计算机硬件基础56h 07 常用数字接口电路

衣g祝堂十寿

NanChangHangKongUniversity

计算机硬件基础

第7章常用数字接口电路

主讲：肖洁

Tel:3301352

计算机硬件基础任课：肖洁C主上（上勿5-页\（旦返“1

衣g祝堂十寿

NanChangHangKongUniversity

7.2定时器/计数器8253

1.定时、计数概述

2.8253的结构和引脚

3.8253的六种工作方式

4.8253的初始化

5.8253的应用

计算机硬件基础任课：肖洁2

衣g祝堂十寿、定时、计数概述

NanChangHangKongUniversity

■定时控制：在微机系统中极为重要.如：

日历时钟的计时，喇叭声源，动态存储器的定时刷新

■计数：过程控制领域常用

构成：计数电路

■定时器：记录高精度晶振脉冲信号的个数）

输出准确的时间间隔

■计数器：

记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号，反

映脉冲的个数，获知外设的某种状态.

计算机硬件基础任课：肖洁C主上（上刀5-页"Cfi■退，3

居空大号定时功能的实现方法

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■1、软件延时

特点：利用CPU执行一个延时程序段实现

缺点：占用CPU时间，定时精度不高,随系统时钟频率改变

■2、不可编程的硬件定时

实现：采用分频器、单稳电路，简易定时电路

特点：定时电路简单、定时时间可以在一定范围改变

■3、可编程的硬件定时

实现：软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成

特点：方便灵活，具有多种工作方式，能输出多种控制信号

计算机硬件基础任课：肖洁C主上（上刀5-页"Cfi■退4

衣g祝堂十寿253/8254定时计数器

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3个独立的16位计数器通道

每个计数器有6种工作方式

按二进制或十进制（BCD码、

254是8253的改进型

计算机硬件基础任课：肖洁

存g祝堂十号2.引脚

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1

rD7-2

4—-WR写信号

3读彳言号

D—4-=-4tD

数据线VD《5一5-cs目选信号

D—6

D3一7地址线

IB12二

O

C

r混一9计数器2

计数器oou「1U0

LGATk

GND-12计数器1

计算机硬件基础任课：肖洁

衣g祝堂十寿8253/8254内部结构和弓I肤F

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埼.计数器匚—CLKO

%GATED

—^OUTO

执行僦作

CSRDWRA1A0

®01000对计数器喷翻值

切

马.CLK1

W计数器01001对计编1设翻值

辑

逻GATE1

01010对计教器2设置初值

AO2」二OUT1

A101011对某一计蟠设置方式控制宇

CS

00100读取计数器哨前计摊

控制CLK2

计数器00101读取计据信前计姓

?寄GATE2

器

存OUT200110读取计数器2当前计数值

计算机硬件基础任课肖洁（主页，（工Ce退，8

衣g祝堂十寿i器

NanChangHangKongUniversity

时钟输入信号计数器输出信号

在计数过超中，每输入-当一次计数过程结束（计数值减为0）,

iT「递减

UUT

门控输入信号：控制计数器工作

两种类型：电平控制，上升沿控制

于写入锁存命令,

锁定当前计数值

计算机硬件基础任课：肖洁^^页」）（质一退/

9

衣g祝堂十寿0253

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■计数启动方法

■软件启动：

□程序启动，第一个elk信号将计数初值送给计数器，第二

个elk信号下降沿计数，实际脉冲个数比计数值多一个。

■硬件启动

□Gate由低电平变为高电平，elk上升沿采样，下降沿计数,

实际个数与计数值有误差。

■不自动重复计数方式：

■自动重复计数方式：

计算机硬件基础任课：肖洁

C主上（上刀5-页"Cfi■退，10

衣g祝堂十寿3、253/8254的工作方式

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■6种工作方式，由方式控制字确定

■每种工作方式的过程类似

□设定工作方式

口设定计数初值

口硬件启动

□计数初值进入减1计数器

□每输入一个时钟计数器减1的计数过程

□计数过程结束

■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

计算机硬件基础任课：肖洁,主一工二仁上=。Q理;11

在＞g视金十号方式0:计数结束中断方式

NanChangHangKongUntatfnMy

④

控制字初值H=5

WR-

•⑤

CLKj"LmrnRnnjumrL

Z

GATEJ计

♦

/，

OUT一

数

•

•

，

结

-

■计数期间：GATE=0,禁止计数，GATE=1,继续计束

Z

J

♦

，

■特点：计数器只计数一遍。—

当计数单元为零QUT=1,作为中断请求信号

计算机硬件基础任课：肖洁J12

（主页）COD（下一页1（

■一次写入计数值只有一次有效计数，计数值为N，计数N+1次

启动计数后1GATE-------------------------------------------------------1i-------------------------------------------------

GATE=O||

IOUT------------------1I-

433210

■计数过程中GATE=0,暂停计数，GATE=1连续计数1

计数中改《।।।।।।

变计数值［OUT-----------------1

、I5432321

■计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数

计算机硬件基础任课：肖洁Q主，上应15—页：，后退,13

方式1:（硬件）可重复触发的单稳态触发器

X.

