微型计算机原理及接口技术第9章-可编程计数定时控制器8253A课件

1、第 9 章 可编程计数/定时控制器8253A 本章主要内容9.1 基本概念 9.2 8253A的内部结构和引脚 9.3 8253A的编程 9.4 8253A的工作方式 9.5 8253A的应用9.1 基本概念定时用途：定时打铃、石英钟、红绿灯、动态存储器 的刷新定时、系统的日历时钟计数用途：生产线、出租车计费、点钞机定时方式软件定时不可编程硬件定时可编程硬件定时9.1 基本概述 1. 软件定时 通过执行延迟子程序，达到定时目的。延迟子程序包含一定的指令，设计者要求对这些指令的执行时间进行严密的计算或者精确的测试，以便确立延迟时间是否符合要求。定时时间较长时，一般采用循环程序优点：不需添加硬件设

2、备，只需编制有关延时程序缺点：增加CPU的开销，时间越长，开销越大，浪费CPU资源单稳态延时电路或计数电路来实现延时或定时（如：555）优点：不增加CPU的开销缺点：器件容易老化，导致定时不准（RC决定脉冲宽度）2.不可编程的硬件定时9.1 基本概述 结合软件定时及不可编程的硬件定时的方法，并将它们作成一个通用的器件工作原理：计数器/定时器计数或定时达到确定值时，可以自动产生一个输出特点：计数器/定时器与CPU可同时做不同的工作，计数或定时时，不占用CPU，并且利用计数/定时器产生中断信号，还可以建立多作业环境，提高了CPU 的效率3. 可编程的硬件定时9.1 基本概述 可编程计数器/定时器的

3、功能： 计数器，设置计数初值后，计数器被启动，减1计数，当减为0时，输出一个信号定时器，设置计数初值后，启动减1计数，按定时常数不断的输出为时钟周期整数倍的定时间隔二者共同点：都基于减1计数二者区别： 计数时，减到0之后，输出一个信号结束 定时时，不断产生信号9.2 8253A的内部结构和引脚9.2 8253A的内部结构和引脚 8位三态缓冲器，CPU通过数据总线缓冲器向8253写入数据和命令或从数据总线缓冲器向8253读取数据或状态信息功能：向8253写入确定工作方式的命令向8253计数器寄存器装入计数初值读出8253的计数值 8253内部操作的控制部分，接受来自系统总线的信息，产生控制整个芯

4、片的控制信号A1A0：端口选择信号，由CPU输入，选择3个通道和控制端口1. 数据总线缓冲器2. 读写控制逻辑9.2 8253A的内部结构和引脚 RD、WR：输入低电平有效RD ：CPU读取A1A0所选定通道内计数器的当前值WR ：CPU向8253控制字寄存器或向计数器置计数初值CS ：片选信号，低电平有效 通常由端口地址的高位地址译码形成A1A00001通道0通道11011通道2控制字寄存器端口9.2 8253A的内部结构和引脚 9.2 8253A的内部结构和引脚 三个通道功能完全相同：锁住当前计数值，供CPU查询二进制计数FFFFH十进制（BCD）计数9999每个通道组成16位减1计数器1

5、6位计数值锁存器功能计数定时：计数脉冲CLKi 计数器减1 0溢出，OUTi输出：时钟脉冲CLKi 计数器减1 0溢出，OUTi输出频率一定 来自系统主时钟频率没有特殊要求计数器初值（定时）=要求定时时间时钟脉冲的周期3. 通道0通道29.2 8253A的内部结构和引脚 例9-1：设时钟频率为2KHz，要求定时1s，计算计数器初值 解：计数器初值 = 1/（0.510-3）= 2 103 = 07D0H 注意：任意通道作计数或定时用时，其内部结构完全相同计数时，由计数脉冲决定计数器是否减1；定时时，由定时脉冲决定计数器是否减1计数脉冲周期可不固定，一般来自外部（现场）；定时脉冲周期固定，一般来

6、自系统主时钟计数时，计数的次数直接作为计数器的初值；定时时，计数器的初值由定时时间和定时脉冲频率确定无论是计数还是定时，当前计数值由计数值锁存器锁住，供CPU查询9.2 8253A的内部结构和引脚 4. 控制字寄存器用来存放由CPU写入8253A的工作方式选择控制字 定义8253A中各通道的工作方式9.3.1 8253A的初始化编程9.3 8253A的编程 8253A的编程步骤： 设置8253A的工作方式：由CPU向8253的控制寄存器输出一个控制字 设置8253A计数器初值：初值可以是8位的，也可以是16位 读取计数器当前值（可选）注意：在读计数值时，须先用锁存命令，将当前计数值在输出锁存器

7、中锁定，方可由CPU读取，否则计数器的数值有可能正在改变过程中，可能读取一个不确定的结果当CPU将锁定值用输入指令读走时，锁存器自动失锁，又跟随减法计数器工作，在锁存和读出计数值的过程中，不影响计数进行例9-2：设定8253A各端口地址为 40H43H，通道0工作于方式0，用二进制计数，计数初值为4，则其初始化程序：MOV AL，10H；控制字（00010000B）OUT 43H，AL；写入控制寄存器MOV AL，4；计数初值，只送低8位OUT 40H，AL；初值送通道09.3.1 8253A的初始化编程 例9-3：例9-2 设定8253A各端口地址为 40H43H，通道1工作于方式1，用BC

