第10章可编程定时计数器优秀PPT.ppt
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1、第10章可编程定时计数器现在学习的是第1页,共61页第第1010章章 定时计数控制接口定时计数控制接口教学重点 8253的引脚和的引脚和6种工作方式种工作方式 8253的编程的编程 8253在在IBM PC系列机上的应用系列机上的应用现在学习的是第2页,共61页定时器和计数器定时控制在微机系统中极为重要定时控制在微机系统中极为重要n定定时时器器由由数数字字电电路路中中的的计计数数电电路路构构成成,通通过过记记录录高高精精度度晶晶振振脉脉冲冲信信号号的的个个数数,输出准确的时间间隔输出准确的时间间隔n计计数数电电路路如如果果记记录录外外设设提提供供的的具具有有一一定定随随机机性性的的脉脉冲冲信信
2、号号时时,它它主主要要反反映映脉脉冲冲的的个个数数(进进而而获获知知外外设设的的某某种种状状态态),常又称为计数器常又称为计数器现在学习的是第3页,共61页定时功能的实现方法n软软件件延延时时利利用用微微处处理理器器执执行行一一个个延延时程序段实现时程序段实现n不不可可编编程程的的硬硬件件定定时时采采用用分分频频器器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间单稳电路或简易定时电路控制定时时间n可可编编程程的的硬硬件件定定时时软软件件硬硬件件相相结结合合、用用可可编编程程定定时时器器芯芯片片构构成成一一个个方方便便灵灵活活的定时电路的定时电路现在学习的是第4页,共61页10.1 8253/8254定时
3、计数器n3个独立的个独立的16位计数器通道位计数器通道n每个计数器有每个计数器有6种工作方式种工作方式n按二进制或十进制(按二进制或十进制(BCD码)计数码)计数8254是是8253的改进型的改进型现在学习的是第5页,共61页10.2 8253/8254的内部结构和引脚D7D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2现在学习的是第6页,共61页计数器结构示意图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计数初值存于计数初值存于预置
4、寄存器预置寄存器;在计数过程中,在计数过程中,减法计数器减法计数器的值不断递减,的值不断递减,而预置寄存器中的预置不变。而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器输出锁存器用于写入锁存命令时,用于写入锁存命令时,锁定当前计数值锁定当前计数值现在学习的是第7页,共61页计数器的3个引脚nCLK时时钟钟输输入入信信号号在在计计数数过过程程中中,此此引引脚脚上上每每输输入入一一个个时时钟钟信信号号(下下降降沿沿),计数器的计数值减,计数器的计数值减1nGATE门门控控输输入入信信号号控控制制计计数数器器工工作作,可分成电平控制和上升沿控制两种类型可分成电平控制和上升沿控制两种类型nOUT计计数数器器输输出
5、出信信号号当当一一次次计计数数过过程程结结束束(计计数数值值减减为为0),OUT引引脚脚上上将产生一个输出信号将产生一个输出信号现在学习的是第8页,共61页2.与处理器接口nD0 D7数据线数据线A0 A1地址线地址线nRD*读信号读信号WR*写信号写信号nCS*片选信号片选信号CS*A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD*写操作写操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H读计数器读计数器0读计数器读计数器1读计数器读计数器2无操作无操作写计数器写计数器0写计数器写计数器1写计数器写计数器2写控制字写控制字现在学习的是第9页,共61页10.3 8253/825
6、4的工作方式n8253有有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n熟熟悉悉每每种种工工作作方方式式的的特特点点才才能能根根据据实实际际应应用用问问题题,选选择择正确的工作方式正确的工作方式n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 计数过程结束计数过程结束现在学习的是第10页,共61页方式0 计数结束中断 这是一种软件启动,不能自动重复软件启动,不能自动重复的计数方式的计数方式。对计数器写