①②④⑤⑥⑧

⑧

■

I

再

一

次

o

A计

ou7数

ooH0O

NH

3r-

--H32

一次写入计数值多次计数,

负

期

一

计

计数值为N,计数N次退

一cl

方式1:（硬件）可重复触发的单稳态触发器

CLK—I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I—

GATEni_

GATE

计数中Y

OUT

重复触发I3：2H:3：2:1r

GATE=1启动计数，重复启动重复计数

,WR-pw=12|-----1N=2N=3

计数中改

变计数值GATE―|「

■OUT---------------------------2100321

计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值计数

计算机硬件基础任课：肖洁q主“j，后退;15

衣g祝空十号

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■方式0:

■GATE=1计数器只计数一遍。计数单元为零QUT=1,作为中

断请求信号，计数过程中GATE=0,暂停计数，GATE=1连

续计数；计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数

■方式1:

■GATE=1启动计数，重复启动重复计数;计数过程中改变计数

值，下次启动按新的计数值计数，计数结束，输出OUT=1

计算机硬件基础任课：肖洁

C主上（上刀5-页"Cfi■退，16

方式2:频率发生器（分频器）

写入?写入，④⑤⑥

控制字初值3

WR____⑥

个

一

钟

CLKJWUVLTUTTLJIJI时

周

期

GATE后

③-J，

重

新

OUTL-

计

数

——

OOOO—O—

00

NNNN3213

32

写入计数值开始计数。周期性计数

后

衣g祝堂十寿方式2

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CW=14N=3

WR一

GATE=1~ii~ir

CLK_n_rL_rL_rLrLrLrLTLrLn_

OUT

32132ilT

_CW=14N=3

WR―|——

启动计数后

GATE=0GATE--------------------------------

改变计数值，下一周期用按新的计数值计数—

j3

OUT

GATE=I计数过程中GATE=0,暂停计数，GATE=1重新计数

计数中改、-----------；-------：下

变计数值I............I■■".匚।.

IniiT__________432J____I32M_

计算机硬件基础任课：肖洁C主上（上刀5-页"Cfi■退，18

衣g祝堂十寿方式3:方波发生器

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舄人室入

绘制手初侑《

际_L_n_r

2jLnrumrLrLrLrLnrLrLrLrL

■当N为偶数时，OUT输出对称方波

■当N为奇数时，OUT输出不对称方波

□前（N+1）/2个计数期间，高电平

□后（N-1）/2个计数期间，低电平

计算机硬件基础任课：肖洁，主，上应1页），后退,19

衣g祝堂十寿方式3:方波发生器（特例）

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CLKJTTTTTTTTTTTTTTTTTJn—

CW=16

WR

GATE=1

奇计数值

OUT

432

CW=16

GATE=1rWR

计数中改

变计数值

、OUT423

■计数过程中GATE=0,终止计数，GATE=1重新计数

■计数过程中改变计数值，当前半周结束后按新的计数值计数

■若计数初值变化，且获得硬件启动，则立即按新的计数开始。_一

计算机硬件基础任课：肖洁，后逞；20

衣g祝堂十寿方式4:软件触发选通信号

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WV-Io

WRno[

{CLK_n_n_n_n_n_n_n_n_n_n_

OUT

,GATE

GATE=0

启动计数[OUT'

3i331210

WRCW=16N=2

GATE=1f

计数中

变计数值〔OUT

4I322[7

■1）一次写入计数值只有一次有效计数。

■2）计数过程中GATE=0,禁止计数，GATE=1连续计数。

、.3）计数过程中改变计数值，立刻按新的计数值计数

计"力I|金…臼一〃一口，口土

、_ttW|；后一吸

衣g祝堂十寿方式4

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方式4CW=16N=3

WR

GATE=1

启动计数CLK_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L

OUT321I0I0Q0

方式0

CW=10N=4

WRnI-Ii---------------

GATE=1

CLK^TLrLrLrLrLrLTLrLrLrL

OUT------------------1

I43仔JBr

■方式4和方式0相似

计算机硬件基础任课：肖洁，后退）22

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方式4CW=16N=3

WR

GATE=1

启动计数CLK_rL_n_n_n_n_n_n_n_n_n_

OUT

321I00Q0

方式2

CW=14

GATE=lfWR

CLK_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L

、OUT3211'2I1FT-

■方式2重复计数，方式4不重复计数

■方式2输出负脉冲周期=N*Tcik,方式4输出负脉冲周期=(N+1)*Tcik

计算机硬件基础任课：肖洁

C主上（上刀5-页"CJB_>>23

方式5:硬件触发选通信号

NanChangHangKontjUCW=16N=3

GATE

启动计CLK_r"L_r"L_r"L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L

OUT

3332

、GATE-।

OUT

GATE重彳32321

启动计数’GATE~~।

WRCW=16N=4N=2

OUT

计数中改4321021

变计数值GATE

■1)一次写入计数值，不重复计数。

■2)GATE上升沿启动计数，重复启动重新计数。

■3)计数过程中改变计数值，下次启动按新的计数值开始计数

衣g祝堂十寿

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CW=16N=3

方式5,，WR

GATE"ini

启动计数.CLK_rL_rL_TL_rL_rL_rL_rL_rL_rL_rL

OUT33321|Q|~0"^

'GATE-।

方式1

CLK—I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I—

GATE

GATEn_____n__________

计数中

OUT-21r

重复触发|3213

■方式5和方式1相似

计算机硬件基础任课：肖洁，主页：（上二页/C下一页）（卮一退；25

衣g祝堂十寿各种工作方式的输出波形

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0

方式0计数结束中断

N0N0

方式1硬件可重复触发

|N10/N10

方式2j分频器

—而2——N砺5

方式3:方波发生器

jN01

方式4-----------------------|J"一软件触发选通信号

-.一.---—.--

方式5!LL硬件触发选通信号

J

计算机硬件基础任课：肖洁

C主上（上勿5-页'）（亘退，26

存国祝堂十号各种工作方式小结

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工作启动中止自动

更新初值输出波形

方式计数计数重复

0软件G=0否JL即有效延时时间可变的上跳沿

1硬件1否下一轮有效宽度为N*T的单一负脉冲

周期为N*T,宽度为T的连

2软硬件G=0是下'一轮有效

续负脉冲