有效。 编程命令编程命令1 18253/82548253/8254的初始化的初始化写入方式字：向控制端口写入方式字，选择通道、确定任务方式写入方式字：向控制端口写入方式字，选择通道、确定任务方式写入计数初值：按方式字的要求向指定通道装入计数初值写入计数初值：按方式字的要求向指定通道装入计数初值定时的计数初值(时间常数)为：OUTfCLKfCLKTOUTTN2022-1-2

10、97http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术命令字的作用命令字的作用任务方式字：选择通道、确定任务方式任务方式字：选择通道、确定任务方式锁存命令：将选定计数通道的当前计数值锁存，以便读取锁存命令：将选定计数通道的当前计数值锁存，以便读取2 2命令字格式命令字格式SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDSC1SC0SC1SC0：通道选：通道选择择0000：通道：通道0 0T0T00101：通道：通道1 1T1T1 1010：通道：通道2 2T2T21111：不用：不用其中：其中：00：发锁存命令锁存SC1SC0指定的通道此时低4位无

11、效01：只读/写一个低字节RL1RL0RL1RL0：读写长：读写长/ /度选择或发锁存命度选择或发锁存命令令10：兵只读/写一个高字节 11:先低后高读/写两个字节M2M1M0M2M1M0：任务方式选择方式：任务方式选择方式0 05 5共共6 6种方式分别由种方式分别由000000101101选选择择BCDBCD：计数码制选择：计数码制选择0 0：二进制计数：二进制计数 1 1：BCDBCD码计数码计数初始化举例初始化举例现有一频率为现有一频率为2MHz2MHz的时钟信号，的时钟信号，利用利用T1T1定时定时20ms20ms，试对试对82538253初始化初始化方式方式3 34000010*2

12、0*10*2*36OUTCLKTfCLKTOUTTN方式字：方式字：76H76H二进制计数二进制计数 77H77HBCDBCD码计数码计数初值：初值：初始化程序段：初始化程序段：MOVDX,307H MOVAL,76H OUTDX,AL MOVDX,305H MOVAX,40000 OUTDX,AL MOVAL,AH OUTDX,AL;方式字;计数初值40000H2022-1-298http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术 任务方式及特点任务方式及特点3 38253/82548253/8254的读操作的读操作读初值：直接读，按初始化

13、时指定的长度和顺序读读初值：直接读，按初始化时指定的长度和顺序读读当前值：先锁存再读读当前值：先锁存再读读出上例中初值存入读出上例中初值存入BXBXMOVDX,305H INAL,DX MOVBL,AL INAL,DX MOVBH,AL;读低字节;读高字节读取当前值的作用：求当前所计脉冲数读取当前值的作用：求当前所计脉冲数如：上例中如：上例中BX减去减去CX即为当前所计脉冲的个即为当前所计脉冲的个数数读出上例中当前值存入读出上例中当前值存入CXCXMOVDX,307H MOVAL,40H OUTDX,AL MOVDX,305H INAL,DX MOVCL,AL INAL,DX MOVCH,AL

14、;读低字节;读高字节;锁存T1区分区分6 6种任务方式的标志有如下几点种任务方式的标志有如下几点: :启动计数器的触发方式启动计数器的触发方式输出波形输出波形计数过程中门控信号的作用计数过程中门控信号的作用在计数过程中写入新初值的处置方式在计数过程中写入新初值的处置方式2022-1-299http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术1 10 0方式方式低电平输出低电平输出GATEGATE信号上升沿继续计数信号上升沿继续计数触发方式：写入初值后，触发方式：写入初值后，WRWR 触发触发输出波形：计数过程中为低电平，减为输出波形：计数过程中

15、为低电平，减为0 0变高，并终了变高，并终了计数过程中计数过程中GATEGATE作用：作用：1 1，允许；，允许；0 0，制止；，制止； ，暂停，暂停， ，继续，继续计数过程中写入新初值：马上按新初值开场计数计数过程中写入新初值：马上按新初值开场计数2022-1-2910http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术2 21 1方式方式低电平输出低电平输出GATEGATE信号上升沿重新计数信号上升沿重新计数触发方式：写入初值后，触发方式：写入初值后，GATEGATE 触发触发输出波形：计数过程中为低电平，减为输出波形：计数过程中为低电平，

