最新微机系统与接口教学资料 第9章 可编程记数定时器接口8253PPT课件.ppt

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1、微机系统与接口教学资料微机系统与接口教学资料 第第9 9章章 可编程记数定时器接可编程记数定时器接口口82538253可编程定时计数器接口芯片可编程定时计数器接口芯片8253功能功能:定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连续检测，下面介绍的续检测，下面介绍的INTEL8253可编程定时可编程定时计数器就是可以实现所要求这方面功能。计数器就是可以实现所要求这方面功能。8253内部有内部有3个独立的个独立的16位定时计数器通位定时计数器通道。计数器可按照二进制或十进制计数，计数道。

2、计数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时范围可在和定时范围可在165535之间改变，每个通之间改变，每个通道有道有6种工作方式，计数频率可高达种工作方式，计数频率可高达2MHz以以上。上。2五、工作方式n方式0计数结束中断n方式1可重复触发的单稳态触发器n方式2频率发生器n方式3方波发生器n方式4软件触发选通n方式5硬件触发选通9工作方式方式0软件启动，软件启动，不自动重复计数。不自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变低电平，端变低电平，计数结束计数结束OUT输出高电平。输出高电平。(计数结束中断计数结束中断计数结束中断计数结束中断)101、方式、方式0计数结束中断方式计数结束中断方式

3、 工作方式工作方式0有如下特点：有如下特点：a、门控信号、门控信号GATE必须为必须为1，计数器才能计数；，计数器才能计数；b、计数时通道输出端、计数时通道输出端OUT一直为一直为0；c、通通道道计计数数器器计计数数到到0后后，OUT由由0到到1，同同时时计计数数器器停停止工作。止工作。11方式1 硬件启动（硬件启动（GATE上升沿触发），上升沿触发），不自动重复计数。不自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平，计端变高电平，计数开始数开始OUT端变为低电平，计数端变为低电平，计数结束后又变高。结束后又变高。(单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器)方式1122 2、方式、

4、方式1 1可编程序的单个负脉冲可编程序的单个负脉冲 （单稳）（单稳）方式方式1 1工作过程如下：工作过程如下：a a、门门控控信信号号GATEGATE是是触触发发信信号号，上上升升沿沿有有效效。即即开开始始计计数数是是由由GATEGATE的上升沿触发的；的上升沿触发的；b b、触发后，通道计数器开始计数，输出端触发后，通道计数器开始计数，输出端OUTOUT由高变低；由高变低；c c、计数器计数到计数器计数到0 0，OUTOUT再由低变高。再由低变高。方式113方式方式2软、硬件启动，软、硬件启动，自动重复计数自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平，计数到端变高电平，计数到最后一个最

5、后一个CLK时时OUT输出负脉冲，并输出负脉冲，并连续重复此过程。连续重复此过程。GATE=1允许计数；允许计数；=0后停止计数。后停止计数。恢复恢复=1后，按原定的计数值重新开始后，按原定的计数值重新开始计数。计数。(频率发生器频率发生器频率发生器频率发生器)方式2-频率发生器14 3 3、方式、方式2 2频率发生器频率发生器 （自动装入时间常数的（自动装入时间常数的N分频器）分频器）方式方式2的特点如下：的特点如下：a、GATE门门为为1，计计数数器器才才能能工工作作，对对CLK端端上的脉冲进行计数；上的脉冲进行计数；b、当当计计数数器器“减减”计计数数到到1时时，OUT由由高高变变低低，

6、再再经经过过一一个个CLK周周期期，即即计计数数器器计计数数到到0时时，输输出出端端OUT又又跳跳变变为为高高。方方式式2输输出出周周期期性性负负脉冲信号，其宽度固定为一个脉冲信号，其宽度固定为一个CLK周期；周期；c、当当计计数数器器的的值值减减为为0时时，自自动动重重新新装装入入计计数数初值，实现循环计数。初值，实现循环计数。1516工作方式3 方式方式3软、硬件启动，软、硬件启动，自动重复计数自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平，端变高电平，然后然后OUT连续输出对称方波：连续输出对称方波：(方波发生器方波发生器方波发生器方波发生器)前前前前 N/2N/2或（或（或（或（N

7、+1N+1）/2/2 个个个个CLKCLK，OUTOUT为高，为高，为高，为高，后后后后N/2N/2或（或（或（或（N-1N-1）/2/2 个个个个CLKCLK，OUTOUT为低。为低。为低。为低。174 4、方式、方式3 3方波发生器方波发生器 方式方式2 2虽然可以作分频电路，但其输出虽然可以作分频电路，但其输出是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3 3 18方式4方式4软件启动，不自动重复计数。软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲宽度的负脉冲(软件触发选通软件触发选

