可编程定时计数器ppt课件

1、苗付友20190.12可编程定时/计数器825328253作用作用v定时定时v软件定时：让机器执行一段程序，安排循环来实现软件定时：让机器执行一段程序，安排循环来实现定时，容易实现，定时时间调整方便，定时准确，定时，容易实现，定时时间调整方便，定时准确，占用了占用了CPU资源，降低了资源，降低了CPU的利用率。的利用率。v硬件定时：可编程定时硬件定时：可编程定时/计数硬件芯片，定时值、定计数硬件芯片，定时值、定时范围可以很容易的由软件改动，具有运用灵敏、时范围可以很容易的由软件改动，具有运用灵敏、功能较强等特点。功能较强等特点。v外部事件计数外部事件计数 v外部事件计数就

2、是对外部脉冲信号计数。产生脉冲外部事件计数就是对外部脉冲信号计数。产生脉冲信号的外部缘由就是外部事件。信号的外部缘由就是外部事件。 v如高速公路入口处一个公用计算机检测系统，它可如高速公路入口处一个公用计算机检测系统，它可以自动对进入高速公路的车辆进展计数以自动对进入高速公路的车辆进展计数 20190.12可编程定时/计数器825338253的内部构造的内部构造 8253内部有3个独立的16位定时计数器通道。计数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时范围可在165535之间改动，每个通道有6种任务方式，计数频率可高达2MHz以上。3个计数通道个计数通道通道控制存放器通道控制存放器 数据总线缓冲

3、器数据总线缓冲器 读写控制电路读写控制电路 20190.12可编程定时/计数器82534计数通道计数通道v通道通道0、通道、通道1和通道和通道2 vCLK：计数器的脉冲输入端，：计数器的脉冲输入端，GATE: 计数器的门控计数器的门控信号，信号，OUT: 计数器的输出信号，普通与计数溢出计数器的输出信号，普通与计数溢出有关。有关。v任务原理：任务原理：v8253计数器任务在减计数器任务在减1形状，每输入一个计数脉冲，形状，每输入一个计数脉冲，计数器值减计数器值减1，当计数器，当计数器v 计数到零时，计数到零时，OUT信信v 号有效，通知外设计号有效，通知外设计v 数器产生溢出数器产生溢出 16

4、位计数器GATECLKOUT20190.12可编程定时/计数器82535v通道的运用通道的运用v计数器：将要计数的次数预置到该通道计数计数器：将要计数的次数预置到该通道计数器中器中v定时器：从定时器：从CLK输入一固定频率的时钟脉冲，输入一固定频率的时钟脉冲，再根据要求定时的时间计算出定时所需的计再根据要求定时的时间计算出定时所需的计数值或称时间常数，并预置到计数器中数值或称时间常数，并预置到计数器中v 计数值定时时间计数值定时时间/时钟脉冲周期时钟脉冲周期20190.12可编程定时/计数器82536通道控制存放器通道控制存放器 v一个通道控制存放器一个通道控制存放器vCPU经过对控制存放器的

5、读写，可以分别对经过对控制存放器的读写，可以分别对三个计数通道的任务方式进展设置三个计数通道的任务方式进展设置v只能写不能读只能写不能读20190.12可编程定时/计数器82537数据总线缓冲器数据总线缓冲器v双向三态的双向三态的8位数据缓冲器，实现位数据缓冲器，实现8253和和CPU之间的数据接口之间的数据接口 读写控制电读写控制电路路v片选信号片选信号 CSvA1A0的组合的组合 ：选择三个通道、一个控制存：选择三个通道、一个控制存放器，共放器，共4个端口个端口v读信号读信号 和写信号和写信号 由由CPU提供，低电平提供，低电平有效。有效。 RDWR20190.12可编程定时/计数器825

6、388253的管脚分配的管脚分配 v通道管脚通道管脚 vCLKn：通道：通道n的脉冲输入管脚外部事件的脉冲输入管脚外部事件v 或定时脉冲由这三个管脚输入；或定时脉冲由这三个管脚输入；vOUTn：通道：通道n的输出管脚，当计数值减的输出管脚，当计数值减 到到0v 在在OUT管脚上输出，输出波形取决管脚上输出，输出波形取决于于v 8253通道的任务方式；通道的任务方式；vGATEn：门控信号输入管脚：门控信号输入管脚 WRRDCS8253的管脚包括数据线的管脚包括数据线D7D0，读写控制线，读写控制线 以及和CPU地址线相衔接的片选信号 20190.12可编程定时/计数器825398253的编程的