16、减为0 0变高，并终了变高，并终了计数过程中计数过程中GATEGATE作用：作用：1 1，0 0， ，不影响；，不影响； ，启动或重新启动，启动或重新启动计数过程中写入新初值：由计数过程中写入新初值：由GATEGATE 启动新过程启动新过程2022-1-2911http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术周期：周期：N N* *TCLKTCLK高低电平比：高低电平比：N-1:1N-1:13 32 2方式方式周期性负脉冲输出周期性负脉冲输出触发方式：写入初值后，触发方式：写入初值后，WRWR 触发触发输出波形：计数过程中为高电平，减为输出

17、波形：计数过程中为高电平，减为1 1时变低，维持时变低，维持1 1个时钟周期，再次变高个时钟周期，再次变高并重新装入计数初值，反复计数过程并重新装入计数初值，反复计数过程GATEGATE作用：作用：1 1，允许；，允许；0 0，制止；，制止； ，停顿，停顿， ，重新开场，重新开场计数过程中写入新初值：等计数器计数回零，输出完负脉冲后，再开场新过程计数过程中写入新初值：等计数器计数回零，输出完负脉冲后，再开场新过程具有自动重新装载计数初值的功能具有自动重新装载计数初值的功能每当减每当减1 1计数器的值减为计数器的值减为0 0，就将初，就将初值存放器的内容重新装入减值存放器的内容重新装入减1 1计

18、数计数器，重新开场计数，输出反复波形器，重新开场计数，输出反复波形GATEGATE作用：作用：1 1，允许；，允许；0 0，制止；，制止； ，停顿，停顿， ，重新开场计数。，重新开场计数。2022-1-2912http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术4 43 3方式方式周期性方波输出周期性方波输出触发方式：写入初值后，触发方式：写入初值后，WRWR 触发触发输出波形：输出占空比为输出波形：输出占空比为1:11:1或近似或近似1:11:1的方波。初值为偶数时，前半周为高电的方波。初值为偶数时，前半周为高电平，后半周为低电平；初值为奇数

19、时，前一半加平，后半周为低电平；初值为奇数时，前一半加1 1的计数过程中为高电平的计数过程中为高电平GATEGATE作用：作用：1 1，允许；，允许；0 0，制止；，制止； ，停顿，停顿， ，重新开场，重新开场计数过程中写入新初值：计数器回零，输出完好的方波后，再开场新过程计数过程中写入新初值：计数器回零，输出完好的方波后，再开场新过程周期：周期：N N* *TCLKTCLK高低电平比：高低电平比：1:1(N1:1(N为偶数为偶数); (N); (N为奇数为奇数) )21:21NN与方式2一样具有自动重新装载计数初值的功能，与方式2的区别仅在于输出波形不同2022-1-2913http:/ 湖

20、北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术5 54 4方式方式单次负脉冲输出软件触发单次负脉冲输出软件触发触发方式：写入初值后，触发方式：写入初值后，WRWR 触发触发输出波形：方式设定后输出为高电平，并维持，减为输出波形：方式设定后输出为高电平，并维持，减为0 0时变低，维持时变低，维持1 1个时钟周个时钟周期，再次变高并终了期，再次变高并终了计数过程中写入新初值：待原过程终了并输出完负脉冲后开场新过程计数过程中写入新初值：待原过程终了并输出完负脉冲后开场新过程GATEGATE作用：作用：1 1，允许；，允许；0 0，制止；，制止； ，停顿，停顿，

