常用可编程接口芯片定时器教案资料.ppt
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1、常用可编程接口芯片定时器1.1.内部结构和引脚内部结构和引脚与计算机系统总线的接口与计算机系统总线的接口3 3个相互独立的计数器通道个相互独立的计数器通道,结构完全相同结构完全相同计数器计数器0 0计数器计数器1 1计数器计数器2 2每个计数器通道每个计数器通道1616位减法计数器位减法计数器1616位预置寄存器位预置寄存器输出锁存器输出锁存器预置寄存器预置寄存器GATECLKOUT减减1计数器计数器输出锁存器输出锁存器定时器外设引脚定时器外设引脚CLKCLK时钟输入信号时钟输入信号在计数过程中,此引脚上每输入一个时钟信号在计数过程中,此引脚上每输入一个时钟信号(下降沿),计数器的计数值减(下
2、降沿),计数器的计数值减1 1GATEGATE门控输入信号门控输入信号控制计数器工作,可分成电平控制和上升沿控控制计数器工作,可分成电平控制和上升沿控制两种类型制两种类型OUTOUT计数器输出信号计数器输出信号当一次计数过程结束(计数值减为当一次计数过程结束(计数值减为0 0),),OUTOUT引引脚上将产生一个输出信号脚上将产生一个输出信号连接处理器引脚连接处理器引脚lD7D7D0D0数据线数据线lA1A1A0A0地地址址线线注注意意,当当在在80868086,IA-32IA-32构构架架上上使使用用,一一般般通通过过系系统统数数据据总总线线D7D0D7D0传传送送数数据据,这这时时应应该该
3、使使用用偶偶数地址(数地址(A0=0A0=0)lRD*RD*读信号读信号lWR*WR*写信号写信号lCS*CS*片选信号,假设片选信号,假设A15A3A15A3为为0000 0000 0100 0*00000 0000 0100 0*0计算机计算机 A2 A2 A1A1CS*ACS*A1 1 A A0 0I/OI/O地址地址 读操作读操作RD*RD*写操作写操作WR*WR*0 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 140H40H42H42H(41(41H)H)44H44H(42(42H)H)46H46H(43(43H)H)读计数器读计数器0 0读计数器读计数
4、器1 1读计数器读计数器2 2无操作无操作写计数器写计数器0 0写计数器写计数器1 1写计数器写计数器2 2写控制字写控制字奇数地址有误可编程计数器可编程计数器/定时器功能定时器功能功能体现在两个方面:功能体现在两个方面:一是一是:作为计数器。:作为计数器。即在设置好计数初值后,便开始即在设置好计数初值后,便开始减减1计数,减到计数,减到0时,输时,输出一个信号出一个信号二是二是:作为定时器。:作为定时器。即在设置好定时时间常数后,便开始减一计数,并按定即在设置好定时时间常数后,便开始减一计数,并按定时时间常数不断地输出时钟周期整数倍的定时信号。时时间常数不断地输出时钟周期整数倍的定时信号。两
5、者之间的差别:两者之间的差别:计数器只输出一个信号,除非冲服触发计数器只输出一个信号,除非冲服触发定时器输出连续信号(减到定时器输出连续信号(减到0后,自动回复时间常数初值并重新后,自动回复时间常数初值并重新开始计数)。开始计数)。典型用处典型用处在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的切换。可往I/O设备输出精确的定时信号。作为一个可编程的波特率发生器。实现时间延迟。基本结构原理基本结构原理原理就是可预置初值的减法计数器。原理就是可预置初值的减法计数器。主要组成包括:主要组成包括:(1)初值寄存器)初值寄存器接收并保存接收并保存CPU送来的初值送来的初值(2)计数寄存器)计数寄存器从初值寄
6、存器接收计数初值从初值寄存器接收计数初值,减法计数器。减法计数器。计数脉冲就是时钟输入信号,在门控信号有效时开始计数。(3)控制寄存器)控制寄存器接收接收CPU的控制信号,选择不同的工作模的控制信号,选择不同的工作模式等式等(4)状态寄存器)状态寄存器保存计数器的状态保存计数器的状态基本原理图如下图基本原理图如下图2.2.工作方式工作方式82538253有有6 6种工作方式,由方式控制字确定种工作方式,由方式控制字确定每种工作方式的过程类似:每种工作方式的过程类似:设定工作方式设定工作方式 设定计数初值设定计数初值 硬件启动硬件启动 计数初值进入减计数初值进入减1 1计数器计数器 每输入一个时
7、钟计数器减每输入一个时钟计数器减1 1的计数过程的计数过程 计数过程结束计数过程结束(1)(1)定时器方式定时器方式0 0:计数结束中断计数结束中断GATEOUTCLK 031244方式方式0WR设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束方式方式0 0的波形如图所示的波形如图所示.当当控控制制字字写写入入控控制制字字寄寄存存器器后后,输输出出OUTOUT就就变变低低,当当计计数数值值写写入入计计数数器器后后开开始始计计数数,在在整整个个计计数数过过程程中中,OUTOUT保保持持为为低低,当当计计数数到到0 0后后,OUTOU
