第八章-8253及其应用

第八章可编程计数器/定时器8253及其应用了解8253的功能熟悉8253的工作方式掌握8253的编程方法掌握每种工作方式下GATE对OUT的影响学会使用8253计数和定时功能(P304)第八章计数器/定时器:通常按计数的实现方法可将计数器操作分为增量计数器和减量计数器两种。增量计数器是指当计数脉冲到来后，计数的计数值加“1”；减量计数器反之。增量计数器常用于对事件的累计，而减量计数常用于限量计数。增量计数关心的是当前计数的量，减量计数关心的是计数终了的时刻。在微机应用系统，特别是控制系统中，经常有计数和计时的要求。如汽车里程表的公里计数，电话通话时间计时等。这些应用在计算机中的处理方法不外乎两种：软件方法和硬件方法。第八章可编程硬件定时：采用可编程的计数/定时芯片完成。定时值及其可调整范围，都可以通过软件编程确定和改变，功能灵活使用方便。（软硬件结合）

可编程计数器/定时器Intel8253就是这种芯片。硬件定时：采用电子器件构成定时或延时电路。电路触发后延时时间的长短由电路中的定时元件的RC值（RC时间常数）所决定，这种定时方法的缺点是，要改变定时间隔必须改变电路元件，不灵活。（纯硬件）软件定时：就是根据所需要的时间常数来设计一个延迟子程序，这样做的优点是节省硬件，但耗费CPU的资源较多，降低了CPU效率，且编写软件略显麻烦，通常延迟时间较小且重复次数有限的情况下，使用该方法。8.18253的工作原理 (P304)计数器/定时器的功能:对外部事件发生次数进行计数;

产生计算机系统需要的定时信号。计数和计时本质上是相同的，它们都是对一个输入脉冲进行计数。因此，使用同一个芯片，既可以用来计数，又可以用来定时。计数器/定时器8253可以通过编程，从6种工作方式中选择一种工作方式。计数器的输入信号可以是随机信号，定时器的输入信号要求具有固定周期。如果输入脉冲的频率一定，那么记录脉冲的个数与所需的时间是一一对应的关系。例如输入脉冲频率为2MHz，那么计数2106

计时1秒。8253的工作原理 计数器/定时器的组成:首先，CPU把控制字写入控制寄存器，计数初值写入初值寄存器；计数从初值开始，每当CLK脉冲信号出现一次，计数值在门控信号GATE控制下决定是否减1；当计数值减到0，从OUT端输出规定的信号；8253的工作原理 计数器/定时器的组成:控制字寄存器——决定工作模式（8位）状态寄存器——反映工作状态初值寄存器——计数的初值（16位）计数输出寄存器——CPU从中读当前计数值(16位)。计数器——执行计数操作，CPU不能访问。（16位）输入计数脉冲门控脉冲输入端输出端CLK是计数输入信号，计数器对CLK端出现的脉冲个数进行计数CLK端可以输入外部事件CLK端可以接入固定频率的时钟信号，从而实现计时OUT信号在计数结束时发生变化可将OUT作为外部设备的控制信号可将OUT作为向CPU申请中断的信号CPU可以从计数输出寄存器读出当前计数值。读前，应向控制寄存器发送锁存命令8253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号（P305）8253的内部结构图接CPU或系统总线8253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号123456789101112242322212019181716151413D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDCLK1OUT1GATE1CLK2OUT2GATE2A1A0VCCWRRDCS82538253管脚图

8253的三个计数通道在结构上和功能上完全一样，每个通道均有两个输入引脚CLK和GATE，一个输出信号引脚OUT。8253是24引脚双列直插式芯片，它与CPU的接口引线如下：

D7~D0是数据线引脚，RD和WD分别是读写控制引脚，CS是片选信号。A1,A0是片内地址选择引脚。

由CPU输入的控制信号CS、RD和WR与A1,A0组合实现的功能见表8-1。8253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号

8253输入信号组合的功能表CSRDWRA1A0功能

0001001对计数器A1A0设置计数初值

1001011设置控制字或给一个命令

0000101从计数器A1A0读出计数值

1000108253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号8253作为定时器使用时，其定时时间计算公式为：例：在某系统中，8253的CLK上的计数脉冲频率为0.5MHz，8253计数器的初值是n=500。定时时间=时钟脉冲周期tclk

预置的计数初值n注意：8253外部输入引脚CLKi上的时钟脉冲频率不能大于2MHz。0.5MHz的时钟脉冲周期为T=2

s，则定时时间=2

s500=1ms8253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号在对8253进行编程时，由CPU向它写控制字，来选定计数器通道，并规定所选计数器的工作方式。控制字格式：D7D6D5D4D3D2D1D0SC1

SC0

RW1RW0M2

M1

M0

BCD00：选择通道001：选择通道110：选择通道211：无效00：计数器锁存01：读/写低字节10：读/写高字节11：先低，后高000：方式0001：方式1X10：方式2X11：方式3100：方式4101：方式51:BCD0:二进制BCD:0000~9999H;二进制：0000~FFFFH;BCD:1200H=1200;二进制：1200H=4608计数初值为0000时，如何计数？一个定时器的最长定时时间=？？二进制：0000~FFFFH;BCD:0000~9999H;10000

655368253的工作原理二、8253的初始化步骤和门控信号的功能1.初始化步骤：(1)写入控制字；(2)按控制字要求写入计数初值。计数初值N=fCLK/fOUT=TOUT/TCLK例(P309)：8253的地址为3F0H、3F2H、3F4H、3F6H 要求8253的计数器0工作于方式3，BCD码计数， 计数器初值 n=1234H,初始化程序为：MOV AL,37HMOV DX,3F6HOUT DX,ALMOV AL,34HMOV DX,3F0HOUT DX,ALMOV AL,12HOUT DX,AL8253的工作原理二、8253的初始化步骤和门控信号的功能2.门控信号控制功能：（P310）门控信号GATE的控制功能如教材P310表8-2所示，由表可知：方式0，4时：门控信号为电平触发