21、 ，重新开场，重新开场2022-1-2914http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术6 65 5方式方式单次负脉冲输出硬件触发单次负脉冲输出硬件触发触发方式：写入初值后，触发方式：写入初值后，GATEGATE 触发触发输出波形：计数过程中为高，终了时输出宽度为输出波形：计数过程中为高，终了时输出宽度为1 1个时钟周期的负脉冲并终了个时钟周期的负脉冲并终了计数过程中计数过程中GATEGATE作用：作用：1 1，0 0， ，不影响；，不影响； ，启动或重新启动，启动或重新启动计数过程中写入新初值：由计数过程中写入新初值：由GATEGAT

22、E 启动新过程启动新过程触发方式同1方式输出波形同4方式2022-1-2915http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术7 76 6种方式的比较：种方式的比较：触发方式：方式触发方式：方式1 1和方式和方式5 5为硬件触发；其他为软件触发为硬件触发；其他为软件触发输出波形：方式输出波形：方式2 2和方式和方式3 3输出反复波形，其他为单次波形；方式输出反复波形，其他为单次波形；方式0 0、1 1根本一根本一样，方式样，方式4 4、5 5一样一样方式GATE引脚输入状态所起的作用输出波形高电平 低电平 下降沿上升沿0允许禁止暂停继续计数

23、过程中为低,计数值减为0时,变高(单次)1不影响 不影响 不影响开始或重新开始宽度为n个CLK的低电平（单次）2允许禁止停止重新开始周期为n个CLK，宽度为1个CLK的负脉冲（重复波形）3允许禁止停止重新开始周期为n个CLK的方波（重复波形）4允许禁止停止重新开始减为0时输出宽度为1个CLK的负脉冲(单次)5不影响 不影响 不影响开始或重新开始减为0时输出宽度为1个CLK的负脉冲(单次)2022-1-2916http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术 日时钟日时钟1要求要求设计一个计一天时间的日计时器设计一个计一天时间的日计时器日时钟

24、日时钟2分析分析思绪：找一个定时准确的计时思绪：找一个定时准确的计时单位单位新计时单位的建立新计时单位的建立方法：利用方法：利用8253的的T0对系统提供对系统提供的时钟定时的时钟定时 采用方采用方式式3，初值取，初值取0 OUT0输出输出方波的频率为方波的频率为MHzfCLK1931816. 10HzNffCLKOUT2 .186553610*1931816. 1600周期为 (计时单位)msTOUT9254.540HB01800157304010*9254.543600*24324小时包含新计时单位的个数：统计计时单位的计数单元统计计时单位的计数单元思绪：在思绪：在BIOS数据区设置两个字

25、单元数据区设置两个字单元TIMER_LO(40H:6CH)和和TIMER_HI(40H:6EH)用用T0输出的方波输出的方波产生中断，在效力程序中对双字单元加产生中断，在效力程序中对双字单元加1，假设假设TIMER_HI0018H且且TIMER_LO00B0H，阐明已计满，阐明已计满24小时，双字单小时，双字单元清元清0，再开场第二天的计时，再开场第二天的计时3设计设计硬件设计硬件设计主要由T/C(8253/8254)和中断控制器8259A构成2022-1-2917http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术软件设计软件设计主要功能主要

26、功能8254+5VGATE0OUT0CLK0DQQCPPCLK2.3863632MHz形状000总线控制器S0S1S28259AIR0INTD07INTAT=54.9msIRQ0中断号8CPUINTRD07S0S1S2日时钟运转硬件原理双字单元加1软驱马达封锁时间控制调用定时报时中断1CH中断效力程序框图中断效力程序框图开中断维护现场双字单元加1到24小时？TIMER_OFL=1双字单元清0封锁软驱马达计数值减1减为0？马达形状清0封锁马达调用定时报时中断1CH发EOI命令恢复现场中断前往YNYN2022-1-2918http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学

27、院微机接口技术微机接口技术 稳定定时稳定定时1要求要求实现实现5秒钟的稳定定时不依赖于机器速度秒钟的稳定定时不依赖于机器速度2分析分析思绪思绪思绪：日时钟的计时单位是稳定的，双字思绪：日时钟的计时单位是稳定的，双字单元的内容假设添加了单元的内容假设添加了91，就阐明，就阐明5s到了到了3设计只涉及软件设计只涉及软件软中断软中断 INT IAHINT IAH的的0 0号功能号功能读取日时钟双字单元的内容TIMER_HI CX;TIMER_LO DX MOV AH,0 INT 1AH ADD DX,91 MOV BX,DXDLY:MOV AH,0 INT 1AH CMPDX,BX JNZ DLY;

