微机原理及应用：第9章 计数器和定时器

1、第九章 计数器和定时器定时信号的获得：（1）软件方法使用延时子程序 （2）硬件方法不可编程硬件、计数器/定时器 各有优缺点 9.1 8253的结构和工作原理 计数器/定时器的用处： 作为中断信号 输出精确的定时信号 作为波特率发生器 实现延迟计数器/定时器的基本原理图 计数器/定时器可以有下面几种工作模式： (0)计数结束产生中断(1)可重复触发的单稳态触发器(2)分频器(3)方波发生器(4)硬件触发选通信号发生器(5)软件触发选通信号发生器（2） 8253的编程结构 包含3个计数器，(CNT0、1、2) 每个计数器内部有：8位的控制寄存器 (CW)16位的计数初值寄存器 (CRH CRL)计

2、数执行部件 (CEH CEL)输出锁存器 (OLH OLL) 8253的编程结构 计数器0，计数器1，计数器2 数据总线缓冲器 读写逻辑电路 A1、A0对计数器和控制寄存器寻址 RD 读信号 WR 写信号 CS 片选信号 控制寄存器主要操作：往控制寄存器设置控制字往计数器设置初值从计数器读取计数值8253 引脚图计数器/定时器可以有下面几种工作模式： (0)计数结束产生中断(1)可重复触发的单稳态触发器(2)分频器(3)方波发生器(4)硬件触发选通信号发生器(5)软件触发选通信号发生器2. 8253控制寄存器的格式编程没有太多严格的顺序规定。遵守下列两条即可： 对计数器设置初值前必须先写控制字

3、 初值设置时，要符合控制字中的格式规定(即只写高位还是只写低位等)。3. 8253的编程命令 编程原则： 设置初值前必须先写控制字 初值设置要符合控制字中的格式规定编程命令有两类： 读出命令 写入命令 设置控制字命令 设置初始值命令 锁存命令 4. 8253的工作模式 8253的基本规则： 控制字写入时，进入初始状态 初值写入后，要经过上升沿和一个下降沿， 才开始计数门控信号在时钟CLK的上升沿被采样 在CLK下降沿，计数器作减1计数模式0、4电平触发；模式1、 5上升沿触发，模式2、3均可。 表7.2是经过归纳的各工作模式下受门控信号影响的情况 模式0计数结束产生中断模式0计数结束产生中断8

4、253工作在模式0，特点如下：控制字写入后OUT起始电平为低电平,保持到计数达0,转高电平直到写入新计数值控制字和计数初值写入后必须等下一个CLK,初值才送执行部件 门控GATE=1并获计数初值开始计数,此时GATE0则停止计数,但门控不影响OUT电平,所以计数时如有一段时间GATE=0, OUT低电平相应延长.计数过程中又有新计数值输入,下一个CLK起按新计数值计数.2字节初值如在GATE=0时写入初值,当GATE=1时计数开始,N个CLK后转高电平 模式0的时序图 (2) 模式1 可重复触发的单稳态触发器写入控制字后OUT起始高电平，GATE上升沿到来时下一CLK起OUT变低，直到计数到0

5、计数到0，OUT转高，直到下一次触发后第1个CLK来前。如果计数初值为N，输出OUT产生持续N个CLK的负脉冲。模式1可以重复触发,一个负脉冲结束后,又来一个门控上升沿,重复上述过程如在输出脉冲期间又来一个门控上升沿,则从下一CLK起又从初值减1延长 如在输出脉冲期间又写入新计数值,当前输出不受影响,除非又来一个门控信号,触发后按新计数初值减1计数. 模式1的时序图：(3) 模式2分频器模式2特点：是N分频的计数器 正脉冲为N-1个时钟脉冲宽度 负脉冲为1个时钟脉冲宽度 模式2的时序图 ：(4) 模式3方波发生器模式3特点：和模式2类似，但输出为方波或基本对称的矩形波 模式3的时序图 ： (5

6、) 模式4软件触发的选通信号发生器模式4特点：当计数到0时，输出变为低电平，并持续一个时钟周期变为高电平。 模式4的时序图 ： (6) 模式5硬件触发的选通信号发生器模式5特点：用门控上升沿触发即硬件触发计数到0时，输出端一个宽度为1个时钟周期的负脉冲，然后又自动变为高电平。模式5的时序图 ： 两个注意点： 时钟周期和输出周期的区别 输出波形在时钟下降沿产生电平变化7.3.4 8253应用举例 图 8253作为定时器的例子 6.3.1 8253应用举例例子,用8253级联定时图9.10 8253级联定时应用要求8253的OUT1发光二极管，亮1秒，熄灭1秒； OUT2发光二极管，亮2秒，熄灭2