8、通软件触发选通软件触发选通)195 5、方式、方式4 4软件触发方式软件触发方式方式方式4在工作过程中有以下特点：在工作过程中有以下特点：a、门门控控信信号号GATE为为高高电电平平，计计数数器器开开始始减减1计计数数，OUT维持高电平；维持高电平；b、当当计计数数器器减减到到0，输输出出端端OUT变变低低，再再经经过过一一个个CLK输入时钟周期，输入时钟周期，OUT输出又变高。输出又变高。方式420方式方式4软件触发方式软件触发方式21方式5 方式5 硬件启动，不自动重复计数。硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形与方式端波形与方式4相同相同(硬件触发选通硬件触发选通硬件触发选通硬件触发选通

9、)22 6 6、方式、方式5 5硬件触发方式硬件触发方式 这种工作方式同方式这种工作方式同方式4 4很相似，当控制字很相似，当控制字写入控制寄存器后，输出端写入控制寄存器后，输出端OUTOUT变高。同方变高。同方式式4 4不同的一点是当计数值写入通道计数器不同的一点是当计数值写入通道计数器后，通道并未被触发，也就是计数器并不立后，通道并未被触发，也就是计数器并不立即开始计数。只有当即开始计数。只有当GATEGATE信号的上升沿触发信号的上升沿触发通道后，通道计数器才开始计数。通道后，通道计数器才开始计数。23方式方式5 5硬件触发方式硬件触发方式24各种工作方式特点n方式方式0（计数结束中断）

10、（计数结束中断）n计数过程中，GATE端应保持高电平。n每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。nOUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。n计数过程中可随时修改初值重新开始计数。n方式1（单稳态触发器）n门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。n若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。n计数过程中写入新初值不影响本次计数。25各种工作方式特点n方式2（频率发生器）nGATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。n每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。n计数过程

11、自动重复进行。n计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。n方式3（方波发生器）nOUT输出方波，前半周期为高，后半周期为低。n计数过程中修改初值不影响本半轮计数过程。n其余的与方式2 类似。26各种工作方式特点n方式4（软件触发选通）n计数过程中，GATE端应保持高电平。n每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。n每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。n计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。n方式5（硬件触发选通）n写入初值时，GATE端应保持低电平。nGATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。n每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TC

12、LK宽度的负脉冲。n计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。278253的工作方式小结的工作方式小结n 8253 8253的六种工作方式可归为两类，一的六种工作方式可归为两类，一个是充当频率发生器，另一类主要是作个是充当频率发生器，另一类主要是作计数器来使用。下面我们就从这个角度计数器来使用。下面我们就从这个角度来讨论总结来讨论总结OUTOUT和和GATEGATE门的作用。门的作用。28 与频率发生器有关的工作方式与频率发生器有关的工作方式n82538253有两种方式与频率发生器有关，即方式有两种方式与频率发生器有关，即方式2 2和发生和发生3 3，对，对OUTOUT端，方式端，方式2 2提供给

13、用户的是负提供给用户的是负脉冲，方式脉冲，方式3 3提供给用户的是方波。在这个两提供给用户的是方波。在这个两种方式下，种方式下，GATEGATE信号要始终保持为高。信号要始终保持为高。29与计数器有关的工作方式与计数器有关的工作方式 有方式有方式0 0、1 1和方式和方式4 4、5 5。启动方式有两种：。启动方式有两种：n一种是一种是CPUCPU把时间常数写入相应通道后，计数器把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，可称之为软件启动方式。在这种启就开始工作，可称之为软件启动方式。在这种启动方式下，动方式下，GATEGATE要始终保持为高电平，所以方式要始终保持为高电平，所以方式0 0和方式

14、和方式4 4可以称为软件启动方式。可以称为软件启动方式。n另一种是硬件启动计数器，即另一种是硬件启动计数器，即CPUCPU把时间常数写把时间常数写入计数器后，即使入计数器后，即使GATEGATE为高电平，计数器并不工为高电平，计数器并不工作。只有作。只有GATEGATE发生跳变，其上升沿启动计数器工发生跳变，其上升沿启动计数器工作，所以方式作，所以方式1 1和方式和方式5 5就可以称为硬件启动方式。就可以称为硬件启动方式。计数器溢出时，计数器溢出时，OUTOUT有两种输出形式，要么是电有两种输出形式，要么是电平，要么是负脉冲。前者有方式平，要么是负脉冲。前者有方式0 0方式方式1 1，后者有，