8、D码计数，计数初值为4000，其初始化程序：MOV AL，63H；控制字（01100011B）OUT 43H，AL；写入控制寄存器MOV AL，40H；计数初值，只送高8位OUT 41H，AL；初值送通道19.3.1 8253A的初始化编程 例9-4：设定8253A各端口地址为 40H43H，通道2工作于方式2，用二进制计数，计数初值为0304H，其初始化程序：MOV AL，0B4H；控制字（10110100B）OUT 43H，AL；写入控制寄存器MOV AL，04H；先设置计数初值低字节OUT 42H，AL；初值低8位送通道2MOV AL，03H；后设置计数初值高字节OUT 42H，AL；初

9、值高8位送通道2MOV AL，84H；控制字（10000100B）OUT 43H，AL；写入控制寄存器INAX，42H；读通道2计数器值8253A初始化完成后进入工作状态，锁存命令是配合CPU读取计数器当前值而设置的。在读取计数值时，必须先用锁存命令，将当前计数值在输出锁存器中锁定，方可由CPU读取，否则计数器的数值有可能正在改变过程中，可能读取一个不确定的结果。锁存命令一旦写入8253A，减法计数器当前值被锁定，该值被送入输出锁存器。当CPU读取锁定值时，锁存器自动失锁，又跟随减法计数器工作。在锁存和读取计数值的过程中，不影响计数进行。 9.3.2 8253A的锁存命令9.3 8253A的编

10、程 9.4 8253A的工作方式方式0方式1方式2方式3方式4方式5通道0通道1通道2工作方式基本原则：控制字写入8253时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初态计数器初值写入以后，要经过一个时钟周期，计数器才开始工作，下降沿使计数器进行减1计数，计数器容纳的最大初值为“0”时钟脉冲的上升沿采样门控信号门控信号触发方式电平触发方式（上升沿检测）边沿触发方式边沿触发器检测门控信号的上升沿，计数器控制逻辑电路在每个时钟脉冲的上升沿采样边沿触发器，检测是否被外部门控脉冲触发过9.4.1 方式09.4 8253A的工作方式 计数结束中断方式功能：定时、计数注意： 门控信号GATE的作用 计

11、数器初值一次有效9.4.2 方式19.4 8253A的工作方式 可编程单脉冲发生器功能：单脉冲发生器注意： 门控信号GATE的作用 计数器初值一次有效9.4.3 方式29.4 8253A的工作方式 速率发生器功能：速率发生器注意： 门控信号GATE的作用 计数器初值9.4.4 方式39.4 8253A的工作方式 方波发生器注意： 门控信号GATE的作用 计数器初值 占空比： n为偶数， 1:1 n为奇数，（n+1)/2:（n-1)/29.4.5 方式49.4 8253A的工作方式 软件触发方式注意： 门控信号GATE的作用； 计数器值通过软件 计数器初值一次有效； 与工作方式0的区别9.4.6

12、 方式59.4 8253A的工作方式 硬件触发方式注意： 门控信号GATE的作用 硬件触发信号 计数器初值 与工作方式4的区别9.5 8253A的应用例9-5：某8086系统中包含一个8253芯片，要求完成如下功能： 利用通道0完成对外部事件计数功能，计满100次向CPU发出中断请求 利用通道1产生频率为1KHz的方波 利用通道2作标准时钟 相应的系统结构图如图所示，编写初始化程序？9.5 8253A的应用 9.5 8253A的应用 解：地址分析：A15 A8 A7 A6 A5 A4 A3A2A1A01 1 11 1 1 10011 1 11 1 1 1011FFF9HFFFBH1 1 11

13、1 1 11011 1 11 1 1 1111FFFDHFFFFH1 1 11 1 1 11001 1 11 1 1 1110FFFCHFFFEH8253A8259A通道0：工作方式0，计数值 100 = 64H 工作方式选择控制字：00010000 B = 10 H9.5 8253A的应用 通道1：工作方式3，输出方波频率：1KHz T= 1 ms CLK1输入时钟脉冲为2.5MHz T = 0.4 s 计数值 = T/T = 1 ms/ 0.4 s = 2500 = 09C4 H 工作方式选择控制字：01110110 B = 76 H通道2：工作方式0，定时 T= 1 s CLK2输入时钟

14、脉冲为1KHz T = 1ms 计数值 = T/T = 1 s/ 1ms = 1000 工作方式选择控制字：10100001 B = A1 H初始化程序如下：.MODEL SMALL.STACK 100.DATAAdd8253C0DBFFF9HAdd8253C1DBFFFBHAdd8253C2DBFFFDHAdd8253CRDBFFFFHAdd8259EDDBFFFCHAdd8259ODDBFFFEH .CODECLOCK PROCFAR PUSHDS9.5 8253A的应用 MOVAX,0PUSHAXMOVAX,DATA ；定义通道0工作在方式0MOVDS,AXMOVDX, Add8253C

15、RMOV AL,10H ；给通道0送计数值，只选低8位OUTDX,ALMOVDX, Add8253C0MOVAL,64HOUTDX,AL ；定义通道1工作在方式3MOVDX, Add8253CRMOVAL,76HOUTDX,AL9.5 8253A的应用 MOVDX, Add8253C1 ；给通道1送计数初值MOVAX,09C4H ；先送低8位，后送高8位OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL ；定义通道2工作在方式0MOVDX, Add8253CRMOVAL,B1HOUTDX,AL ；给通道2送计数初值MOVDX, Add8253C2MOVAX,1000HOUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL ；对8259