第11章可编程定时器计数器优秀PPT.ppt
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1、第第11章可编程定时器章可编程定时器计数器计数器现在学习的是第1页,共50页计数器计数器/定时器接口芯片定时器接口芯片8253n微机系统中经常会要求微机系统中经常会要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制有一些实时时钟以实现定时或延时控制,如定时中断、定时检测、定时扫描等,或对外部事件进行计数并将计如定时中断、定时检测、定时扫描等,或对外部事件进行计数并将计数结果提供给数结果提供给CPU。n定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数,定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数,如果计数的对象是标准的内部时钟信号如果计数的对象是标准的内部时钟信号,由于其周期恒定,故计数值,由于其周期恒定,故计
2、数值就恒定地对应于一定的时间,这一过程即为就恒定地对应于一定的时间,这一过程即为定时定时,如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号(周期可以不相等)(周期可以不相等),则此时即为,则此时即为计数计数。现在学习的是第2页,共50页11.2可编程定时可编程定时/计数器计数器825311.2.18253的主要性能的主要性能11.2.28253的内部结构及外部引脚的内部结构及外部引脚11.2.38253的工作方式及波形的工作方式及波形11.2.48253的编程的编程11.2.58253的应用的应用现在学习的是第3页,共50页11.2.18253的主要性能的主
3、要性能8253是是三通道三通道16位位的的可编程可编程计数计数/定时器定时器。8254是是8253的改进型。的改进型。现在学习的是第4页,共50页8253可编程定时计数器内部有可编程定时计数器内部有3个个独立的独立的16位定时计数位定时计数器器通道。通道。计数器可按照计数器可按照二进制或十进制二进制或十进制计数,计数,每个通道有每个通道有6种种工作方式,工作方式,计数频率可高达计数频率可高达2MHz以上。以上。现在学习的是第5页,共50页11.2.28253的内部结构及外部引脚的内部结构及外部引脚8253各引脚的定义各引脚的定义(连接系统总线连接系统总线):lD0D7:数据线数据线。lRD#:
4、读控制信号读控制信号,低电平有效。,低电平有效。lWR#:写控制信号写控制信号,低电平有效。,低电平有效。lA0、A1:地址线地址线,用于选择,用于选择3个计数器中的个计数器中的一个及选择控制字寄存器。一个及选择控制字寄存器。lCS#:片选信号片选信号,低电平有效。,低电平有效。现在学习的是第6页,共50页11.2.28253的内部结构及外部引脚的内部结构及外部引脚8253各引脚的定义各引脚的定义(连接外设连接外设):lCLK02:计数器计数器0、1、2的的时钟输入时钟输入端端。lGATE02:计数器计数器0#、1#、2#的的门控制脉冲门控制脉冲输入端输入端,由外部设备送入门控脉冲。,由外部设
5、备送入门控脉冲。lOUT02:计数器计数器0#、1#、2#的的输出端输出端。现在学习的是第7页,共50页11.2.28253的内部结构及外部引脚的内部结构及外部引脚l8253的内部结构的内部结构:3个结构相同的个结构相同的16位位计数器计数器,1个个8位位控制字寄存器控制字寄存器。l每个计数器内部包括:每个计数器内部包括:计数初值寄存器计数初值寄存器CR,计数执行部件计数执行部件CE,输出锁存器输出锁存器OL。它们都是它们都是16位寄存器,也可以作位寄存器,也可以作8位寄存器使用。位寄存器使用。现在学习的是第8页,共50页现在学习的是第9页,共50页计数器内部结构计数器内部结构控制单元控制单元
6、初值寄存器初值寄存器(CR)计数执行单元计数执行单元(CE)输出锁存器输出锁存器(OL)CLKGATEOUT在计数器工作时,通过程序给在计数器工作时,通过程序给计数初值寄存器计数初值寄存器CR送入初始值,该初始值再被送入送入初始值,该初始值再被送入计数执行计数执行部件部件CE进行进行减减1计数计数;而;而输出锁存器输出锁存器OL则用则用来锁存来锁存CE的内容,该内容可以由的内容,该内容可以由CPU进行读进行读出操作。出操作。8253内部的内部的3个计数器和个计数器和1个控制字寄存器,可通过地址线个控制字寄存器,可通过地址线A0、A1,读写控制线读写控制线RD#、WR#与片选与片选CS#进行寻址
