第八章 可编程计数器定时器8253及其应用(车辆)

1、第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-261定时与计数器的概念定时与计数器的概念 定时器：定时器：在时钟信号作用下，进行定时的减在时钟信号作用下，进行定时的减“1”1”计数，定时时间到（减计数，定时时间到（减“1”1”计数回零），计数回零），从输出端输出从输出端输出周期均匀、周期均匀、 频率恒定频率恒定的脉冲信的脉冲信号。由上述可知，定时器强调的是精确的时间。号。由上述可知，定时器强调的是精确的时间。 定时举例：定时举例： 一天一天24小时的计时，称为日时钟。小时的计时，称为日时钟。 在监测系统中，对被测点的定时取样。在监测系统中，对

2、被测点的定时取样。 在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。 在微机控制系统中，控制某工序定时启动。在微机控制系统中，控制某工序定时启动。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-262第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用 在计算机系统中往往需要实现定时、延时控制，或对在计算机系统中往往需要实现定时、延时控制，或对外部事件进行计数等功能。常用下列方法实现：外部事件进行计数等功能。常用下列方法实现： 软件定时软件定时 不可编程硬件定时不可编程硬件

3、定时 可编程硬件定时可编程硬件定时第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-263 1 1、软件定时：、软件定时：利用微处理器执行一个利用微处理器执行一个延时程序段延时程序段实现。实现。通用性、灵活性好，不需硬件；但在定时过程中，通用性、灵活性好，不需硬件；但在定时过程中，占用占用CPUCPU的的时间资源时间资源。 2 2、不可编程硬件定时：、不可编程硬件定时：采用分频器、单稳电路或简采用分频器、单稳电路或简易定时电路等易定时电路等硬件硬件控制定时时间。通用性、灵活性差，其电控制定时时间。通用性、灵活性差，其电路参数决定后，无法改变定时时

4、间。但路参数决定后，无法改变定时时间。但不占用不占用CPUCPU的时间。的时间。 3 3、可编程硬件定时：、可编程硬件定时：软件硬件相结合软件硬件相结合、用可编程定时、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路。通用、灵活，可以和器芯片构成一个方便灵活的定时电路。通用、灵活，可以和CPUCPU同步工作，通过输入控制字和时间常数，可以灵活修改其同步工作，通过输入控制字和时间常数，可以灵活修改其定时时间；可工作在计数或定时的不同工作方式下。定时时间；可工作在计数或定时的不同工作方式下。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2648253

5、8253是一种常用的可编程定时是一种常用的可编程定时/ /计数芯片。计数芯片。 3 3个独立的个独立的1616位计数器通道位计数器通道 每个计数器有每个计数器有6 6种工作方式种工作方式 按二进制或十进制（按二进制或十进制（BCDBCD码）计数码）计数要求：要求：了解了解82538253的主要外部引脚及功能；的主要外部引脚及功能； 了解了解82538253的的6 6种工作方式及控制字；种工作方式及控制字； 重点掌握重点掌握82538253的寻址、连接及初始化。的寻址、连接及初始化。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-265可编程定时

6、器可编程定时器82538253引脚图引脚图D0D0D7D7：双向数据线，用以传送数：双向数据线，用以传送数据和控制字。据和控制字。 ：片选信号，低电平有效。：片选信号，低电平有效。 ：读控制信号，低电平有效。：读控制信号，低电平有效。 ：写控制信号，低电平有效。：写控制信号，低电平有效。CSRDWR1 82531 8253外部引脚和内部结构外部引脚和内部结构第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-266A A0 0、A A1 1：82538253内部计数器和控制寄存器的编码选择信号。内部计数器和控制寄存器的编码选择信号。 A A1 1

7、A A0 0 端口选择端口选择 0 00 0 通道通道0 0（0 0号计数器）号计数器） 0 10 1 通道通道1 1（1 1号计数器）号计数器） 1 01 0 通道通道2 2（2 2号计数器）号计数器） 1 11 1 控制字寄存器控制字寄存器CLKCLK02 ：每个计数器的时钟输入端。每个计数器的时钟输入端。每输入一个时钟信号（下每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减降沿），计数器的计数值减1 1。GATEGATE02 ：门控信号，门控信号，计数器的控制输入信号，用来控制计数器计数器的控制输入信号，用来控制计数器的工作。可分成的工作。可分成电平控制电平控制和和上升沿控制上升沿控制两种

