可编程定时计数器芯片

1、第10章 可编程定时/计数器芯片 10.1 定时/计数器的概念 10.2 Intel 8253可编程定时/ 10.3 Intel 8253控制字和工作方式10.4 Intel 8253编程 开 始110.1 定时/计数器的概念 实现定时和计数有两种方法：硬件定时和软件定时。1软件定时 软件定时是利用CPU每执行一条指令都需要几个固定的指令周期的原理，运用软件编程的方式进行定时。 2硬件定时 （1）简单硬件定时 通过数字电路来实现定时，通常是使用单稳延时电路。 （2）可编程定时 目前在控制系统中，通常采用可编程定时/计数芯片来实现延时。 返回本章首页210.2 Intel 8253可编程定时/计

2、数器 10.2.1 Intel 8253的内部结构 10.2.2 Intel 8253的功能 返回本章首页310.2.1 Intel 8253的内部结构 8253是一种24引脚的双列直插式芯片，其中13条用于与CPU的连接，另外9条分配给3个独立的16位定时/计数器（也称为三个独立通道）用于与外设的连接。如图10-1所示。 图10-1 8253的引脚配置41与CPU相连的信号线（1）数据总线D0D7；（2）写输入信号；（3）读输入信号；（4）片选信号（5）片内寄存器地址输入信号A0、A152计数器与外设相连的信号线每个计数器均有三条信号线与外设相连，它们分别是：（1）计数输入时钟信号CLK （

3、2）计数器输出信号OUT（3）选通信号（门控输入）GATE返回本节610.2.2 Intel 8253的功能 8253的主要功能有：（1）每个计数器有六种工作方式；（2）计数脉冲可以是系统脉冲，也可以是外部事件；（3）计数时可以使用二进制，也可以使用BCD码；（4）触发方式可以是软件触发，也可以是硬件触发；（5）最大计数范围可达065535；（6）所有的输入输出与TTL兼容。 713个独立的16位计数器每个计数器内部都有一个8位的控制寄存器、一个16位的计数初值寄存器CR、一个16位的计数执行部件CE和一个16位的输出锁存器OL组成。初始化时，首先向计数初值寄存器CR写入计数初值，然后送入计数

4、执行部件CE。 计数执行部件CE实际上是一个16位的减1计数器，当减至0时，输出端输出相应信号表示计数结束。 输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，若要获取计数初值，则从计数初值寄存器中直接读出。CR、CE和输出锁存器OL均为16位寄存器,也可以用作8位寄存器,这样在8位数据总线的情况下8253仍然可以使用。 8253逻辑结构如图所示，内部有六个模块，分别是： 13个独立的16位计数器2控制字寄存器3读/写逻辑4数据总线缓冲器82控制字寄存器此寄存器用来保存来自CPU送入的控制字。控制字将决定计数器的工作方式、计数形式及输出方式，也能决定应如何装入计数器初值。8253的3个控制字寄存器

5、只占用一个地址号，根据控制字中最高二位来指定当前的控制字是发给哪一个计数器的。控制字寄存器只能写入，不能读取。 3读/写逻辑读/写逻辑的任务是接收来自CPU的控制信号，完成对8253各计数寄存器的读/写操作。 4数据总线缓冲器这是一个双向、三态8位缓冲器，它用于8253和系统数据总线连接。 返回本节910.3 Intel 8253控制字和工作方式10.3.1 Intel 8253的控制字 10.3.2 Intel 8253的工作方式 返回本章首页1010.3.1 Intel 8253的控制字18253的端口地址1128253的编程控制字（1）SC1SC0（D7D6）用于选择计数器。（2）M2M

6、0（D3D1）用于选择计数器的工作方式。（3）RL1RL0（D5D4）用于控制计数器读/写的字节数（1或2字节）以及读/写高低字节的顺序。（4）BCD（D0）用于指定计数器的码制，是按二进制还是按BCD码进行计数。1238253的读操作方法有两种：（1）读之前先停止计数在读数之前，先使计数器停止工作，然后读数，目前一般不会使用这种方法。（2）读之前先送计数值锁存命令这是常用的方法。在计数过程中，CPU读取计数值时，读取的高低字节可能不是同一时刻的值，为了防止CPU读到这种无效值，CPU进行计数值读取时必须锁存。 当CPU向8253写入一个合适的控制值（即RL1RL0=00）时，OLH和OLL锁

