第8章微机原理

1、黄玉清制作第第8章章 定时定时/计数器计数器82538.1 定时基本概念8.2 可编程计数器/定时器82538.3 8253应用举例 8.3.1 计数器/定时器 8253的初始化 8.3.2 时钟程序本章小结本章习题黄玉清制作学学 习习 目目 的的通过对本章的学习，您应该能够达到下列要求：了解定时基本概念了解定时基本概念熟悉可编程计数器熟悉可编程计数器/定时器定时器8253的外部特性的外部特性熟悉可编程计数器熟悉可编程计数器/定时器定时器8253工作模式工作模式熟悉可编程计数器熟悉可编程计数器/定时器定时器8253初始化初始化黄玉清制作重重 点点8253的外部特性的外部特性8253工作模式工作

2、模式8253初始化初始化黄玉清制作8.1 定时基本概念定时基本概念一一. 定时与计数定时与计数二二. 微机中的定时方法微机中的定时方法软件定时软件定时延迟子程序延迟子程序硬件定时硬件定时用计数器用计数器/定时器定时器82538.1: 定时基本概念定时基本概念黄玉清制作例例8.1:软件定时的例子软件定时的例子: 编写一个软件定时程序编写一个软件定时程序,要求定时要求定时20ms.假设假设:8086的时钟的时钟=8MHz, 一个时钟周期一个时钟周期T=1/8MHz=0.125us延时延时20ms,执行执行PUSHF,POPF指令指令:需要循环次数：需要循环次数： N=20000/(12+14+17

3、)*0.125 =37209参考程序：参考程序： MOV CX,37209PUSHF ;时钟数时钟数:14TPOPF ;时钟数时钟数:12TLOOP ;时钟数时钟数:17/5T8.1:软件定时的例子软件定时的例子黄玉清制作误差修正:(15+12+19)*0.125=5.75ms 写成子程序：写成子程序：DELAY: PUSH CX MOV CX, 37209 L: PUSHF POPF LOOP L POP CX RETPUSH CX ;15TPOP CX ;12TRET ;时钟数时钟数:19T8.1:软件定时的例子软件定时的例子黄玉清制作主要程序片段主要程序片段LP:CALL DELAY M

4、OV DL,30H MOV AH,02H ;DOS调用调用,显示一个字符显示一个字符 INT 21H INC DL LOOP LP MOV AH,4CH INT 21H DELAY PROC NEAR ;软件延时子程序软件延时子程序 PUSH AX MOV CX,0FFFFH L: PUSHF POPF LOOP L DO: POP AX RETDELAY ENDP8.1:软件定时的例子软件定时的例子黄玉清制作8.2 可编程计数器可编程计数器/定时器定时器8253/8254PIT(Programmable Interval Timer)8253:最高计数速率：最高计数速率：2.6Mhz8254

5、:最高计数速率：最高计数速率：8.0Mhz8253与与8254引脚相同，用法相同引脚相同，用法相同8.2:可编程计数器可编程计数器/定时器定时器8253黄玉清制作计数器计数器/ /定时器定时器82538253特点特点三个独立三个独立1616位计数器位计数器6 6种工作方式种工作方式二进制计数与二进制计数与BCDBCD码计数码计数单一单一5V5V供电供电最高计数速率最高计数速率2.6Mhz(8253),8Mhz(8254)2.6Mhz(8253),8Mhz(8254)片内寻址片内寻址 A1 A0= 00、01、10、11 对应：通道对应：通道0、1、2和控制口地址和控制口地址黄玉清制作1、825