8、类型。两种类型。OUTOUT02 ：计数器输出信号，计数器输出信号，用来产生不同方式工作时的输出波用来产生不同方式工作时的输出波形。形。一次计数过程结束，产生一个输出信号。一次计数过程结束，产生一个输出信号。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-267数据总线缓冲器。数据总线缓冲器。 它是一个三态、双向它是一个三态、双向8位寄存器，用于将位寄存器，用于将8253与系统数与系统数据总线据总线D0D7 相连。相连。读读/写逻辑。写逻辑。控制命令寄存器。控制命令寄存器。 它接受它接受CPU送来的控制字。送来的控制字。计数器。计数器。 825

9、3有有3个独立的计数器（计数通道个独立的计数器（计数通道），其内部结构），其内部结构完全相同完全相同.定时器定时器/计数器的内部结构：计数器的内部结构：8253CLKGATEOUT第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-268可编程定时器可编程定时器82538253内部结构框图内部结构框图第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-269 可编程定时器可编程定时器82538253的控制字格式如图的控制字格式如图8-38-3所示。所示。 82538253的控制字的控制字D D0 0用来

10、定义用户所使用的计数值是二进制用来定义用户所使用的计数值是二进制数还是数还是BCDBCD数。允许使用的二进制数为数。允许使用的二进制数为0000H0000HFFFFHFFFFH，十进，十进制数为制数为0000000099999999。当初始计数值为。当初始计数值为00000000时，对应最大计数时，对应最大计数值。值。 82538253每个计数器都有自己的每个计数器都有自己的1616位计数值寄存器。位计数值寄存器。2 82532 8253的控制字的控制字第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-261082538253控制寄存器的格式控制

11、寄存器的格式 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD1-1-计数值为计数值为BCDBCD码格式码格式0-0-计数值为二进制格式计数值为二进制格式M2 M1 M0 M2 M1 M0 方式选择方式选择0 0 0 0 0 0 方式方式0 00 0 1 0 0 1 方式方式1 1/ 1 0 / 1 0 方式方式2 2/ 1 1 / 1 1 方式方式3 31 0 0 1 0 0 方式方式4 41 0 1 1 0 1 方式方式5 50 0-0 0-对计数器进行锁存对计数器进行锁存0 1-0 1-只读只读/ /写低写低8 8位字节位字节 1 0-1 0-只读只读/ /写高写高8 8位字节位

12、字节1 1-1 1-先读先读/ /写低写低8 8位字节位字节, , 再读再读/ /写高写高8 8位字节位字节. .0 0-0 0-选计数器选计数器0 00 1-0 1-选计数器选计数器1 11 0-1 0-选计数器选计数器2 21 1-1 1-无意义无意义第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2611（1 1）方式控制字：）方式控制字：30H30H00 11 000 0B00 11 000 0B例例1 1：（1 1）设置设置82538253的计数器的计数器0 0为方式为方式0 0工作，采用二进制工作，采用二进制计数，先低后高写入计数值

13、。计数，先低后高写入计数值。 （2 2）设置设置82538253的计数器的计数器1 1为方式为方式2 2工作，采用二进制计工作，采用二进制计数，先低后高写入计数值。数，先低后高写入计数值。（2 2）方式控制字：）方式控制字：74H74H01 11 010 0B01 11 010 0B第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2612v例例2：要求读出并检查：要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否是全号计数器的当前计数值是否是全“1”（假定计数值只有低（假定计数值只有低8位），其程序段为位），其程序段为v MOV DX,307H ；命令口

14、；命令口vL ：MOV AL，01000000B ；1号计数器的锁存命令号计数器的锁存命令v OUT DX，AL ；写入命令寄存器；写入命令寄存器v MOV DX，305H ；1号计数器数据口号计数器数据口v IN AL，DX ；读；读1号计数器的当前计数值号计数器的当前计数值v CMP AL，0FFH ；比较；比较v JNE L ；非全；非全“1”，再读，再读v HLT ； 是全是全“1”，暂停，暂停第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2613 82538253内部有内部有3 3个相同的个相同的1616位计数器，它们都能以位计数器