7、编程v控制字控制字 v分为分为4部分，通道选择、计数器读部分，通道选择、计数器读/写方式、写方式、任务方式和计数码的选择。任务方式和计数码的选择。计数器选择计数器选择SC1、SC0 计数器读计数器读/写方式写方式RLl、RL0 20190.12可编程定时/计数器825310v计数器的锁存操作计数器的锁存操作 v8253一旦初始化后，就不需求一旦初始化后，就不需求CPU参与而自参与而自动计数。为了读出计数值时不干扰实践计数动计数。为了读出计数值时不干扰实践计数过程，同时读出的值又是稳定的，就要求对过程，同时读出的值又是稳定的，就要求对通道计数器中的计数值进展锁存。通道计数器中的计数值进展锁存。v

8、硬件锁存暂停计数硬件锁存暂停计数 GATE 暂停计数暂停计数v软件控制命令锁存软件控制命令锁存 v每一个通道都有一个输出锁存器每一个通道都有一个输出锁存器(16位位)，平，平常它的值随通道计数器的值变化，当向通道常它的值随通道计数器的值变化，当向通道写入锁存的控制命令时，它把计数器的现行写入锁存的控制命令时，它把计数器的现行值锁存而计数器的计数过程照样进展。这样，值锁存而计数器的计数过程照样进展。这样，CPU读取的是锁存器中的值。当重新写入一读取的是锁存器中的值。当重新写入一个命令字或个命令字或CPU读取计数值后，计数通道会读取计数值后，计数通道会自动解除锁存形状。自动解除锁存形状。v锁存控制

9、字：锁存控制字： 0000XXXXB 先读取低8位，后读取高8位不锁存： 10 00H 0F 00H20190.12可编程定时/计数器825311 任务方式选择M2、M1、M0 BCD计数制：写入初值范围为0000到9999，而0000是最大值，代表10000二进制计数制：写入初值范围为0000到FFFFH，其中0000为最大值，代表65536。 控制字的D5D4为00，表示的是锁存命令。这时控制字中的低4位无效 20190.12可编程定时/计数器8253128253的任务方式的任务方式 v方式方式0计数终了中断方式计数终了中断方式 v方式方式1可编程序的单独负脉冲可编程序的单独负脉冲 v方式

10、方式2速率发生器速率发生器v方式方式3方波发生器方波发生器 v方式方式4软件触发方式软件触发方式v方式方式5硬件触发方式硬件触发方式20190.12可编程定时/计数器825313方式方式0计数终了中断方式计数终了中断方式v方式方式0的作用的作用v 用户可以在设定时间上产生中断信号用户可以在设定时间上产生中断信号 v任务方式任务方式0特点：特点：v门控信号门控信号GATE必需为必需为1，计数器才干计数；，计数器才干计数；v计数时通道输出端计数时通道输出端OUT不断为不断为0；v通道计数器计数到通道计数器计数到0后，后，OUT由由0到到1，同时计数器停顿任务。，同时计数器停顿任务。vOUT输出的从

11、低到高的正跳变或高电平可作为中断恳求信号输出的从低到高的正跳变或高电平可作为中断恳求信号INTR，向，向CPU发出中断恳求。发出中断恳求。 v在计数过程中，在计数过程中，GATE信号为低电平常，停顿计数，一旦信号为低电平常，停顿计数，一旦GATE变高，那变高，那么继续计数么继续计数 20190.12可编程定时/计数器825314INT8086家庭厨房系统20190.12可编程定时/计数器825315方式方式1可编程序的单独负脉冲可编程序的单独负脉冲v单稳电路单稳电路v在输入的鼓励下产生固定宽度脉冲的电路，当输入端输入一在输入的鼓励下产生固定宽度脉冲的电路，当输入端输入一个不低于规定的最小宽度的

12、脉冲后，单稳电路就输出一个用个不低于规定的最小宽度的脉冲后，单稳电路就输出一个用户事先设定宽度的脉冲。户事先设定宽度的脉冲。v8253的方式的方式1就是一个可编程单稳电路就是一个可编程单稳电路 v方式方式1任务过程任务过程v门控信号门控信号GATE是触发信号，上升沿有效。即开场计数是由是触发信号，上升沿有效。即开场计数是由GATE的上升沿触发的；的上升沿触发的；v触发后，通道计数器开场计数，输出端触发后，通道计数器开场计数，输出端OUT由高变低；由高变低；v计数器计数到计数器计数到0，OUT再由低变高。再由低变高。v PWNTclkvPW：输出的负脉冲宽度：输出的负脉冲宽度 ；N：初始计数值，

13、：初始计数值，Tclk：CLK端端的脉冲周期的脉冲周期 20190.12可编程定时/计数器825316车辆统计车辆统计不同车辆间隔T3不能太小；PW同一车辆的不同车厢间间隔不能太大；(PW)20190.12可编程定时/计数器825317方式方式2速率发生器速率发生器v方式方式2是一个可编程的分频电路，它把输入信号是一个可编程的分频电路，它把输入信号CLK分频分频后以脉冲的方式由后以脉冲的方式由OUT输出，而分频系数就是用户事先对输出，而分频系数就是用户事先对通道计数器写入的初始计数值通道计数器写入的初始计数值v任务方式任务方式 OUT初始为高电平初始为高电平vGATE门为门为1，计数器才干任务