7、,并实现相应的操作。进行寻址,并实现相应的操作。现在学习的是第10页,共50页表表11.18253读写控制逻辑表读写控制逻辑表CSRDWRA1A0操作操作对计数器对计数器0写初值写初值对计数器对计数器1写初值写初值对计数器对计数器2写初值写初值写控制字到控制寄存器写控制字到控制寄存器读计数器读计数器1当前计数值当前计数值读计数器读计数器 0 当前计数值当前计数值读计数器读计数器2当前计数值当前计数值无操作无操作01000011000101001110000010010100011其它情况其它情况现在学习的是第11页,共50页11.2.38253的工作方式及波形的工作方式及波形1.方式方式0-中
8、断信号发生器中断信号发生器2.方式方式1-可编程单稳负脉冲信号发生器可编程单稳负脉冲信号发生器3.方式方式2-分频器分频器4.方式方式3-方波信号发生器方波信号发生器5.方式方式4-软件触发的选通脉冲信号发生器软件触发的选通脉冲信号发生器6.方式方式5-硬件触发的选通脉冲信号发生器硬件触发的选通脉冲信号发生器l工作方式由方式控制字确定,每种工作方式的过程类似: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计数器计数器每输入一个时钟计数器减每输入一个时钟计数器减1的计数过程的计数过程计数过程
9、结束计数过程结束现在学习的是第12页,共50页工作过程:工作过程:1.写控制字:写控制字:设定工作方式后,设定工作方式后,OUT端变为低电平端变为低电平;2.写初值:写初值:8位位/16位(分位(分2次)初值次)初值;3.开始计数:开始计数:计数值装入执行部件,计数值装入执行部件,每个每个CLK下降沿,减下降沿,减1计数计数;4.计数结束:计数结束:减到减到0时,计数过程结束,时,计数过程结束,OUT端变为高电平。此输出信端变为高电平。此输出信号可作为计数结束的中断请求信号;号可作为计数结束的中断请求信号;5.GATE作为计数控制信号:作为计数控制信号:计数过程中,计数过程中,GATE=1:允
10、许计数;:允许计数;GATE=0:暂停计数;:暂停计数;6.重新计数:重新计数:计数过程中,计数过程中,可随时写入新的计数值可随时写入新的计数值;如果初值为;如果初值为8位,则位,则写完初值后,按新的初值重新开始计数;如果新的初值为写完初值后,按新的初值重新开始计数;如果新的初值为16位,则位,则写入第一个字节时,立即中止计数,写入第二个字节后,按新的初值重新开写入第一个字节时,立即中止计数,写入第二个字节后,按新的初值重新开始计数;计数结束后,始计数;计数结束后,OUT端保持高电平,直至赋新的初值。端保持高电平,直至赋新的初值。1.方式方式0-中断信号发生器中断信号发生器现在学习的是第13页
11、,共50页图图11.5方式方式0时序波形图时序波形图WRCLKGATEOUT4321方式方式0初值初值=40现在学习的是第14页,共50页图图11.5方式方式0时序波形图时序波形图现在学习的是第15页,共50页计数开始的时刻计数开始的时刻处理器写入处理器写入8253的计数初值只是写入了计数初值寄存器的计数初值只是写入了计数初值寄存器CR,之后到来,之后到来的的第一个第一个CLK输入脉冲输入脉冲(需先由低电平变高,再由高变低)才将预置寄存(需先由低电平变高,再由高变低)才将预置寄存器的初值送到计数执行部件器的初值送到计数执行部件CE减减1计数器。计数器。从从第二个第二个CLK信号的下降沿信号的下
12、降沿,计数器才真正开始减,计数器才真正开始减1计数。计数。现在学习的是第16页,共50页现在学习的是第17页,共50页现在学习的是第18页,共50页2.方式方式1-可编程单稳负脉冲信号发生器可编程单稳负脉冲信号发生器工作过程:工作过程:1.写控制字:写控制字:设定工作方式后,设定工作方式后,OUT端变为高电平;端变为高电平;2.写初值:写初值:8位位/16位(分位(分2次)初值次)初值;3.开始计数:开始计数:GATE上升沿上升沿控制计数开始。控制计数开始。GATE上升沿的下一个时钟周期,上升沿的下一个时钟周期,OUT变为低变为低电平,每个电平,每个CLK下降沿,减下降沿,减1计数计数;4.计
13、数结束:计数结束:减到减到0时,计数过程结束,时,计数过程结束,OUT端变为高电平。此方式可以端变为高电平。此方式可以输出一个宽度输出一个宽度(计数初值(计数初值*Tclk)可调的单拍负脉冲)可调的单拍负脉冲,可作为设备的选通信号。,可作为设备的选通信号。5.重设初值:重设初值:计数过程中,重新写入初值,对当前计数过程不会产生影响;计数过程中,重新写入初值,对当前计数过程不会产生影响;6.重新触发:重新触发:计数过程中,计数过程中,GATE上升沿的下一个时钟脉冲计数器将从初始值重新作减上升沿的下一个时钟脉冲计数器将从初始值重新作减1计数,计数,此时此时OUT端低电平保持不变,从而加宽了输出的负