6、3、8254引脚引脚8.2: 8253外部特性外部特性黄玉清制作与与CPU相连的信号相连的信号: 数据线数据线D7D0,读读RD,写写WR, 片选片选CS,地址线地址线A0,A18253GATE0 OUT0 CLK05V8088CPU1KHzD078253运行原理图运行原理图译码译码地址地址M/IOCSWRRDA0A1A0A1WRRD8.2: 8253外部特性外部特性黄玉清制作1).数据总线缓冲器数据总线缓冲器 往计数器设置计数初值；往计数器设置计数初值； 从计数器读取计数值；从计数器读取计数值； 往控制寄存器设置控制字。往控制寄存器设置控制字。2).读读/写逻辑电路写逻辑电路 A1 A0：端

7、口选择：端口选择 0 0：通道：通道0（0号计数器）号计数器） 0 1：通道：通道1（1号计数器）号计数器） 1 0：通道：通道2（2号计数器）号计数器） 1 1：控制字寄存器：控制字寄存器8.2: 8253外部特性外部特性黄玉清制作3).控制命令寄存器控制命令寄存器(8位位)4).定时器定时器/计数器计数器: 三个三个16位独立通道位独立通道:计数器计数器0, 计数器计数器1, 计数器计数器2每个通道包含每个通道包含: 计数初值寄存器计数初值寄存器(16位位) 减一寄存器减一寄存器(16位位) 当前计数初值锁存器当前计数初值锁存器(16位位)8.2: 8253外部特性外部特性黄玉清制作二、编

8、程结构：二、编程结构：1、8253定时器原理定时器原理8086控制寄存器存放控制字控制寄存器存放控制字计数初值寄存器存放计数计数初值寄存器存放计数初值或定时常数初值或定时常数减一计数器减一计数器输出锁存器输出锁存器8.2: 8253编程结构编程结构黄玉清制作读写控读写控制制地址控地址控制制片选控片选控制制控制寄存器控制寄存器三个独立三个独立通道通道脉冲输入脉冲输入门控信号门控信号输出输出2、8253编程结构编程结构8.2: 8253编程结构编程结构黄玉清制作提问：8253有几个定时通道？有几个定时通道？8253每个计数通道与外设接口有哪些信号每个计数通道与外设接口有哪些信号线，每个信号的用途是

9、什么？线，每个信号的用途是什么？ 定时定时 /计数器芯片计数器芯片Intel 8253占用几个端口占用几个端口地址？各个端口分别对应什么？地址？各个端口分别对应什么？8.2:提问提问黄玉清制作 3./定时器的工作特点定时器的工作特点 1）门脉冲控制时钟输入；）门脉冲控制时钟输入； 2）用门脉冲来重新启动计数；）用门脉冲来重新启动计数； 3）用门脉冲停止计数；）用门脉冲停止计数； 4）单一计数；）单一计数； 5）循环计数）循环计数.8.2:工作特点工作特点黄玉清制作计数初值计数初值n =时钟频率时钟频率fc/输出频率输出频率fout =定时时间定时时间Tout/时钟脉冲周期时钟脉冲周期Tc方式命

10、令字方式命令字对对8253初始化初始化方式命令字的格式方式命令字的格式 8.2:8253编程命令编程命令黄玉清制作8.2: 8253控制字格式控制字格式 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD1-计数值为计数值为BCD码格式码格式0-计数值为二进制格式计数值为二进制格式M2 M1 M0 模式选择模式选择 0 0 0 模式模式0 0 0 1 模式模式1 / 1 0 模式模式2 / 1 1 模式模式3 1 0 0 模式模式4 1 0 1 模式模式50 0-对计数器进行锁存对计数器进行锁存0 1-只读只读/写低写低8位字节位字节 1 0-只读只读/写高写高8位字节位字节1 1-先读

11、先读/写低写低8位字节位字节, 再读再读/写高写高8位字节位字节.0 0-选计数器选计数器00 1-选计数器选计数器11 0-选计数器选计数器21 1-无意义无意义黄玉清制作8253初始化方法初始化方法:设置控制字；确定计数初值。设置控制字；确定计数初值。例例8.2:使使2号定时器号定时器,工作在方式工作在方式3,计数初值计数初值=533h,二进二进制计数制计数.试写出试写出8253初始化程序段初始化程序段. 8253端口地址端口地址:40H,41H,42H,43HMOV AL,10110110B ;2号定时器号定时器,方式方式3OUT 43H,ALMOV AX,0533H OUT 42H,A

