微机原理及接口技术 第10章可编程定时计数器 f

1、可编程定时/计数器 第第1010章章 可编程定时可编程定时/ /计数器计数器本章重点：本章重点： 掌握可编程定时/计数器8253芯片的结构、功能、编程和使用方法。 本章难点：本章难点： 在实际应用中正确地连接可编程定时/计数器8253芯片，并编写正确的应用程序。 在计算机系统中经常要用到定时信号，如动态存储器的刷新定时、系统日历时钟的计时，系统定时中断以及喇叭的声源等都是用定时信号来产生的。 定时信号可以通过二种方法获得，即软件定时和硬件定时。硬件定时又可分为不可编程的硬件定时和可编程的硬件定时两种。10.1 10.1 概概 述述 软件定时是根据所需要的时间常数来设计一个延迟子程序,CPU执行

2、延时程序将占用CPU的工作时间，降低了CPU的利用率。 硬件定时主要指用单稳延时电路或计数电路来实现延时和定时。可编程定时/计数方法的优点是定时或计数时，不占用CPU空间。 10.1 10.1 概概 述述 可编程定时/计数器具有两种功能：计数器和定时器 8253可编程定时/计数器芯片采用24引脚，双列直插式封装，其主要特性： (1)采用NMOS工艺，用单一的+5V电源供电 (2)片内有3个独立的16位减法计数器 (3)计数频率为05MHz (4)两种计数方式，即二进制和BCD方式计数 (5)六种工作方式，既可对系统时钟脉冲计数实现定时，又可对外部事件进行计数。 10.2 10.2 可编程定时可

3、编程定时/ /计数器计数器8253825310.2.1 825310.2.1 8253的主要性能的主要性能 8253由数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器、3个独立的功能相同的计数器0、1、2和内部总线等组成。其内部结构如图10-2所示。1. 1. 数据总线缓冲器数据总线缓冲器2. 2. 读读/ /写控制逻辑写控制逻辑 3 3. . 控制寄存器控制寄存器4. 4. 计数器计数器0 0、1 1、2 2 计数器计数器0 0、1 1、2 2是是3 3个完全独立的定时个完全独立的定时/ /计数计数器通道，各自可按不同的方式工作。每个计数器器通道，各自可按不同的方式工作。每个计数器内部都包含一个内部

4、都包含一个1616位位初始值寄存器初始值寄存器，一个可预置，一个可预置数数减法计数器减法计数器和一个和一个锁存器锁存器。 10.2.2 825310.2.2 8253的内部结构的内部结构D0D7WRRDA1A0CSGNDVCCCLK0GATE0OUT0CLKGATE1OUT1OUT2GATE2CLK2内部总线 计数器 0# 计数器 1# 计数器 2# 数据总路线缓冲器读/写控制逻辑 控制寄存器图10-2 8253内部结构工作过程与工作原理：工作过程与工作原理： 可预置数减法计数器从初始值寄存器处得到初可预置数减法计数器从初始值寄存器处得到初值后开始进行减值后开始进行减1 1操作，此时锁存器跟随

5、可预置数操作，此时锁存器跟随可预置数减法计数器的内容而变化。当有一个锁存命令出现减法计数器的内容而变化。当有一个锁存命令出现后，锁存器便锁定当前计数，直到被后，锁存器便锁定当前计数，直到被CPUCPU读走，它读走，它又随可预置数减法计数器的变化而变化。计数器采又随可预置数减法计数器的变化而变化。计数器采用二进制还是用二进制还是BCDBCD码格式计数，其输入、选通和输码格式计数，其输入、选通和输出均是由方式选择字控制的。每个计数器都有六种出均是由方式选择字控制的。每个计数器都有六种工作方式。工作方式。 8253由数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器、3个独立的功能相同的计数器0、1、2和内部

6、总线等组。8253的外部引脚定义如图所示，引脚的意义如下： 1. D7D0数据总线2. 读信号3. 写信号 4. 片选信号5. A1、A0地址码 6. CLK0CLK2时钟信号7. GATE0、GATE1、GATE2门控信号 8. OUT0、OUT1、OUT2计数器输出信号10.2.3 825310.2.3 8253的外部结构及引脚的外部结构及引脚10.2.3 825310.2.3 8253的外部结构及引脚的外部结构及引脚 8253的三个计数器在工作前必须分别进行初始化编程。每个计数器的编程步骤均由写入控制字开始，选定一种工作方式，然后写入计数初值。8253的编程主要包括设置控制字、赋初值、发

7、锁存命令和读计数值。1. 设置控制字 控制字的格式及各位的含义如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD10.2.4 8253 10.2.4 8253 的编程的编程 （1）SCl、SC0用于指明送给哪一个计数器的控制字。 00：选择计数器0；01：选择计数器1；10：选择计数器2；11：无意义。 （2） RWl、RW0计数器读/写格式选择。 00：使锁存器的输出锁定为计数器的当前计数值；01：只选计数器的低八位字节(LSB)进行读/写；10：只选计数器的高八位字节(MLB)进行读/写； 11：先读/写低8位字节，再读/写高8位字节。 （3）