28、5秒钟到限定时限定时1小时小时之内之内缺陷：占缺陷：占用用CPUCPU时时间间 发生器发生器1要求要求利用8253发600Hz的声音，按恣意键开场发声，长/短音交替，按ESC键停顿2分析分析发声控制包括：发声控制包括：声音频率：由初值控制声音频率：由初值控制 N=1.19*106/6001983声音开关：由声音开关：由82558255的的PBPB口控制，口控制，PB0PB0PB1PB11 1，开；开；PB0PB00 0或或PB1PB10 0，关，关声音长短：由开放声音的延时时间控制，声音长短：由开放声音的延时时间控制，BLBL作作延时程序入口参数，延时程序入口参数，BLBL1 1，短音；，短音

29、；BLBL6 6，长，长音音8253的T2的输入时钟频率1.1931816MHz2022-1-2919http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术3设计设计发声控制包括：发声控制包括：硬件设计：系统板上硬件设计：系统板上82538253的地址的地址40H40H43H43HCLK2GATE2OUT2PB1 PB08255A&滤波功放82531.19MHz软件设计：由主程序和发声子程序组软件设计：由主程序和发声子程序组成成主程序流程图主程序流程图8253初始化封锁扬声器封锁扬声器按恣意键？发长音(BL=6)调发声子程序发短音(BL=

30、1)调发声子程序按ESC键？终了开场NYNYINT 21HINT 21H的的0BH0BH号功能调用号功能调用(再用8号调用获得该键的ASCII码)8255A的PB口地址为61H AL00H：无键按下； ALFFH：有键按下，阐明：阐明：2022-1-2920http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ORG 100HBEGIN:MOV AL,0B6H ;8253方式字 OUT 43H,AL MOV AX,1983 ;8253初值 OUT 42H,AL MOV AL,AH OUT 4

31、2H,AL IN AL,61H AND AL,0FCH OUT 61H,AL ;封锁声音(PB0=PB1=0)WAIT: MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JZ WAIT ;无键按下，等待LONG: MOV BL,6 CALL SOUND ;发长音 MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JE SHORT ;无键按下转去发短音 MOV AH,8 INT 21H CMP AL,27 JNE SHORT ;按下的不是ESC，发短音EXIT: MOV AH,4CH INT 21H ;按下ESC，终了SHORT:MOV BL,1 CALL SOUND ;发短音 J

32、MP LONG ;转去发长音SOUND PROC NEAR IN AL,61H OR AL,03H OUT 61H,AL ;开放声音(PB0=PB1=1) SUB CX,CX DLY : LOOP DLY DEC BL ;延时，由(BL)决议时间 JNZ DLY ;长短，即发声的长短 IN AL,61H AND AL,0FCH OUT 61H,AL ;封锁声音(PB0=PB1=0) RETSOUND ENDPCODE ENDS END BEGIN2022-1-2921http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术3.4 实时钟电路及其运用

33、实时钟电路及其运用2022-1-2922http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术2022-1-2923http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术2022-1-2924http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术偏移地址偏移地址信息内容信息内容偏移地址偏移地址信息内容信息内容0秒秒7日日1报警秒报警秒8月月2分分9年年3报警分报警分0A状态寄存器状态寄存器A4时时0B状态寄存器状态寄存器B5报警时报警时0C状态寄存器状态寄存器C6星期几星期几0D状态寄存器状态寄存器D32H日日 期期 世世 纪纪 可以用可以用INT 1A功能读取或设置这些值。功能读取或设置这些值。2022-1-2925http:/ 湖北师范学院计算机科学与技术学院湖北师范学院计算机科学与技术学院微机接口技术微机接口技术815EP芯片组芯片组82801BA的的RT