12、L ;2号数据口号数据口 MOV AL,AHOUT 42H,AL8.2: 8253控制字格式控制字格式黄玉清制作方式方式0计数结束产生中断计数结束产生中断一次定时或计数,重写初值,启动新一轮的计数 方式方式1可编程的单脉冲可编程的单脉冲(单稳单稳)触发器触发器 GATE边沿触发,启动新一轮计数方式方式2分频器分频器(速度波发生器速度波发生器)具有计数初值重装能力方式方式3方波发生器方波发生器具有计数初值重装能力 方式方式4软件触发的选通信号发生器软件触发的选通信号发生器 一次定时,重写初值,启动新一轮的计数 方式方式5硬件触发的选通信号发生器硬件触发的选通信号发生器 GATE边沿触发新一轮计数

13、8.2: 8253工作模式工作模式黄玉清制作方式方式0计数结束产生中断计数结束产生中断(一次定时或计数一次定时或计数,重写初值重写初值,启动新一轮的计数启动新一轮的计数)8.2: 8253工作模式工作模式0黄玉清制作例例8.3:使使1号号定时器定时器,工作在方式工作在方式0,计数初值计数初值=0FF5h,二进制计数二进制计数.试写出试写出8253初始化程序段初始化程序段. 8253端口地址端口地址:340H,341H,342H,343HMOV DX,343HMOV AL,01110000B ;1号定时器号定时器,方式方式0OUT DX,ALMOV DX,341HMOV AX,0FF5H OUT

14、 DX,AL ; 1号数据口号数据口 MOV AL,AHOUT DX,AL8.2: 8253工作模式工作模式0黄玉清制作高方式方式1_单脉冲触发器单脉冲触发器(GATE边沿触发边沿触发,启动新一轮计数启动新一轮计数)8.2: 8253工作模式工作模式1黄玉清制作方式方式2-分频器分频器(具有计数具有计数初值重装初值重装能力能力)8.2: 8253工作模式工作模式2黄玉清制作方式方式3-方波发生器方波发生器(具有计数具有计数初值重装初值重装能力能力) 8.2: 8253工作模式工作模式3黄玉清制作例例8.4:使使0号定时器号定时器,工作在方式工作在方式3,计数初值计数初值N=1000,二进制计数

15、二进制计数,试写出试写出8253初始化程序段初始化程序段. 8253端口地址端口地址:40H,41H,42H,43HMOV AL,10110110B ;2号定时器号定时器,方式方式3OUT 43H,ALMOV AX,1000 OUT 40H,AL ; 0号数据口号数据口 MOV AL,AHOUT 40H,AL8.2: 8253工作模式工作模式3黄玉清制作方式方式4-软件触发的选通信号发生器软件触发的选通信号发生器8.2: 8253工作模式工作模式4黄玉清制作方式方式5-硬件触发的选通信号发生器硬件触发的选通信号发生器8.2: 8253工作模式工作模式5黄玉清制作例例8.5：读当前计数值：由于在

16、计数过程中，减读当前计数值：由于在计数过程中，减1计数计数器不断变化，当前计数值必须先锁存到输出锁存器不断变化，当前计数值必须先锁存到输出锁存器中，方可读出。要锁存，必须再次设置控制字。器中，方可读出。要锁存，必须再次设置控制字。MOVAL,10000110B ；2号定时器，号定时器，锁存命令锁存命令OUT43H,ALINAL,42H;先读低字节先读低字节MOVBL,AL;存低字节到存低字节到BLINAL,42H;后读高字节后读高字节MOVBH,AL; 存高字节到存高字节到BH8.2:读当前计数值读当前计数值黄玉清制作提问：8253有几种工作方式？有几种工作方式？什么是软件触发？什么是硬件触发

