第八章定时器优秀课件.ppt
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1、第八章定时器1第1页,本讲稿共47页8.1 8.1 计算机中的定时和计数计算机中的定时和计数q 定时定时/延时控制的基本方法:延时控制的基本方法:v 软件定时软件定时v 不可编程硬件定时不可编程硬件定时v 可编程硬件定时可编程硬件定时q 定时电路是任何计算机系统中必不可少的 基本电路第2页,本讲稿共47页8.1 8.1 计算机中的定时和计数计算机中的定时和计数数据读写复位准备就绪片选端口地址控制字寄存器计数初值寄存器计数器(计数工作单元)输出锁存器状态锁存器状态寄存器CLKGATEOUT控控 制制 逻逻 辑辑q 可编程定时器/计数器典型结构:第3页,本讲稿共47页q 可编程定时器/计数器的主要
2、用途:以以均均匀匀分分布布的的时时间间间间隔隔中中断断分分时时操操作作系系统统,以以便便切换程序;切换程序;向向I/OI/O设备输出周期可控的定时信号;设备输出周期可控的定时信号;用作可编程波特率发生器;用作可编程波特率发生器;检测外部事件发生的频率或周期;检测外部事件发生的频率或周期;统计外部某过程中某一事件发生的次数;统计外部某过程中某一事件发生的次数;作为向作为向CPUCPU的定时或定次数中断源;的定时或定次数中断源;8.1 8.1 计算机中的定时和计数计算机中的定时和计数第4页,本讲稿共47页8.2 8.2 可编程定时器可编程定时器/计数器芯片计数器芯片8254/82538254/82
3、538.2.2 8254内部结构与引脚信号8.2.4 8254的工作方式8.2.5 应用编程8.2.3 内部端口寻址8.2.1 基本功能第5页,本讲稿共47页8.2 可编程定时器/计数器芯片8254/8253 8.2.1 基本功能 8254具有以下基本功能:(1)有3个独立的16位计数器通道。(2)每个计数器可按二进制或十进制(BCD)计数。(3)每个计数器可工作于6种不同工作方式。(3)每个计数器允许的最高计数频率为10MHz (8253为2MHz)。(5)有读回命令(8253没有),可以读出当前计数 单元的内容和状态寄存器内容。第6页,本讲稿共47页8.2.8.2.2 82542 8254
4、内部结构与引脚信号内部结构与引脚信号GATE0GATE2D7D0RDWRA1A0CS数据总线缓冲器读写控制逻辑控制字寄存器CLK0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2OUT2内部结构图内内部部总总线线计数器通道0计数器通道1计数器通道0 与微机与微机相连的引相连的引脚。脚。接口特接口特性与性与82598259和各类存和各类存储器芯片储器芯片类似。类似。与外部相连的引与外部相连的引脚,取决于工作脚,取决于工作方式方式8.2 可编程定时器/计数器芯片8254/8253第7页,本讲稿共47页8.2.8.2.2 82542 8254内部结构与引脚信号内部结构与引脚信号定时系数=要求定时的时间时钟
5、脉冲周期 3个功能独立的计数器通道既可用作计数器,又可用作定时器,差别在于:作计数器用时,对CLKi端输入的计数脉冲(间隔不 一定相同)作减1计数。作定时器用时,对周期一定的时钟脉冲作减1计数。第8页,本讲稿共47页 8.2.3 内部端口寻址CSRDWRA1A0读/写操作说明00000000011110000011100110010101010010011111写计数通道0的CR写计数通道1的CR写计数通道2的CR写控制寄存器读通道0的OL或状态锁存器读通道1的OL或状态锁存器读通道2的OL或状态锁存器无操作禁止使用无操作8.2 可编程定时器/计数器芯片8254/8253第9页,本讲稿共47页
6、8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式8254中各计数器通道均有6种工作方式可供选择:方式方式0 0 计数结束中断方式计数结束中断方式方式方式1 1 硬件可重触发单稳方式硬件可重触发单稳方式方式方式2 2 速率波发生器方式速率波发生器方式方式方式3 3 方波方式方波方式方式方式4 4 软件触发选通方式软件触发选通方式方式方式5 5 硬件触发选通方式硬件触发选通方式理解理解6 6种工作方式的要点种工作方式的要点:门控信号门控信号GATEGATE的功能的功能输出信号输出信号OUTOUT的波形的波形计数初值的设置及启动计数的条件计数初值的设置及启动计数的条件8.2 可编程定时器