方式1，5时：门控信号为上升沿触发

方式2，3时：门控信号为电平或上升沿触发三、8253的工作方式（P310）工作方式决定以下内容：1）门控信号的影响

高电平允许，当GATE=0，即使出现CLK，也不计数——方式0，2，3，4上升沿允许（上升沿触发）——方式1，58253的工作原理三、8253的工作方式写入控制字后，OUT的状态计数过程中，OUT的状态计数终了，OUT的状态3）计数操作可否重复不可重复——模式0，4自动重复——模式2，3条件重复——模式1，5工作方式决定以下内容：2）OUT信号的状态8253的工作原理三、8253的工作方式1.方式0：计数结束中断方式特点：CLKWRCWOUTN=44321GATE0可作为INTR信号计数器只计数一遍，不循环；计数过程中，可由门控信号控制暂停计数；在计数过程中可改变计数值。若是8位数，写入新值后，计数器按新值重新开始计数。若是16位数，写入低8位后，计数器停止，待高8位写入后，计数器按新值开始计数；8253的工作原理三、8253的工作方式2.方式1：可编程单稳态输出方式特点：若计数值为N，则输出脉冲宽度为N*CLK；计数到0，可由GATE再次触发，输出一个脉冲，不需重新赋值；若计数过程中，门控信号再次触发，计数器在触发信号的下一个CLK重新开始计数；CLKWRCWOUTN=3321GATE3若计数过程中，CPU改变计数值，但计数过程不受影响，再次触发后，按新值重新计数。08253的工作原理三、8253的工作方式3.方式2：比率发生器（分频器）P312特点：不需重新赋值，计数器能连续工作；计数过程中，若GATE变低，计数器禁止计数，OUT变为高电平；GATE变高后，计数器重新从初值开始计数；若计数过程中，门控信号再次触发，计数器在触发信号的下一个CLK重新开始计数；计数过程中，若改变计数器的值，对当前计数过程无影响，但下一个计数过程，以新的计数值开始计数；CLKWRCWOUTN=44321GATE43218253的工作原理三、8253的工作方式4.方式3：方波发生器（P312）特点：不需重新赋值，计数器能连续工作；计数过程中，若GATE变低，计数器暂停工作，OUT变为高电平；GATE变高后，计数器重新装入初值，计数器重新开始计数；若计数过程中，门控信号再次触发，计数器在触发信号的下一个CLK重新开始计数；计数过程中，若改变计数器的值，对计数过程无影响，但在新的计数周期，以新的计数值开始计数；CLKWRCWOUTN=442042GATE220404048253的工作原理三、8253的工作方式4.方式3：方波发生器若计数值为偶数，每个CLK使数值减2，到“0”后，输出状态改变，同时，重新计数，周而复始；若计数值为奇数，写入计数值后，第一个CLK使计数器减“1”，其后每一个CLK使计数器减“2”，到“0”后，改变输出状态，同时重新装入计数值。接着第一个CLK使计数值减“3”，以后每个CLK使计数值减“2”，直到计数值为“0”，重复上述过程。CLKWRCW特点：OUTN=44242GATE42428253的工作原理三、8253的工作方式5.方式4：软件触发选通（P313）N值写入后，下一个CLK开始计数，相当于软件启动；GATE=“1”,允许计数，GATE=“0”,禁止计数，因此，若做到软件启动，必须使GATE=“1”；CLKWRCW特点：OUTN=44321GATE0计数过程是一次性的，输入新的值后，按新值重新计数计数过程中改变计数值，按新值重新计数；8253的工作原理三、8253的工作方式6.方式5：硬件触发选通（P314）N值写入后，计数器并不计数,必须由GATE的上升沿触发之后,在下一个CLK开始计数，计数完毕，输出一个低脉冲；并自动装入初值，但不启动计数；在计数过程中,再次使用门控信号GATE,使计数器重新开始计数,但对输出OUT无影响；计数过程中改变计数值，若没有GATE的触发,不影响计数过程,当计数到“0”后,若有GATE触发,则按新计数值计数.CLKWRCW特点：OUTN=54321GATE05558253的工作原理三、8253的工作方式6种工作方式主要区别：输出波形不同。启动计数器的触发方式不同。计数过程中门控信号GATE对计数操作的影响不同。有的工作方式具备“初值自动重装”的功能。初值自动重装的功能是：当计数值减到规定的数值后，计数初值将会自动地重新装入计数器。8253的工作原理三、8253的工作方式6种工作方式小结：方式0（计数结束中断）：计数初值N写入CR后，当GATE为高电平时,经过N+1个时钟脉冲之后OUT由0到1跳变

延迟时间TD=（N+1）

TCLK每写一次初值仅仅计数一次方式1（单稳态输出）：计数初值N写入CR后，由GATE上升沿触发,OUT输出一个负的单脉冲

单脉冲宽度T=N

TCLK 不必每次都写初值。方式2（比率发生器）：计数初值N写入CR后,当GATE为高电平时,输入端每输入N个时钟脉冲，在输出端出现一个负的时钟脉冲——N分频器。自动重装入初值。8253的工作原理三、8253的工作方式6种工作方式小结：方式4（软件触发方式）：计数初值N写入CR后,触发计数（此时GATE必须为高电平），经N个时钟脉冲,输出端产生选通负脉冲信号,宽度=CLK 只计一次方式3（方波发生器）：计数初值N写入CR后，当GATE为