17、？什么是软件触发？什么是硬件触发？可重装初值的工作方式是哪些？可重装初值的工作方式是哪些？8.2: 8253工作模式工作模式黄玉清制作8.3 8253应用举例应用举例【例【例8.8】 设某应用系统中，系统提供一个频率为设某应用系统中，系统提供一个频率为10kHz的时钟信号，要求每隔的时钟信号，要求每隔100ms采集一次采集一次数据。在系统中，采用数据。在系统中，采用8253定时器定时器0来实现这一来实现这一要求。将要求。将8253芯片的芯片的CLK0接到系统的接到系统的10kHz时时钟上，钟上，OUT0输出接到输出接到CPU的中断请求线上，的中断请求线上，8253的端口地址为的端口地址为210

18、H213H，如图，如图8.14所所示。示。黄玉清制作(1)定时器工作在方式定时器工作在方式2 （2）确定计数初值）确定计数初值已知已知=10kHz，则，则=0.1ms，计数初值：，计数初值：n=/=100ms/0.1ms=1000=03E8H黄玉清制作MOV DX，213HMOV AL，34H；计数器计数器0，16位计数，方式位计数，方式2，二进制计数，二进制计数OUT DX，AL；写入方式控制字到控制字寄存器写入方式控制字到控制字寄存器MOV DX ，210HMOV AL，0E8H ；计数初值低；计数初值低8位位OUT DX，AL；写入计数初值低；写入计数初值低8位到计数器位到计数器0MOV

19、 AL，03H；计数初值高；计数初值高8位位OUT DX，AL；写入计数初值高；写入计数初值高8位到计数器位到计数器0黄玉清制作【例【例8.10】 已知某已知某8253占用占用I/O空间地址为空间地址为40H43H，设定时器，设定时器0、定时器、定时器1工作于方式工作于方式3，外部提供一个时钟，频率外部提供一个时钟，频率f=2MHZ。要求定时器。要求定时器1连续产生连续产生5ms的定时信号，定时器的定时信号，定时器0连续产生连续产生5秒秒的定时信号。的定时信号。 1). 一个定时器的最大定时时间：一个定时器的最大定时时间： 65536/（2*106）=0.032768 s=32.768ms因此

20、一个定时器因此一个定时器不能不能完成完成5s定时！定时！解决办法：解决办法：将定时器将定时器0与定时器与定时器1串连使用串连使用,定定时器时器1 方式方式3。8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作8.3: 8253应用举例应用举例地址地址译码译码CPUD7D0AB8253两个定时器串连使用两个定时器串连使用每每5ms产生一个脉冲产生一个脉冲黄玉清制作2). 将定时器将定时器1的的CLK1接接2MHZ时钟，计数初值：时钟，计数初值：1000010256111msftn3).将定时器将定时器1的的OUT1端接到定时器端接到定时器0的的CLK0端端,定时器定时器0的计数初值的计数初值:1000

21、5200520010510030sfnHZmsf黄玉清制作8253初始化程序:MOV AL,00110110B ;0号定时器号定时器,方式方式3OUT 43H,ALMOV AX,1000OUT 40H,ALMOV AL,AHOUT 40H,AL MOV AL,01110110B ;1号定时器号定时器,方式方式3OUT 43H,ALMOV AX,10000OUT 41H,ALMOV AL,AHOUT 41H,AL8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作8.3.2 8253在微机系统中的应用CLK0OUT0GATE0A0A1译码D7D08253A9A4A0A1D7D0CLK1OUT1GATE1