7、/计数器芯片8254/8253第10页,本讲稿共47页8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式计数结束中断方式,OUT输出波形如下:q 基本功能GATE=1OUT写入计数值计数开始计数结束q 工作特点工作特点v计数由软件启动,每次写入计数初值,只启动一次计数。计数由软件启动,每次写入计数初值,只启动一次计数。vCPUCPU写计数初值到写计数初值到CRCR后,后,CRCR内容并不立即装入内容并不立即装入CECE,而是在其后的而是在其后的下一个下一个CLKCLK脉冲下降沿才将脉冲下降沿才将CRCR内容装入内容装入CECE,对该对该CLKCLK脉冲不计数。脉冲不计数。(方式方式1
8、 15 5相同相同)v 计数过程中,如果计数过程中,如果GATE=0GATE=0则暂停计数,直到则暂停计数,直到GATE=1GATE=1后再接着计数。后再接着计数。v 计数过程中写入新的计数初值,从写入后下一个时钟脉冲开始,以计数过程中写入新的计数初值,从写入后下一个时钟脉冲开始,以新的初值计数。新的初值计数。1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5第11页,本讲稿共47页OUTWRGATECLKINTR4123303212450n=5n=4n=3INTR8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式q 定时波形正常正常计数过程计数过程门控信号的作用门控信号
9、的作用改变计数初值改变计数初值停止计数接着计数值下一脉冲影响计数1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5第12页,本讲稿共47页8.2.4 8254的工作方式q 方式0的应用外部事件外部事件计数计数测脉冲宽度测脉冲宽度1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5频率计频率计第13页,本讲稿共47页 方式1是硬件可重触发单稳方式。计数器相当于一个可编程的单稳态触发电路。q 基本功能OUT写入计数值计数开始计数结束GATEq 工作特点工作特点v GATE GATE上升沿启动计数上升沿启动计数v 可重触发可重触发8.2.4 82548.2.4 8254的工作方
10、式的工作方式1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5第14页,本讲稿共47页CLK12333432200n=3n=3n=41单脉冲宽度单脉冲宽度单脉冲OUTGATEWRq 方式1定时波形q 方式方式1 1应用应用:实时监控器实时监控器(看门狗电路看门狗电路)正常正常计数过程计数过程计数过程可重触发计数过程可重触发改变计数初改变计数初值的影响值的影响8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5启动计数重装计数值影响计数第15页,本讲稿共47页q 基本功能:q 工作特点:工作特点:v 自动重复计数。
11、自动重复计数。v 可可由由软软件件通通过过写写计计数数初初值值启启动动,也也可可由由GATEGATE上上升沿启动。升沿启动。v GATEGATE变变低低电电平平时时停停止止计计数数;而而当当GATEGATE由由低低重重新新变高时变高时,重新由初值开始计数。重新由初值开始计数。8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5 方式2是速率波发生器方式。OUT端输出一周期性负脉冲序列:OUTGATE=1写入计数值NT第16页,本讲稿共47页CLK1230n=4n=5WR443410454321043210GATE重复周期OU
12、Tq 方式2定时波形:q 方式方式2 2应用应用正常正常计数过程计数过程门控信号的作门控信号的作用用改变计数初值改变计数初值的影响的影响8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式重装计数值下一周期影响计数1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5停止计数第17页,本讲稿共47页 方式是方波方式。OUT输出的是方波或近似方波信号:q 基本功能:q 工作特点:工作特点:v 若若计计数数初初值值n n为为偶偶数数,OUTOUT输输出出周周期期为为n n个个CLKCLK周周期的标准方波。期的标准方波。8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式1.