14、，对，计数器才干任务，对CLKv 端上的脉冲进展计数；端上的脉冲进展计数；v当计数器当计数器“减计数到减计数到1时，输出端由时，输出端由v 高变低，再经过一个高变低，再经过一个CLK周期，即计周期，即计v 数器计数到数器计数到0时，输出端时，输出端OUT又跳变又跳变v 为高。所以方式为高。所以方式2输出周期性负脉冲信输出周期性负脉冲信v 号，其宽度固定为一个号，其宽度固定为一个CLK周期；周期；v当计数器的值减为当计数器的值减为0时，自动重新装入时，自动重新装入v 计数初值，实现循环计数计数初值，实现循环计数 方式方式2计数初值重载计数初值重载 20190.12可编程定时/计数器825318v

15、在计数过程中，假设在计数过程中，假设GATE信号为低电平，那么停顿计数，信号为低电平，那么停顿计数，待待GATE信号变为高电平后，从初始值开场重新计数。信号变为高电平后，从初始值开场重新计数。 方式方式2定时波形图定时波形图 20190.12可编程定时/计数器825319方式方式3方波发生器方波发生器v任务方式：任务方式：v当控制字写入控制存放器后，输出端当控制字写入控制存放器后，输出端OUT变高。变高。v当计数初值写入通道，且当计数初值写入通道，且GATE为高电为高电平常计数器开场计数，平常计数器开场计数，OUT坚持高电平。坚持高电平。v假设计数初值假设计数初值n为偶数，那么当计数值为偶数，

16、那么当计数值减到减到n2时，输出端时，输出端OUT变为低电平。变为低电平。然后此然后此 低电平不断坚持到计数值减为低电平不断坚持到计数值减为0，OUT再次变为高电平。再次变为高电平。v当计数值减到当计数值减到0时计数器重新装入计数时计数器重新装入计数值，实现循环计数。值，实现循环计数。v当计数值当计数值N为偶数时，输出端为偶数时，输出端OUT输出输出反复周期为反复周期为NCLK，占空比为，占空比为1：1的方的方波。波。v当计数初值当计数初值N为奇数，输出反复周期为为奇数，输出反复周期为NCLK，但占空比为，但占空比为(N+1)/2(N-1)/2，因此输出是近似方波。，因此输出是近似方波。201

17、90.12可编程定时/计数器825320v假设在计数期间写入一个新的计数值，并不立刻影响现行计数过程，等假设在计数期间写入一个新的计数值，并不立刻影响现行计数过程，等到计数值减到到计数值减到0后，重新装入新的计数值，开场以新的速率输出方波。后，重新装入新的计数值，开场以新的速率输出方波。图图7.35 方式方式3定时波形图定时波形图20190.12可编程定时/计数器825321 8253的通道0，实时中断。用于产生固定频率的时钟节拍，故设定任务在方式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。

18、用于固定频率的刷新信号，故设定任务在方式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，用于产生频率信号。故取任务在方式3，计数值为6A4H1190，方波输出频率为1.19MHz/11901kHz。此信号频率决议扬声器的音调，通道2的控制字为0B6H。PC/XT机中机中8253电路衔接图电路衔接图20190.12可编程定时/计数器825322方式方式4软件触发方式软件触发方式 v软件触发方式软件触发方式:CPU经过指令触发一个选通讯号给经过指令触发一个选通讯号给外部设备，选通讯号在触发后设定时间点上发出

19、。外部设备，选通讯号在触发后设定时间点上发出。v选通讯号作用选通讯号作用:锁存器锁存器STB,打印机打印机STBvCPU经过触发经过触发8253的某个通道，定时启动一个事件的某个通道，定时启动一个事件或任务过程，或或任务过程，或CPU启动某个事件的命令延迟了设启动某个事件的命令延迟了设定时间后才执行。定时间后才执行。v方式方式4中，当写入控制字后，输出端中，当写入控制字后，输出端OUT变为高电变为高电平。当计数初值写入通道后，平。当计数初值写入通道后，CPU就完成了对通道就完成了对通道的触发。当计数器计数到的触发。当计数器计数到0时，通道的时，通道的OUT端就输端就输出负脉冲。出负脉冲。201