7、入方式0的控制字CW后,其输出端OUT变低。再写入计数初值,在写信号在写信号WR以后经过以后经过CLK的一个上升沿和一个下降沿,的一个上升沿和一个下降沿,初值进入计数器计数。计数器减到零后,初值进入计数器计数。计数器减到零后,OUT成为高电平成为高电平。作为中断请求。在整个计数过程中,GATE始终应保持为高电平始终应保持为高电平。若GATE=0则暂停计数,待GATE=1后,从暂停时的计数值继续往下递减。在方式0,每赋一次初值,只计数一个周期。OUT端在计数结束后维持高电平,直至赋以新的初值。在计数过程中,随时可以写入新计数初值,即使原来的计数过随时可以写入新计数初值,即使原来的计数过程尚未结束
8、,计数器也用新的初值重新计数程尚未结束,计数器也用新的初值重新计数(若新初值是16位,则在送完第一字节后中止现行计数,送完第二字节后才更新计数)。现在学习的是第11页,共61页方式0 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现在学习的是第12页,共61页方式1 可编程单稳脉冲 这是一种硬件启动,不自动重复的计数方式硬件启动,不自动重复的计数方式。在写入方式入方式1的的控制字后控制字后OUT成为高电平成为高电平,待写入计数初值后,要等要等GATE信号信号出现正跳变才
9、启动计数出现正跳变才启动计数。此时此时OUT端立即变低,直至计数器减到端立即变低,直至计数器减到零才回到高,其间隔为计数初值零才回到高,其间隔为计数初值N乘以乘以CLK的周期的周期TCLK,也就是说,也就是说OUT端产生一个宽度为端产生一个宽度为N*TCLK的负脉冲的负脉冲,所以称之为可编程单脉冲。在计数过程启动之后而完成之前,若后而完成之前,若GATE又发生正跳变,则又发生正跳变,则计数过程又从初值启动,计数过程又从初值启动,OUT端的低电位不变,两次的计数过程端的低电位不变,两次的计数过程合在一起,合在一起,OUT输出的负脉冲加宽了输出的负脉冲加宽了。在方式1计数过程中若写入新若写入新计数
10、初值,也只是写到初值寄存器中,并不马上影响当前计数过程。同计数初值,也只是写到初值寄存器中,并不马上影响当前计数过程。同样要等到下一个样要等到下一个GATE的启动信号的启动信号,计数器才开始接收新初值的工作。即写入新初值是为下次计数过程使用。现在学习的是第13页,共61页方式1 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现在学习的是第14页,共61页方式2 频率发生器(分频器)方式2计数既可以用软件启动,也可以用硬件启动软件启动,也可以用硬件启动。
11、若先有GATE=1,则由写入计数初值启动;若送初值时GATE信号为低电平,则等GATE信号由低变高启动。两个必备条件中,后满足要求的一个作启两个必备条件中,后满足要求的一个作启动信号。而且方式动信号。而且方式2一旦起动后,计数器可以自动重复工作。一旦起动后,计数器可以自动重复工作。在写入方式2的控制字后,OUT变高变高。设先有GATE=1,写入计数初值后,计数器即对CLK计数。假设计数初值为N,当计数到(N1)个CLK信号时,计数器的值为1,OUT变低。最后一个CLK信号输入后,计数器减至零,OUT回到高,计数器又自动从初值开始计数。因此OUT 端在每N个CLK信号中输出一个宽度等于CLK信号
12、周期的负脉冲。方式2在计数过程中需要GATE信号保持高电位。GATE=0则计数中止。在GATE再变再变高后,计数器又被置入初值高后,计数器又被置入初值重新计数,以后的情况和软件启动的相同。方式2在计数过程中若写入新的计数初值,也同方式1一样只写到初值寄存器中,不影响当前计数过程。本次计数结束,下一周期开始时使用新计数初值。现在学习的是第15页,共61页方式2 频率发生器(分频器)03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR现在学习的是第16页,共61页方式3 方波发生器 方式3也兼有两种启动方式两种启动方式,而且计数也能自动重复自动重复,但其OUT端的波形不是