22、CLK2OUT2GATE2RDWRIOWIORCS+5V1.19318MHz&74LS068255APB0PB1驱动扬声器8259AIRQ0启动DRAM刷新去CPU的INTINTA黄玉清制作【例【例8.11】 利用利用PC机的硬件定时机的硬件定时8253编制稳定延时编制稳定延时5秒的定秒的定时程序。时程序。（1）分析）分析系统中的系统中的8253定时器定时器0工作于方式工作于方式3，外部提供一个时钟作为，外部提供一个时钟作为CLK信号信号,频率频率f=1.1931816MHz。定时器定时器0输出方波的频率输出方波的频率: fout=1.1931816/65536=18.2Hz输出方波的

23、周期输出方波的周期Tout=1/18.2=54.945ms 可用可用55945ms作基本计时单位作基本计时单位.1天天=24*60*60*1000ms/54.945=1573040(计时单位计时单位) =001800B0H同理同理:1小时小时=65543 (计时单位计时单位)1分钟分钟=1092 (计时单位计时单位)1秒秒=18.2 (计时单位计时单位)系统提供系统提供1CH中断，作为用户引用定时器中断的中断类型码。中断，作为用户引用定时器中断的中断类型码。黄玉清制作 PC机在机在BIOS中开辟了两个双字变量，用于记录中断次中开辟了两个双字变量，用于记录中断次数，即每次中断，就使双字变量加一。

24、当累计满数，即每次中断，就使双字变量加一。当累计满001800B0H个计时单位时，刚好是个计时单位时，刚好是24小时。而小时。而BIOS功能功能调用调用INT 1AH/00H提供了读取当前计时单位的方法，其中提供了读取当前计时单位的方法，其中计时单位（计时单位（54.945ms）的计数在）的计数在DL中。中。（2）设计）设计 要取得计时单位，利用要取得计时单位，利用BIOS功能调用功能调用INT 1AH/00H ，可，可以获得计时单位（中断次数）。现在我们要取得以获得计时单位（中断次数）。现在我们要取得5秒定时，秒定时，需要需要5000/54.945=91个计时单位。用个计时单位。用INT 2

25、1H/02H模模拟显示拟显示5秒的变化，为简单起见，在屏幕上以秒的变化，为简单起见，在屏幕上以5秒间隔从秒间隔从0到到9循环显示。参考程序如下：循环显示。参考程序如下：DATA SEGMENTSED DB 0DATA ENDS STACK SEGMENT STACK DW 64 DUP(0)STACK ENDS 黄玉清制作CODE SEGMENTASSUME CS：CODE，SS：STACK，DS：DATASTART： MOV AX，DATAMOV DS，AXGOT： MOV AH，00HINT 1AH；BIOS调用，取计时单位调用，取计时单位(55ms)，在，在DXADD DL，91 ；定时

26、；定时5s，需要，需要91个计时单位个计时单位 MOV BL，DLLOP：MOV AH，00HINT 1AHCMP DL，BL；是否累计到；是否累计到5秒？秒？JNZ LOP；没到，继续读；没到，继续读MOV DL，SED；到；到5秒，准备显示秒，准备显示MOV AH，02H ；DOS调用，显示一个字符调用，显示一个字符INT 21HINC SEDCMP SED，9JNA GOT MOV SED，0JMP GOTMOV AH，4CHINT 21HCODE ENDSEND START黄玉清制作82538259GATE0OUT0CLK05V8086IR01.1931816MHzINTINTRINT

27、AD07D078号中断号中断图图2 时钟运行原理图时钟运行原理图8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作系统中的系统中的8253定时器定时器0工作于方式工作于方式3，外部提供一个时钟作为，外部提供一个时钟作为CLK信号信号,频率频率f=1.1931816MHz。定时器定时器0输出方波的频率输出方波的频率: fout=1.1931816/65536=18.2Hz输出方波的周期输出方波的周期Tout=1/18.2=54.945ms 可用可用55945ms作基本计时单位作基本计时单位.1天天=24*60*60*1000ms/54.945=1573040(计时单位计时单位) =001800B0H同