8、M2、M1、MO设定计数器的工作方式 ，8253的每个计数器都有6种工作方式可供选择。 000：方式0； 001：方式1； 010：方式2； 011：方式3； 100：方式4； 101：方式5。 （4）BCD计数方式选择，可采用二进制计数或二十进制(BCD码)计数，即“0”表示二进制计数；“1”表示二十进制计数。 2. 2. 赋初值赋初值 设置控制字后，按有关规定给计数器赋初值。3 3锁存命令锁存命令 在读计数值时，应先用锁存命令将计数器当前的计数值在锁存器中锁定，然后再加以读取。目的是为了获取正确的当前计数值。锁存器的输出会随计数执行部件的内容而变化，当计数器收到一个锁存命令时，锁存器的输出

9、将保持当前的计数值不再发生变化，而当CPU读取计数值后，锁存器的输出将再次随计数执行部件而变。所谓发锁存命令就是向控制字寄存器中写入一个如下格式的专用控制字。 SCl、SC0用来指示具体的计数器。D5D4=00，表明要进行锁存器输出锁定操作。而D3D0的状态无关紧要。4. 4. 读计数值读计数值 读计数值即CPU通过执行输入指令来获取指定计数器的当前计数值。读计数值时，必须符合控制字的有关规定，即只读低位字节还是只读高位字节或高低位字节都读。10.2.5 8253的工作方式 8253的计数器有六种工作方式供选择。不同的工作方式下，a）计数过程的启动不同;b）OUT端的输出波形不同;c）自动重复

10、功能不同;d) GATE的控制作用;e) 以及更新计数初值的影响也不完全一样。 同一芯片中的三个计数器，可以分别编程选择不同的工作方式。 1.方式0计数结束时中断 2.方式1可编程单脉冲 3.方式2速率发生器 4.方式3方波发生器 5.方式4软件触发选通 6.方式5硬件触发选通10.2.5 825310.2.5 8253的工作方式的工作方式1.方式0计数结束时中断图10-4 方式0的波形图10-5 方式0时GATE信号的作用2.方式1可编程单脉冲图10-6 方式1的波形3.方式2速率发生器图10-7 方式2的波形4.方式3方波发生器图10-8 方式3的波形 5.方式4软件触发选通图10-9 方

11、式4的波形6.方式5硬件触发选通图10-10 方式5的波形 可编程定时器/计数器8253可与各种微型计算机系统相连并构成完整的定时、计数或脉冲发生器。在使用8253时有两项工作要做，一是要根据实际应用要求，设计一个包含8253的硬件逻辑电路或接口，二是对8253进行初始化编程。10.2.5 825310.2.5 8253的应用的应用例1 将8253的计数器1作为5ms定时器，设输入时钟频率为200kHz，试编写8253的初始化程序。(1)计数初值计数初值N计算计算 已知输入时钟CLK频率为200kHz，则时钟周期为5us，于是计数初值N=5ms/T=1000。(2) 确定控制字确定控制字 按题

12、意选计数器1，按BCD码计数，工作于方式0，由于计数初值N=1000，控制字D5D4应为11，于是8253的控制字为：01110001B=71H。 (3) 选择8253各端口地址 设计数器1的端口地址为3F82H，控制口地址为3F86H。10.2.5 825310.2.5 8253的应用的应用 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD(4) 初始化程序如下初始化程序如下 MOV AL,71H ；控制字 MOV DX,3F86H ；控制口地址 OUT DX,AL ；控制字送8253控制寄存器 MOV DX,3F82H ；计数器1端口地址 MOV A

13、L,00 ；将计数初值N=1000的低8位 写入计数器1 OUT DX,AL MOV AL,10 ；将N的高8位写入计数器1 OUT DX,AL10.2.5 825310.2.5 8253的应用的应用例10-1 某一自动计数系统图10-11所示。当工件从光源与光敏电阻之间通过时，CLK0端即可接收到一个脉冲信号，由计数器0计数。每当有80个工件通过后，由输出端OUT0输出一个负脉冲作为中断请求信号通知CPU。CPU在处理该中断的中断服务程序中启动计数器1，由OUT1产生2000Hz的方波驱动蜂鸣器发声，提示工件以满80个，5秒后扬声器停止发声。分析：根据控制要求，8253计数器0工作于方式2，计数器1工作于方式3。因CLKl为5MHz，故计数器1的计数初值为5106/2000=2500。设计：程序清单如下： MOV AL，15H ；写方式控制字(设计数器0工作于方式2) OUT 43H,AL MOV AL，80 ；设计数器0的计数初值为80 OUT 40H,AL STI ；置IF=1，开中断LOOP： HLT JMP LOOP ；中断服务程序 MDV