13、方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5OUTGATE=1写入计数值NTv 若若n n为奇数,为奇数,OUTOUT端得到的是近似方波;端得到的是近似方波;v GATEGATE变变低低电电平平时时停停止止计计数数;而而当当GATEGATE由由低低重重新新变高时变高时,重新由初值开始计数。重新由初值开始计数。第18页,本讲稿共47页CLKWR0220n=4n=544 24004242 042224 2 0OUTGATE1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5q 方式3定时波形q 方式方式3 3应用应用波特率发生器波特率发生器初值为偶数的计数初值为偶数的计数8
14、.2.4 8254的工作方式初值为奇数的计数初值为奇数的计数GATEGATE的影响的影响标准方波近似方波重装计数值停止计数第19页,本讲稿共47页方式4是软件触发选通方式。q 基本功能:q 工作特点:v 计数过程中若GATE变低,则停止计数,直到GATE恢复到高时,重新从初值开始减1计数。v 计数过程中若改变(重写)计数初值,将从改变之后的下个CLK脉冲起,按新初值重新开始计数。v 软件装入的计数初值只一次有效。8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5 方式4 与方式0的功能很相似,主要差别是计数结束时,在OUT
15、端产生的是一个宽度为1个CLK周期的负选通脉冲。第20页,本讲稿共47页CLK1233323200n=4n=4n=31GATEWR4441软件启动(第一次)软件启动(第二次)改变初值OUTq 方式4定时波形8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5正常计数正常计数GATEGATE的影响的影响改变初值的影响改变初值的影响计数结束,输出负脉冲停止计数下一时钟影响计数重新计数第21页,本讲稿共47页方式5是硬件触发选通方式。q 基本功能:q 工作特点:v 硬件触发启动计数;v 当计数值计到0后,自动重新装入初值n,但并不
16、开始计数,而是待GATE端出现新的上升沿后才重新作减1计数。8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式1.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5 方式5与方式1很类似,也是由硬件触发启动计数,差别在于OUT端产生的是一个宽度为1个CLK周期的负选通脉冲。第22页,本讲稿共47页q 方式5定时波形8.2.4 82548.2.4 8254的工作方式的工作方式CLKGATEWROUT1253323200n=4n=51444101.方式0 2.方式13.方式24.方式35.方式46.方式5硬件触发启动计数计数过程改变初值不影响计数硬件触发,以新初值计数输出负脉冲第
17、23页,本讲稿共47页 与其他可编程芯片一样,为了使用8254,必须通过读/写操作对它编程。包括:8.2.5 应用编程(1)(1)工作之前写入控制字,以确定每个计工作之前写入控制字,以确定每个计(2)(2)数器通道的工作方式;数器通道的工作方式;(2)(2)工作之前写入每个计数器通道的计数工作之前写入每个计数器通道的计数 初值;初值;(3)(3)工作过程中改变某通道的计数初值;工作过程中改变某通道的计数初值;(4)(4)写入命令字,以读出某一时刻某一通写入命令字,以读出某一时刻某一通 道的道的CECE内容或状态寄存器内容。内容或状态寄存器内容。初始化编 程工 作编 程第24页,本讲稿共47页1
18、.各种控制字、命令字和状态字格式(1)控制字(2)命令字(3)状态字8254控制字格式:D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD 选计数通道00011011选通道0无意义选通道1选通道200011011选读/写格式锁存CE数据只读写低字节只读写高字节先读写低字节再读写高字节选计数码制01二进制数BCD码数00010100011111100101方式0方式1方式2方式3方式4方式5 选选工工作作方方式式第25页,本讲稿共47页v 锁存命令字锁存命令字(8253(8253和和82548254均有均有):用来将当前的用来将当前的CECE内容锁存到输出锁存
19、器内容锁存到输出锁存器OLOL,以供以供CPUCPU读出。读出。命令字有锁存命令字和读回命令字D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0 0 0(1)控制字(2)命令字(3)状态字1.各种控制字、命令字和状态字格式选计数通道00011011选通道0无意义选通道1选通道2第26页,本讲稿共47页v 读回命令字(8254特有)用于将计数器通道的CE当前内容锁存入OL或将状态寄存器内容锁存入状态锁存器。D7D6D5D4D3D2D1D011COUNT STATUS CNT2CNT1 CNT001:选中通道20:锁存状态寄存器内容1:选中通道01:选中通道1 0:锁存当前计数器内容(1)控制字(2)命
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