14、脉冲宽度。端低电平保持不变,从而加宽了输出的负脉冲宽度。7.重新计数:重新计数:计数结束后,计数结束后,GATE上升沿控制新一轮计数。上升沿控制新一轮计数。现在学习的是第19页,共50页图图11.6方式方式1时序波形图时序波形图WR10CLKGATEOUT432初值初值=4方式方式1现在学习的是第20页,共50页现在学习的是第21页,共50页3.方式方式2-分频器分频器工作过程:工作过程:1.写控制字:写控制字:设定工作方式后,设定工作方式后,OUT端变为高电平;端变为高电平;2.写初值:写初值:8位位/16位(分位(分2次)初值次)初值;3.开始计数:开始计数:计数值装入执行部件,计数值装入
15、执行部件,每个每个CLK下降沿,减下降沿,减1计数计数;4.计数结束:计数结束:当计数器减到当计数器减到1时,时,OUT端输出将变为低电平;再经过一个时钟周期,端输出将变为低电平;再经过一个时钟周期,计数值减到计数值减到0后,后,OUT又恢复为高电平。在此方式下,计数器具有又恢复为高电平。在此方式下,计数器具有自动装入计数初值自动装入计数初值的的功能,即计数器的计数过程会自动重复工作。从而产生一个功能,即计数器的计数过程会自动重复工作。从而产生一个n分频(分频(n是写入计数器的初是写入计数器的初值)的连续的不对称的脉冲信号,可以作为脉冲信号发生器。值)的连续的不对称的脉冲信号,可以作为脉冲信号
16、发生器。5.重设初值:重设初值:计数过程中,重新写入初值,对当前计数过程不会产生影响;计数过程中,重新写入初值,对当前计数过程不会产生影响;6.计数过程控制:计数过程控制:GATE1:允许计数;:允许计数;GATE0:停止计数,并强迫:停止计数,并强迫OUT输出高电平;输出高电平;GATE上升沿:下一个时钟周期,计数器恢复初值重新开始作减上升沿:下一个时钟周期,计数器恢复初值重新开始作减1计数。计数。现在学习的是第22页,共50页图图11.7方式方式2时序波形图时序波形图WRCLKGATEOUT4321043210432 104321方式方式2初值初值=4现在学习的是第23页,共50页4.方式
17、方式3-方波信号发生器方波信号发生器方式方式3与方式与方式2类似,不同的是输出的波形为方波或者为近似对称的矩类似,不同的是输出的波形为方波或者为近似对称的矩形波。形波。当计数值当计数值n为偶数:为偶数:每当计数值减到每当计数值减到n/2时,时,OUT端由高电平变为低电端由高电平变为低电平,并一直保持计数到平,并一直保持计数到0,一旦计数为,一旦计数为0时时OUT端又由低变高并重新给端又由低变高并重新给计数器装入初值。计数器装入初值。当计数值当计数值n为奇数:为奇数:输出分频波高电平宽度为(输出分频波高电平宽度为(n+1)/2计数脉冲周计数脉冲周期,低电平宽度为(期,低电平宽度为(n-1)/2计
18、数脉冲周期。计数脉冲周期。现在学习的是第24页,共50页图图11.8方式方式3时序波形图时序波形图3 2 1WRCLKGATEOUT4 3 2 104 3 21 04 3 2 1 04方式方式3初值初值=4现在学习的是第25页,共50页5.方式方式4-软件触发的选通脉冲信号发生器软件触发的选通脉冲信号发生器工作过程:工作过程:1.写控制字:写控制字:设定工作方式后,设定工作方式后,OUT端变为高电平;端变为高电平;2.写初值:写初值:8位位/16位(分位(分2次)初值次)初值;3.开始计数:开始计数:计数值装入执行部件,计数值装入执行部件,每个每个CLK下降沿,减下降沿,减1计数计数;4.计数
19、结束:计数结束:减到减到0时,时,输出宽度为输出宽度为1个个Tclk的负脉冲的负脉冲。该负脉冲可以作为该负脉冲可以作为选通信号。选通信号。5.计数过程控制:计数过程控制:GATE1:允许计数;:允许计数;GATE0:停止计数:停止计数;6.重设初值:重设初值:该方式是该方式是一次有效一次有效,即不重新写入计数值,就只产生一个,即不重新写入计数值,就只产生一个选通脉冲。选通脉冲。如果在计数时又写入新的计数值,则在下一个时钟周期时如果在计数时又写入新的计数值,则在下一个时钟周期时将把此计数值写入计数器执行部件,使计数器按此新的计数值重新计将把此计数值写入计数器执行部件,使计数器按此新的计数值重新计
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