8、T变变高高;GATEGATE的的高高低低电电平平控控制制计计数数过过程程是是否否进进行。行。写控制字写控制字写计数初值写计数初值GATE=1计数计数工作方式工作方式0 0有如下特点:有如下特点:计计数数器器只只计计一一遍遍,当当计计数数到到0 0时时,不不重重新新开开始始计计数数保保持持为为高,直到输入一新的计数值,高,直到输入一新的计数值,OUTOUT才变低,开始新的计数;才变低,开始新的计数;计计数数值值是是在在写写计计数数值值命命令令后后经经过过一一个个输输入入脉脉冲冲,才才装装入入计计数数器器的的,下下一一个个 脉脉冲冲开开始始计计数数,因因此此,如如果果设设置置计计数数器器初值为初值
9、为N N,则输出,则输出OUTOUT在在N N1 1个个 脉冲后才能变高;脉冲后才能变高;在计数过程中,可由在计数过程中,可由GATEGATE信号控制暂停。信号控制暂停。当当GATEGATE0 0时,暂停计数;时,暂停计数;当当GATEGATE1 1时,继续计数;时,继续计数;在在计计数数过过程程中中可可以以改改变变计计数数值值,且且这这种种改改变变是是立立即即有有效效的的,分成两种情况:分成两种情况:若是若是8 8位计数,则写入新值后的下一个脉冲按新值计数;位计数,则写入新值后的下一个脉冲按新值计数;若若是是1616位位计计数数,则则 在在写写入入第第一一个个字字节节后后,停停止止计计数数,
10、写写入入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。(2 2)定时器方式)定时器方式1 1:可编程单稳脉冲可编程单稳脉冲设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值硬硬件件启启动动计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR方方式式1 1的的波波形形如如图图所所示示,CPUCPU向向82538253写写入入控控制制字字后后OUTOUT变变高高,并并保保持持,写写入入计计数数值值后后并并不不立立即即计计数数,只只有有当当外外界界GATEGATE信信号号启启动动后后(一一个个正正脉脉冲冲)的的下下一
11、一个个脉脉冲冲才才开开始始计计数数,OUTOUT变变低低,计计数数到到0 0后后,OUTOUT才才变变高高,此此时时再再来来一一个个GATEGATE正正脉脉冲冲,计计数数器器又又开始重新计数,输出开始重新计数,输出OUTOUT再次变低,再次变低,.因此输出为一负脉冲,脉冲宽度受计数初值控制,由因此输出为一负脉冲,脉冲宽度受计数初值控制,由GATE信号触发。信号触发。特点特点输出输出OUTOUT宽度为计数初值的单脉冲;宽度为计数初值的单脉冲;输出受门控信号输出受门控信号GATEGATE的控制,分三种情况:的控制,分三种情况:计数到计数到0 0后,再来后,再来GATEGATE脉冲,则重新开始计数,
12、脉冲,则重新开始计数,OUTOUT变低;变低;在计数过程中来在计数过程中来GATEGATE脉冲,则从下一脉冲,则从下一CLKCLK脉冲开始重脉冲开始重新计数,新计数,OUTOUT保持为低;保持为低;改变计数值后,只有当改变计数值后,只有当GATEGATE脉冲启动后,才按新值计脉冲启动后,才按新值计数,否则原计数过程不受影响,仍继续进行,即新值的数,否则原计数过程不受影响,仍继续进行,即新值的改变是从下一个改变是从下一个GATEGATE开始的。开始的。计计数数值值是是多多次次有有效效的的,每每来来一一个个GATEGATE脉脉冲冲,就就自自动动装装入入计计数数值值开开始始从从头头计计数数,因因此此
13、在在初初始始化化时时,计计数数值值写写入入一一次次即可。即可。(3 3)方式)方式2 2 分频器分频器方方式式2 2的的波波形形如如图图所所示示。在在这这种种方方式式下下,CPUCPU输输出出控控制制字字后后,输输出出OUTOUT就就变变高高,写写入入计计数数值值后后的的下下一一个个CLKCLK脉脉冲冲开开始始计计数数,计计数数到到1 1后后,输输出出OUTOUT变变低低,经经过过一一个个CLKCLK以以后后,OUTOUT恢恢复复为为高高,计计数数器器重重新新开开始始计计数数。因因此此在在这这种种方方式式下下,只只需需写写入入一一次次计计数数值值,就就能能连连续续工工作作,输输出出连连续续相相