15、，它们都能以6 6种方式工种方式工作，具体由方式控制字确定。作，具体由方式控制字确定。 （1 1）方式）方式0 0 计数结束产生中断计数结束产生中断 （2 2）方式）方式1 1 可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器 （3 3）方式）方式2 2 频率发生器频率发生器 （4 4）方式方式3 3 方波发生器方波发生器 （5 5）方式方式4 4 软件触发选通信号发生器软件触发选通信号发生器 （6 6）方式方式5 5 硬件触发选通信号发生器硬件触发选通信号发生器3 82533 8253的工作方式的工作方式第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用20

16、22-6-2614 8253 8253具体工作在何种工作方式下，由方式控制字确定。具体工作在何种工作方式下，由方式控制字确定。只有熟悉每种工作方式的特点才能根据实际应用问题，选择只有熟悉每种工作方式的特点才能根据实际应用问题，选择正确的工作方式。正确的工作方式。 每种工作方式的过程类似：每种工作方式的过程类似： 设定工作方式设定工作方式 设定计数初值设定计数初值 硬件启动硬件启动 计数初值进入减计数初值进入减1 1计数器计数器 每输入一个时钟脉冲，计数器减每输入一个时钟脉冲，计数器减1 1的计数过程的计数过程 计数过程结束计数过程结束(309页例题页例题)第第8 8章章 可编程计数器定时器可编

17、程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2615（1 1）方式）方式0 0 计数结束产生中断计数结束产生中断 计数器对计数器对CLKCLK输入信号进行减法计数，每一个时钟周输入信号进行减法计数，每一个时钟周期计数器减期计数器减1 1。 当设定该方式后，计数器的输出当设定该方式后，计数器的输出OUTOUT变低；当计数减变低；当计数减到零到零计数结束时，输出计数结束时，输出OUTOUT变高。该输出信号可以作变高。该输出信号可以作为中断请求信号来使用。为中断请求信号来使用。 门控信号门控信号GATEGATE的作用：当的作用：当GATEGATE为高电平时，允许计数；为高电平时，允许

18、计数；若若GATEGATE为低电平，则禁止计数。为低电平，则禁止计数。 在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器将按新写入的计数值重新工作。器将按新写入的计数值重新工作。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2616方式方式0 0 计数结束中断计数结束中断GATEOUTCLK 031244方式方式0WR设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及

19、其应用及其应用2022-6-2617n=5n=5CLKCLKOUTOUTWRWR 5 54 43 32 21 10 082538253的的0 0方式时序波形方式时序波形WRWROUTOUT n=9n=99 98 8n=4n=44 43 32 21 10 0n=5n=5WRWRGATEGATEOUTOUT 5 54 43 32 21 10 04 44 4第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2618（2 2）方式）方式1 1可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器情况一：情况一：（1）写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；）写

20、入计数初值后，计数器并不立即开始工作；（2）门控信号）门控信号GATE上升沿开始启动计数，才开始工作，使输出上升沿开始启动计数，才开始工作，使输出OUT变变成低电平；成低电平；（3）直到计数器值减到零后，输出才变高电平。）直到计数器值减到零后，输出才变高电平。 情况二：情况二： 在计数器工作期间，当在计数器工作期间，当GATE又出现一个上升沿时，计数器又出现一个上升沿时，计数器 重新装入重新装入原计数初值并原计数初值并重新开始重新开始计数。计数。 如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的 计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，

21、才按新写入的计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的 计数初值开始工作。计数初值开始工作。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2619方式方式1 1 可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值硬硬件件启启动动计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-262082538253的的1 1方式时序波形方式时