20、90.12可编程定时/计数器825323v方式方式4任务过程任务过程 v门控信号门控信号GATE为高电平，计数器开场减为高电平，计数器开场减1计数，计数，OUT维持高电平；维持高电平；v当计数器减到当计数器减到0，输出端，输出端OUT变低，再经过变低，再经过一个一个CLK输入时钟周期，输入时钟周期，OUT输出又变高。输出又变高。v所以输出端所以输出端OUT在计数器溢出时产生一个在计数器溢出时产生一个宽度为宽度为1个个CLK周期的负脉冲。而这个负脉周期的负脉冲。而这个负脉冲就可以做为外设的选通讯号。冲就可以做为外设的选通讯号。 20190.12可编程定时/计数器825324OUT0GATE0CL

21、K05V8253通道0DCPSDRDQ送家用电器+5V220VC R5V方式方式4下的家庭厨房系统下的家庭厨房系统 早晨启动他的计算机，在8点钟执行对8253通道0的初始化程序 ,关掉CPU 20190.12可编程定时/计数器825325方式方式5硬件触发方式硬件触发方式 v硬件触发方式硬件触发方式v外部经过一个有效沿触发信号启动一个选通讯号给外部经过一个有效沿触发信号启动一个选通讯号给外部设备，选通讯号在触发后设定时间点上发出。外部设备，选通讯号在触发后设定时间点上发出。v任务过程任务过程v当控制字写入控制存放器后，输出端当控制字写入控制存放器后，输出端OUT变高变高;v当计数值写入通道计数

22、器后，不立刻开场计数当计数值写入通道计数器后，不立刻开场计数;v只需当只需当GATE信号的上升沿触发通道后，通道计数信号的上升沿触发通道后，通道计数器才开场计数器才开场计数(所以方式所以方式5称硬件触发称硬件触发);v当计数值减到当计数值减到0，输出端，输出端OUT变低，再经过一个变低，再经过一个CLK时钟周期，时钟周期，OUT端输出又变高。端输出又变高。(输出端输出端OUT输出的也是一个宽度固定为输出的也是一个宽度固定为1个个CLK周期的负脉冲周期的负脉冲 )20190.12可编程定时/计数器825326计数器的计数值减到计数器的计数值减到0后，将自动重新装入计数值，但并不后，将自动重新装入

23、计数值，但并不开场计数，待到再一次有开场计数，待到再一次有GATE的上升沿触发才开场计数。的上升沿触发才开场计数。 OUT0GATE0CLK08253通道0DCPSDRDQ送家用电器+5V220VC R5V5V早晨8点前的任何一个时辰启动他的计算机 ,对8253通道0的初始化程序 ,关掉CPU在8点时，按下开关，计数开场计数20190.12可编程定时/计数器8253278253的任务方式小节的任务方式小节v与频率发生器有关的任务方式与频率发生器有关的任务方式v与计数器有关的任务方式与计数器有关的任务方式 工作方式启动方式“溢出”方式计数值使用方式0软件启动OUT为正电平一次有效方式1GATE上

24、升沿OUT为正电平自动重装方式2软件启动OUT为负脉冲自动重装方式3软件启动OUT为方波自动重装方式4软件启动OUT为负脉冲一次有效方式5GATE上升沿OUT为负脉冲自动重装20190.12可编程定时/计数器825328v与频率发生器有关的任务方式8253有两种方式与频率发生器有关，即方式2和发生3。v对OUT端，方式2提供应用户的是负脉冲，方式3提供应用户的是方波。v在这个两种方式下，GATE信号要一直坚持为高。20190.12可编程定时/计数器825329v与计数器有关的任务方式 对于计数器类，有方式0、1和方式4、5。启动计数器的方式有两种。v一种是CPU把时间常数写入相应通道后，计数器

25、就开场任务，我们可以称之为软件启动方式，在这种启动方式下，GATE要一直坚持为高电平，所以方式0和方式4可以称为软件启动方式。v另一种是硬件启动计数器，即CPU把时间常数写入计数器后，即使GATE为高电平，计数器并不任务。只需GATE发生跳变，其上升沿启动计数器任务，v 所以方式1和方式5就可以称为硬件启动方式20190.12可编程定时/计数器82533020190.12可编程定时/计数器8253318253运用举例运用举例 v8253初始化初始化v经过经过8253的控制端口向控制字存放器写入的控制端口向控制字存放器写入相应通道的控制字，控制字包括如下信息：相应通道的控制字，控制字包括如下信息：指定通道的任务方式，对通道计数器的读指定通道的任务方式，对通道计数器的读写方式，通道计数器计数时所采用的数制；写方式，通道计数器计数时所采用的数制；v经过经过8253的通道端口向相应的通道计数器的通道端口向相应的通道计数器写入初始计数值。假设在控制字中已确定写入初始计数值。假设在控制字中已确定16位的读写方式，那么要对通道端口写操位的读写方式，那么要对通道端口写操作两次，第一次写初始计数值的低作两次，第一次写初始计数值的低8位，第位，第二次写高二次写高8位