14、同同间间隔隔的的负负脉脉冲冲(前前提提:GATEGATE保持为高),即周期性地输出,保持为高),即周期性地输出,特点特点通道可以连续工作;通道可以连续工作;GATEGATE可可以以控控制制计计数数过过程程,当当GATEGATE为为低低时时暂暂停停计计数数,恢恢复复为为高高后后重重新新从从初初值值;(注注意意:该该方方式式与与方方式式0 0不不同同,方方式式0 0是继续计数)是继续计数)重重新新设设置置新新的的计计数数值值即即在在计计数数过过程程中中改改变变计计数数值值,则则新新的的计数值是下次有效的,同方式计数值是下次有效的,同方式1 1。(4 4)定时器方式)定时器方式3 3:方波发生器方波
15、发生器03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WR方方式式3 3的的波波形形如如图图所所示示,这这种种方方式式下下的的输输出出与与方方式式2 2都都是是周周期期性性的,不同的是:输出的是方波。的,不同的是:输出的是方波。当计数值当计数值N N是偶数,输出正负脉冲宽度是偶数,输出正负脉冲宽度 N/2 N/2的方波的方波当计数值当计数值N N是奇数,正脉冲宽度是奇数,正脉冲宽度 (N+1)/2N+1)/2,负脉冲宽度(负脉冲宽度(N-1)/2N-1)/2。特点特点 通道可以连续工作;通道可以连续工作;关关于于计计数数值值的的奇奇偶偶,若若为为偶偶数数,则则输输出出
16、标标准准方方波波,高高低低电电平平各各为为N/2N/2个个;若若为为奇奇数数,则则正正脉脉冲冲宽宽度度(N N1 1)/2/2个个CLKCLK周期,负脉冲宽度(周期,负脉冲宽度(N N1 1)/2/2个个CLKCLK周期;周期;GATEGATE信信号号能能使使计计数数过过程程重重新新开开始始,当当GATEGATE0 0时时,停停止止计计数数,当当GATEGATE变变高高后后,计计数数器器重重新新装装入入初初值值开开始始计计数数,尤尤其其是是当当GATEGATE0 0时时,若若OUTOUT此此时时为为低低,则则立立即即变变高高,其它动作同上;其它动作同上;在在计计数数期期间间改改变变计计数数值值
17、不不影影响响现现行行的的计计数数过过程程,一一般般情情况况下下,新新的的计计数数值值是是在在现现行行半半周周结结束束后后才才装装入入计计数数器器。但但若若中中间间遇遇到到有有GATEGATE脉脉冲冲,则则在在此此脉脉冲冲后后即即装装入入新新值值开开始始计计数。数。(5 5)定时器方式)定时器方式4 4:软件触发选通信号软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WR方方式式4 4的的波波形形如如图图所所示示。CPUCPU写写入入控控制制字字后后,OUTOUT立立即即变变高高,写写入入计计数数值值开开始始计计数数,当当计计数数到到0 0后后,OUTOUT变变低低,经
18、经过过一一个个CLKCLK脉脉冲冲后后,OUTOUT变变高高,这这种种计计数数是是一一次次性性的的(与与方方式式0 0有有相似之处),只有当写入新的计数值后才开始下一次计数。相似之处),只有当写入新的计数值后才开始下一次计数。当当计计数数值值为为N N时时,则则间间隔隔N N1 1个个CLKCLK脉脉冲冲输输出出一一个个负负脉脉冲冲(计数一次有效);(计数一次有效);GATEGATE0 0时,禁止计数,时,禁止计数,GATEGATE1 1时,恢复继续计数;时,恢复继续计数;在在计计数数过过程程中中重重新新装装入入新新的的计计数数值值,则则该该值值是是立立即即有有效效的的(若若为为1616位位计
19、计数数值值,则则装装入入第第一一个个字字节节时时停停止止计计数数,装装入入第二个字节后开始按新值计数)。第二个字节后开始按新值计数)。(6 6)定时器方式)定时器方式5 5:硬:硬件触发选通信号件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR当当控控制制字字写写入入后后,OUTOUT立立刻刻变变高高,写写入入计计数数值值后后并并不不立立即即开开始始计计数数,而而是是由由GATEGATE的的上上升升沿沿触触发发启启动动计计数数的的,当当计计数数到到0 0时时,输输出出变变低低,经经过过一一个个CLKCLK之之后后,输输出出恢恢复复为为高高,计计数数停停止止,若若再再
20、有有GATEGATE脉脉冲冲来来,则则重重新新装装入入计计数数值值开开始始计计数数,上上述述过过程程重复。重复。特点特点在在这这种种方方式式下下,若若设设置置的的计计数数值值是是N N,则则在在GATEGATE脉脉冲冲后后,经过(经过(N N1 1)个)个CLKCLK才一个负脉冲;才一个负脉冲;若若在在计计数数过过程程中中又又来来一一个个GATEGATE脉脉冲冲,则则重重新新装装入入初初值值开开始计数,输出不变,即计数值多次有效;始计数,输出不变,即计数值多次有效;若若在在计计数数过过程程中中修修改改计计数数值值,则则该该计计数数值值在在下下一一个个GATEGATE脉冲后装入开始按此值计数。脉
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