28、理同理:1小时小时=65543 (计时单位计时单位)1分钟分钟=1092 (计时单位计时单位)1秒秒=18.2 (计时单位计时单位)系统提供系统提供1CH中断，作为用户引用定时器中断的中断类型码。中断，作为用户引用定时器中断的中断类型码。8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作例例8.7:假设假设8253输出输出OUT0接中断控制器接中断控制器8259的的输入端输入端IR0，写出，写出8253初始化程序，参考时钟中初始化程序，参考时钟中断服务程序框架。断服务程序框架。COUNT DB 0 ;累计累计1秒所需计时单位秒所需计时单位S1 DW 0 ;秒单元秒单元M1 DW 0;分单元分单元82

29、53定时器定时器0工作于方式工作于方式3, 初始化程序：初始化程序：CW0 DB 00110110BMOVAL,CW0OUT43H,AL;初始化初始化8253MOVAX,0OUT40H,AL;送计数初值送计数初值65536MOVAL,AHOUT40H,AL黄玉清制作定时器定时器0中断服务程序框架：中断服务程序框架：TIMER: INC COUNT CMP COUNT,18 JNZ EXIT ;不满不满1秒转秒转 INC S1 ;秒单元加秒单元加1 MOV COUNT,0 ;清秒计数单元清秒计数单元 CALL 更新显示秒更新显示秒 CMP S1,60 ;满满60秒秒? JNZ EXIT ;不满不

30、满60秒转秒转 MOV S1,0;清清S1 INC M1 ;分单元加分单元加1 CALL 更新显示分更新显示分 EXIT:IRET ; 退出中断退出中断 9.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作例例8.8:利用利用1CH中断号，编写程序，以秒为单位交叉中断号，编写程序，以秒为单位交叉显示显示0，1。DATA SEGMENTOFF_0 DW ? ;中断向量偏移地址中断向量偏移地址SEG_0 DW ? ;中断向量段地址中断向量段地址DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, DS:DATAstart: MOV AX,DATA ;Initial MOV DS,AX

31、;取原取原IR0中断向量中断向量 MOV AX,351CH ;取原中断向量取原中断向量 INT 21H MOV SEG_0,ES ;保存原中断向量保存原中断向量 MOV OFF_0,BX 8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作;设置新中断向量设置新中断向量 CLI PUSH DS MOV DX,OFFSET NEWIR0 MOV AX,SEG NEWIR0 MOV DS,AX MOV AH,25H MOV AL,1CH INT 21H POP DS STIMOV BX,3031H;准备显示字符准备显示字符MOV CX,0;计数设为计数设为0 W1: NOP JMP W1 ;转转W1,等待

32、中断等待中断 8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作;恢复原中断恢复原中断 cli MOV DX,OFF_0 PUSH DS MOV DS,SEG_0 MOV AX,251CH INT 21H POP DS STI MOV AX,4C00H ;返回返回DOS INT 21H 8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作;新中断服务程序新中断服务程序NEWIR0 PROC FAR ;新新IRQ0中服程序中服程序 PUSH AX ;保护现场保护现场 INC CL ;1/18S, CMP CL,18 ;满满1秒秒?,否否,继续累计继续累计 JB L1 MOV CL,0 XCHG BH,BL;满

33、满1秒，交换显示秒，交换显示0，1 MOV AL,BL ;要显示字符送要显示字符送AL MOV AH,0EH ;BIOS调用，显示一个字符调用，显示一个字符 INT 10HL1: POP AX IRETNEWIR0 ENDPCODE ENDS END START8.3: 8253应用举例应用举例黄玉清制作 提问：CPU怎样寻找中断服务程序的入口地怎样寻找中断服务程序的入口地址？址？中断向量如何设置？中断向量如何设置？黄玉清制作本章小结定时方法定时方法8253的外部特性，与的外部特性，与CPU的连接的连接8253的工作方式的工作方式8253的初始化编程的初始化编程8253的应用的应用本章小结黄玉清制作本章作业1,3,5,6,7黄玉清制作习题习题8 88.1 定时和计数