15、后者有方式方式4 4和方式和方式5 5。30 8253应用举例应用举例 例例1 1：现现有一个高精密晶体振有一个高精密晶体振荡电荡电路，路，输输出信号是脉冲波，出信号是脉冲波，频频率率为为1MHz1MHz。要求。要求利用利用82538253做一个秒信号做一个秒信号发发生器，其生器，其输输出出接一接一发发光二极管，以光二极管，以0.50.5秒点亮，秒点亮，0.50.5秒秒熄熄灭灭的方式的方式闪烁闪烁指示。指示。设设82538253的通道地的通道地址址为为80H80H86H86H（偶地址）（偶地址）31解：解：1 1、时间常数计算、时间常数计算 这个例子要求用这个例子要求用82538253作一个分

16、频电路，而作一个分频电路，而且其输出应该是方波，否则发光二极管不可且其输出应该是方波，否则发光二极管不可能等间隔闪烁指示。频率为能等间隔闪烁指示。频率为1MHz1MHz信号的周期信号的周期为为1 1微妙，而微妙，而1Hz1Hz信号的周期为信号的周期为1 1秒，所以分秒，所以分频系数频系数N N可按下式进行计算：可按下式进行计算：32 由于由于82538253一个通道最大的计数值是一个通道最大的计数值是6553665536，所以，所以对于对于N N10000001000000这样的大数，一个通道是不可能完这样的大数，一个通道是不可能完成上述分频要求的。由于成上述分频要求的。由于 即取两个计数器，

17、采用级联方式。即取两个计数器，采用级联方式。2 2、电路、电路33 3、工作方式选择、工作方式选择 由于通道由于通道1 1要输出方波信号推动发光二极要输出方波信号推动发光二极管，所以通道管，所以通道1 1应选工作方式应选工作方式3 3。对于通道。对于通道0 0，只要能起分频作用就行，对输出波形不，只要能起分频作用就行，对输出波形不做要求，所以方式做要求，所以方式2 2和方式和方式3 3都可以选用。都可以选用。这样对于通道这样对于通道0 0，我们取工作方式，我们取工作方式2 2，BCDBCD计计数；对于通道数；对于通道1 1，我们取工作方式，我们取工作方式3 3，二进，二进制计数（当然也可选制计

18、数（当然也可选BCDBCD计数）计数）34 4、程序、程序mov al,00110101b；通道；通道0控制字控制字out 86h,almov al,00；通道；通道0初始计数值初始计数值out 80h,almov al,10hout 80h,almov al,01110110b；通道；通道1控制字控制字out 86h,al mov al,0e0h；通通 道道 1初初 始始 计计 数数 值值，03E8H=1000BCDout 82h,almov al,03hout 82h,al35例例2：计件系统。计件系统。计件系统的功能就是记录脉冲的个数。计件系统的功能就是记录脉冲的个数。一个脉冲代表一个事

19、件，比如交通道路检测一个脉冲代表一个事件，比如交通道路检测系统中通过检测点的车辆，工业控制系统中流系统中通过检测点的车辆，工业控制系统中流水线上已加工好的工件。要求在计件过程中，水线上已加工好的工件。要求在计件过程中，PCPC机可以显示当前计数器的内容，当完成机可以显示当前计数器的内容，当完成1000010000个工件记录后，系统发出个工件记录后，系统发出1KHz1KHz信号推动信号推动喇叭发音通知用户。喇叭发音通知用户。36 解：解：1 1、电路、电路:需要两个通道，一个作为计数，选用通道需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另。另一个产生一个产生1KHz信号，选用通道信号，选用通道1。工

20、作原理如下，工作原理如下，传感器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道传感器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道0 0计数，当记录计数，当记录1000010000个事件后，通道个事件后，通道0 0计数器溢出，计数器溢出，GATEGATE端输出高电平，这时通道端输出高电平，这时通道1 1开始工作，产生开始工作，产生1KHz1KHz信号推动喇叭发音信号推动喇叭发音。37 2 2、工作方式选择、工作方式选择 对于通道对于通道1 1，由于要产生，由于要产生1KHz信号，故选用工信号，故选用工作方作方 式式3。对于通道。对于通道0，要求初始计数值写入计数通道，要求初始计数值写入计数通道后，计数器就可以工作，则通道后，计数器就可以工作，则通道0的启动方式应是的启动方式应是软件启动。另外由于要求计数溢出后产生一个信号软件启动。另外由于要求计数溢出后产生一个信号来启动一个事件，即喇叭发音，故可选的工作方式来启动一个事件，即喇叭发音，故可选的工作方式为方式为方式0和方式和方式4，对于图所示方案，通道，对于图所示方案，通道1的的GATE信号由通道信号由通道0的的OUT信号产生，这个信号产生，这个OUT信信号应该是电平型的，所以通道号应该是电平型的，所以通道0应选用方式应选用方式0。383、时间常数、时间常数 N010004、程序、程序39