13、负脉冲,而是方波。在写入方式3的控制字后,计数器OUT端立即变高。若GATE信号为高,在写完计数初值N后,开始对CLK信号计数。计到N/2时,OUT端变低,计完余下的N/2,OUT又变回高,如此自动重复,OUT端产生周期为N*TCLK的方波。在写入计数初值时,如果在写入计数初值时,如果GATE信号为低,计数器并不开始计数。待信号为低,计数器并不开始计数。待GATE变成高后,才启动计数过程。在计数中,应始终使变成高后,才启动计数过程。在计数中,应始终使GATE=1。若若GATE=0,不仅中止计数,而且,不仅中止计数,而且OUT端马上变高端马上变高。待恢复。待恢复GATE=1时,产时,产生硬件启动
14、,计数器又从头开始计数。生硬件启动,计数器又从头开始计数。在方式在方式3计数过程中,计数过程中,对计数器写入新计数初值,不影响当前半周期对计数器写入新计数初值,不影响当前半周期的计数的计数。在当前的半个周期结束(。在当前的半个周期结束(OUT电位发生变化)时,启用新初电位发生变化)时,启用新初值。显然,计数过程中,若新送了计数初值,接着又发生了值。显然,计数过程中,若新送了计数初值,接着又发生了GATE硬件硬件启动,则会立即启用新初值。启动,则会立即启用新初值。现在学习的是第17页,共61页方式3 方波发生器03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WR现在学习
15、的是第18页,共61页方式4 软件触发选通信号 方式4是一种软件启动、不自动重复的计数方软件启动、不自动重复的计数方式。在写入方式4控制字后,OUT变高。若GATE信号为高,写完计数初值后的第一个写完计数初值后的第一个CLK信号信号将初值将初值N置入计数器置入计数器。第二个二个CLK信号开始作减法,(信号开始作减法,(N+1)个)个CLK信信号后减到零,号后减到零,OUT变低变低。第(N+2)个CLK信号使OUT又回到高而停止,形成一个TCLK的负脉冲。因此从写入计数初值算起整个过程为(N+2)TCLK。在方式4下,每给计数器写一次初值,开始一次计数,计数到零则停止,等下一次送初值又重新启动。
16、GATE信号可控制计数过程是否进行信号可控制计数过程是否进行下去。一般而言,在计数过程中,应保持下去。一般而言,在计数过程中,应保持GATE=1。若出现。若出现GATE=0,则立即中止计数,待恢复则立即中止计数,待恢复GATE=1后后,又继续原来,又继续原来的计数过程直至结束。在这种方式的计数过程中,写入新的计数初值,需要本次计数结束。下在这种方式的计数过程中,写入新的计数初值,需要本次计数结束。下一周期开始时才使用。一周期开始时才使用。现在学习的是第19页,共61页方式4 软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WR现在学习的是第20页,共61页方式5 硬件
17、触发选通信号 方式5是硬件启动,不自动重复的计数方式硬件启动,不自动重复的计数方式。在写入方式式5控制字后,控制字后,OUT变高变高,写入计数初值时即使时即使GATE信号原来为高,计数过程也仍信号原来为高,计数过程也仍不启动,而是要求不启动,而是要求GATE信号出现一个由信号出现一个由“0”到到“1”的上升沿,下一的上升沿,下一个个CLK信号才开始信号才开始计数。计数器减到零时,到零时,OUT变低,经一个变低,经一个CLK信号信号后变高且一直保持后变高且一直保持。同方式4一样,产生一个T CLK的负脉冲。的负脉冲。由于方式5是由GATE的上升沿启动计数,同方式1一样,启动后,启动后,即使即使G
18、ATE变成低电平,也不影响计数过程的进行。但若变成低电平,也不影响计数过程的进行。但若GATE信号信号又产生了正跳变,则不论计数是否完成,又将给计数器置入初值,重新又产生了正跳变,则不论计数是否完成,又将给计数器置入初值,重新开开始一轮计数。在计数过程中给计数器写入新初值,只写入到初值寄存器中,不影在计数过程中给计数器写入新初值,只写入到初值寄存器中,不影响当前计数,待响当前计数,待GATE信号重新启动之后才置入计数器使用。信号重新启动之后才置入计数器使用。现在学习的是第21页,共61页方式5 硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR现在学习的是第22页
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