7、存CE中的当前计数值，然后跟随计数执行部件CE变化，直到允许锁存供CPU读取当前计数值时才停止。CPU读取之后又跟随CE变化。 返回本节1310.3.2 Intel 8253的工作方式 8253作为一个可编程的芯片，可以用6种方式工作，但不论使用哪种方式工作，都要遵守下面几条基本规则： （1）控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态（高电平或低电平）；（2）初始值写入之后，要经过一个时钟的上升沿和下降沿，计数执行部件才开始计数；（3）通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，选通信号GATE被采样。 （4）在时钟脉冲的下降沿，计数器进行减1计数。0是计数器所能容纳的最大初

8、始值（模16时，二进制的0相当于216；模10000时，BCD码的0相当于10000）。14 (MODE 0) CLOCKWRn#OUTPUT(中断）43210n=4WRm#OUTPUT(中断）GATE m=4543210方式0：减1计数到0时发中断请求 15WRn#GATE(TRIGGER)43210OUTPUT34210 (MODE 1) CLOCKGATE(TRIGGER)OUTPUT234方式1：可编程单脉冲输出16WRn#4321 0(3)OUTPUTGATE(RESET)OUTPUT(MODE 2) CLOCKn=4n=3 0(4)3212100(3)3210(3)210(3)21

9、0方式2：周期性时间间隔计时器（频率发生器） 17422 1 0(4)OUTPUT n=4GATE(RESET)OUTPUT n=4n=4n=3 0(4)2103210(4)21 331(MODE 3) CLOCKOUTPUT n=53210(5)43210(5)430(5)430方式3：方波发生器18(MODE 4) CLOCKWRn#n=4OUTPUTn=401234443210LOADn GATEOUTPUT方式4：软件触发选通19(MODE 5) CLOCKOUTPUT(n=4)0123443210GATE GATEOUTPUT43方式5：硬件触发选通返回本节2010.4 Intel

10、8253编程 8253的控制寄存器和3个计数器具有独立的编程地址，并且根据控制字的内容可以确定所要操作的寄存器，因此8253的编程比较灵活。在编程时，只有两条规定必须严格遵守：（1）对计数器设置初值之前必须先写好控制字；（2）设置初始值时，要符合控制字的格式。编程的命令有两类，一类是读出命令，用于读取计数器当前的值；一类是写入命令，用于设置控制字、初始值和锁存。 返回本章首页211，8253初始化编程写入控制字。端口地址为8253端口始地址3，由D7和D6位的组合区分使用哪一个计数器。写入计数初值。根据控制字中读写指示位D5（RW1），D4（RW0）的编码决定，若规定只写低8位，则高8位自动置

11、0；若规定写16位，则先写低8位，后写高8位。22例1：置计数器0在工作方式3,按二进制计数,计数初值200H。解：确定方式控制字为36H，实现程序如下：MOVAL，36HMOVDX，CtrlPortOUTDX, AL ;方式方式控制字为36H送端口MOVDX, Port0MOVAL, 00H;计数初值的低8位OUTDX,ALMOVAL,02H;计数初值的高8位OUTDX,AL2，8253初始化编程举例SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD00001111233，8253编程应用举例例2：在一个实际的数据采集系统中，要求每5秒采一个数，现场的主时钟的振荡频率为2.5MHz。解：若外部时钟为

12、2.5MHz，则计数次数(计数初值)为5/(1/2.5*106)=1.25*107一个计数器最大的计数次数为65536，所以必须采用二次计数器。用计数器0的输出OUT0 接计数器1的输入时钟CLK1。若计数器0的计数初值为50000；则OUT0的输出脉冲频率为着(2.5*106)/(5*104)=50Hz。即周期为0.02s。为了每5秒产生一个脉冲输出，计数器1为分频器(方式2)，计数次数为5s/0.02=250经以上分析，总结如下：24计数器0:方式3,输出50Hz脉冲, 控制字36H , 计数初值C350H计数器1:方式2,分频, 控制字54H ,计数初值FAH程序如下：MOVAL,36HMOVDX,CtrPortOUTDX,AL;写计数器