7、秒8253各通道地址为：FFE9HFFEFH,试编程。 计数器0的CLK0来自2MHz经D触发器转化为T触发器2分频，OUT0作为计数器1、2的时钟,CLK1、CLK2初始化程序段：通道0的控制字为：00 11 010 1 B=35H通道1的控制字为：01 11 011 1 B=77H通道2的控制字为：10 11 011 1 B=0B7H地址分别为：0FFE9H0FFEFH各通道计数初值分别为： 各通道计数初值分别为：通道0计数初值(BCD码)：2000通道1计数初值(BCD码)：1000通道2计数初值(BCD码)：2000 程序段如下： MOV DX,0FFEFHMOV AL,35HOUT

8、DX,AL ;写通道0的控制字MOV AL,77HOUT DX,AL ;写通道1的控制字MOV AL,0B7H OUT DX,AL ;写通道2的控制字MOV DX,0FFE9HMOV AL,00OUT DX,AL ;写通道0的计数初值低8位MOV AL,20HOUT DX,AL ;写通道0的计数初值高8位MOV DX,0FFEBH MOV AL,00OUT DX,AL ;写通道1的计数初值低8位MOV AL,10HOUT DX,AL ;写通道1的计数初值高8位 MOV DX,0FFEDHMOV AL,00OUT DX,AL ; 写通道2的计数初值低8位MOV AL,10HOUT DX,AL ;

9、写通道2的计数初值高8位 例1. 1用8254测量外部频率计数器0 方式0；计数器1 方式1；计数器2 方式0计数器2的GATE2恒为高电平，一旦写入控制字OUT2即为初始低电平，写入计数初值后开始计数，OUT2保持低电平直到计数到0，转为高电平，不再变化。 例2用8253进行外部事件计数，要求： 用计数器0外部事件计数，计满350向CPU发中断请求利用计数器1产生频率为1kHz的正弦波 利用计数器2产生宽度为0.5ms的单稳态脉冲从图上看出，端口地址为18H1EH,外部事件CLK0输入计数器0工作在方式0，计满350从OUT0发中断请求计数器1输入时钟2MHz，方式3，产生1kHz方波计数初

10、值为：1ms/0.5s=2000，有源滤波后成正弦波计数器2方式1，初值为500s0.5s1000 BCD码 计数器0的计数初值为350，地址为18H计数器1地址为1AH；计数器2地址为1CH;控制口1EH;初始化程序如下： MOV AL,31HOUT 1EH,AL;写计数器0控制字MOV AL,50HOUT 18H,AL;写计数器0计数初值低8位MOV AL,03HOUT 18H,AL;写计数器0计数初值高8位 MOV AL,77HOUT 1EH,AL;写计数器1控制字MOV AL,00HOUT 1AH,AL;写计数器1计数初值低8位MOV AL,20HOUT 1AH,AL;写计数器1计数初

11、值高8位MOV AL,0A3H; OUT 1EH,AL;写计数器2控制字 MOV AL,10HOUT 1CH,AL;写计数器2计数初值高8位例3 8253在PC/XT机上的应用 例4 8253在数据采集系统中的应用 OUT0作为采样频率发生器，提供A/D采样信号。计数器0，方式2；计数器1方式1；计数器2方式3计数初值分别为a,b,c；时钟频率为f；OUT2=CLK1=f/cOUT1脉冲宽度为bc/f；计数器0OUT0为f/a分频输出 系统的初始化程序段 ：MOVAL，14HOUT76H，AL；将计数器0设置为模式2MOVAL，LCNTOUT70H，AL；对计数器0设置计数初 始值L(二进制)MOVAL，73HOUT76H，AL；将计数器1设置为模式1MOVAX，MCNT OUT72H，ALMOVAL，AHOUT72H，AL ；对计数器1设置初始值MMOVAL，96HOUT76H，AL ；将计数器2设置为模式3MOVAL，NCNTOUT74H，AL ；对计数器2设置