22、序波形n=3n=3WRWRn=2n=2OUTOUT 3 32 21 10 02 21 10 0GATEGATEn=4n=4CLKCLKGATEGATEWRWROUTOUT 4 43 32 21 10 0OUTOUT 4 43 32 21 1GATEGATE4 40 0第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2621（3 3）方式）方式2 2频率发生器（分频器）频率发生器（分频器） 装入初值后开始计数。减到装入初值后开始计数。减到1 1时时OUTOUT输出一输出一个负脉冲，宽个负脉冲，宽度为一个时钟周期，度为一个时钟周期，自动装入时间常数

23、自动装入时间常数重新计数。重新计数。03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2622方式方式3 3工作方式与方式工作方式与方式2 2基本相同，也具有自动装入时间基本相同，也具有自动装入时间常数（计数初值）的功能，不同之处在于：常数（计数初值）的功能，不同之处在于：（1 1）工作在方式）工作在方式3 3 ，引脚，引脚OUTOUT输出的不是一个时钟周期输出的不是一个时钟周期的负脉冲的负脉冲 ，而是占空比为，而是占空比为1 1：1 1或近似或近似1 1：1 1的方波

24、；当的方波；当计数初值为偶数时，输出在前一半的计数过程中为高计数初值为偶数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数过程中为低电平。电平，在后一半的计数过程中为低电平。（2 2）由于方式）由于方式3 3输出的波形是方波，并且具有自动重装输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初值的功能，因此，计数初值的功能，因此，82538253一旦计数开始，就会在一旦计数开始，就会在输出端输出端OUTOUT输出连续不断的方波。输出连续不断的方波。（4 4）方式）方式3 3 方波发生器方波发生器第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2623n

25、=5n=5CLKCLKWRWROUTOUT 2 2n=4n=42 22 22 282538253的的3 3方式时序波形方式时序波形OUTOUT WRWR3 32 23 32 2第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2624（5 5）方式方式4 4 软件触发选通信号发生器软件触发选通信号发生器 设置此方式后，设置此方式后，OUTOUT变为高电平。一旦装入计数值，计变为高电平。一旦装入计数值，计数立即开始。数立即开始。计数到计数到0 0，OUTOUT输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。只有只有GATEGATE为

26、高电平计数才进行，否则禁止计数。为高电平计数才进行，否则禁止计数。（6 6）方式方式5 5 硬件触发选通信号发生器硬件触发选通信号发生器 设置此方式后，设置此方式后，OUTOUT输出高电平。输出高电平。GATEGATE的上升沿使计的上升沿使计数开始。数开始。计数到计数到0 0，OUTOUT输出一个负脉冲。输出一个负脉冲。第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-26251 1）寻址）寻址 82538253占用占用4 4个接口地址，地址由个接口地址，地址由 、A0A0、A1A1来确定。来确定。配合配合RDRD、WRWR控制信号，可以实现对控

27、制信号，可以实现对82538253的各种读写操作。的各种读写操作。CS4 82534 8253的寻址及连的寻址及连接接第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2626图图 82538253与与80888088系统总线的连接系统总线的连接2 2）连接）连接接口地址接口地址: : FF04HFF04HFF07HFF07H第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2627 8253 8253无复位引脚，上电后各寄存器的值不定，其工作方无复位引脚，上电后各寄存器的值不定，其工作方式也是随机

28、的。式也是随机的。使用前必须对其进行初始化使用前必须对其进行初始化。 （1 1）写入控制字）写入控制字：用于确定工作方式、指定初值的装入：用于确定工作方式、指定初值的装入顺序及计数数制。顺序及计数数制。 （2 2）写入计数初值）写入计数初值：按控制字的要求向选定的计数器写：按控制字的要求向选定的计数器写入计数初值。入计数初值。 l逐个对计数器进行初始化。逐个对计数器进行初始化。l先写所有计数器的方式字，再装入各计数器计数值。先写所有计数器的方式字，再装入各计数器计数值。5 82535 8253初始化及其应初始化及其应用用第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2628一个计数器的初始化顺序一个计数器的初始化顺序另一种初始化编程顺序另一种初始化编程顺序 第第8 8章章 可编程计数器定时器可编程计数器定时器82538253及其应用及其应用2022-6-2629程序段程序段1 1如下如下：（假设端口地址假设端口地址40H40H、41H41H、42H42H、43H43H） MOV AL,36H MOV AL,36H ;