第8章-可编程计数器.ppt
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1、计算机定时方法计算机定时方法n n软件定时n n不可编程硬件定时n n可编程硬件定时软件定时软件定时n n定时原理:让机器循环执行某一条或一系列指令,这些指令本身并没有具体的执行目的,但由于执行每条指令都需要一定的时间,重复执行这些指令就会占有一段固定的时间。n n优点:灵活方便,节省费用n n缺点:CPU的利用率太低不可编程硬件定时不可编程硬件定时n n定时原理:利用555定时器加上外接电阻和电容就能构成定时电路n n优点:电路结构简单,价格便宜,通过改变电阻或电容值,可以在一定的定时范围内改变定时时间n n缺点:电路在硬件已连接好的情况下,定时时间和范围就不能由程序来控制和改变,而且定时精
2、度也不高555定时器外部引脚和内部结构定时器外部引脚和内部结构可编程硬件定时可编程硬件定时n n定时原理:利用可编程定时器/计数器芯片附加硬件电路实现定时n n优点:灵活方便;灵活方便;由微处理器的时钟信号提供时间基准,因这种由微处理器的时钟信号提供时间基准,因这种时钟信号由晶体振荡器产生,故计时精确稳定;时钟信号由晶体振荡器产生,故计时精确稳定;不占用不占用CPUCPU的时间,提高了的时间,提高了CPUCPU的利用率;的利用率;应用广泛应用广泛Intel 8253简介简介n n可以完成可以完成定时定时和和计数计数功能,称为功能,称为Programmable Programmable Inte
3、rval Timer,PITInterval Timer,PITn n内部有三个独立的内部有三个独立的1616位计数器通道位计数器通道n n最高计数频率能达到最高计数频率能达到2MHz2MHzn nIntel 8254Intel 8254是是82538253的增强型产品,它与的增强型产品,它与82538253引脚兼容,引脚兼容,不同之处:不同之处:n n82538253最大输入时钟频率为最大输入时钟频率为2MHz2MHz,82548254最大输入时钟可最大输入时钟可达达5MHz5MHz,8254-28254-2达达10MHz10MHzn n82548254有读回功能,可同时封锁有读回功能,可同
4、时封锁1 13 3通道的计数值和状态通道的计数值和状态值,供值,供CPUCPU读取,读取,82538253每次只能锁存和读取一个通道的每次只能锁存和读取一个通道的计数值,不能读取状态值计数值,不能读取状态值8.1 8253的工作原理的工作原理8.1.1 8253的内部结构和引脚信号的内部结构和引脚信号1、数据总线缓冲器2、读/写控制逻辑3、计数器024、控制字寄存器8253外外部引脚部引脚引脚名引脚名信号名信号名DD7 7DD0 0数据线,双向,三态数据线,双向,三态CLKCLK0 0CLKCLK2 2计数器的输入时钟脉冲输入端计数器的输入时钟脉冲输入端GATEGATE0 0GATEGATE2
5、 2计数器的门控脉冲输入端计数器的门控脉冲输入端OUTOUT0 0OUTOUT2 2计数器的输出端计数器的输出端RDRD读信号,输入读信号,输入WRWR写信号,输入写信号,输入CSCS片选信号,输入片选信号,输入A A0 0 A A1 182538253内部端口选择线,输入内部端口选择线,输入1.数据总线缓冲器数据总线缓冲器n n说明:n n8 8位双向三态缓冲器位双向三态缓冲器n n82538253与系统数据总线接口,通常连接低与系统数据总线接口,通常连接低8 8位数位数据总线据总线DD7 7DD0 0n n功能:1)写入写入8253 8253 编程控制字编程控制字2)读取读取8253825
6、3某一通道的计数值某一通道的计数值3)向向82538253某一通道写入计数初值某一通道写入计数初值2.读写控制电路读写控制电路n n控制信号:控制信号:n n读读/写命令写命令RDRD、WRWRn n片选信号片选信号CSCS,用来选通用来选通82538253芯片芯片n n端口选择信号端口选择信号A A1 1、A A0 0,用来选择用来选择82538253内部的四个端口内部的四个端口n n读写功能:读写功能:RDRD、WRWR、CSCS、A A1 1、A A0 0共同完成读写功能共同完成读写功能n n8088 A8088 A1 1 A A0 0的连接:的连接:由于由于80888088系统数据线为
7、系统数据线为8 8位,地址总线位,地址总线的的A A1 1、A A0 0连连82538253的的A A1 1、A A0 0,分配给分配给82538253四个端口地址四个端口地址n n8086 A8086 A1 1 A A0 0 的连接:的连接:80868086系统的数据总线为系统的数据总线为1616位,通常位,通常82538253的的DD7 7DD0 0连数据线连数据线的低的低8 8位,位,地址总线的地址总线的A A2 2、A A1 1连连82538253的的A A1 1、A A0 0 ;地址总线的地址总线的A A0 0 置为置为0 0,这样,这样82538253内部各个端口内部各个端口地址都
8、使用偶地址地址都使用偶地址。8253的端口寻址的端口寻址引引 脚脚寻址的端口寻址的端口CSCSA A1 1A A0 00 00 00 00 01 10 00 01 11 1 0 01 10 01 1 计数器计数器0 0计数器计数器1 1计数器计数器2 2控制字寄存器控制字寄存器本芯片没有被选中本芯片没有被选中8253输入信号的组合功能输入信号的组合功能CSCSRDRDWRWRA A1 1A A0 0功能功能0 01 10 00 00 0写入计数器写入计数器0 00 01 10 00 01 1写入计数器写入计数器1 10 01 10 01 10 0写入计数器写入计数器2 20 01 10 01
9、11 1写入控制字寄存器写入控制字寄存器0 00 01 10 00 0读计数器读计数器0 00 00 01 10 01 1读计数器读计数器1 10 00 01 11 10 0读计数器读计数器2 20 00 01 11 11 1无操作无操作1 1 本芯片未被选中本芯片未被选中0 01 11 1 无操作无操作3.计数器计数器/定时器定时器02n n计数器/定时器的内部结构n n计数器/定时器的工作原理n n计数器/定时器的定时功能n n计数器/定时器的计数功能n n计数器/定时器的输入脉冲的分频计数器计数器/定时器的内部结构定时器的内部结构n n82538253内部包含三个完全一样的计数器内部包含
10、三个完全一样的计数器/定时器通道,每个定时器通道,每个通道的工作是完全独立的通道的工作是完全独立的n n每个通道包含:每个通道包含:一个一个8 8位位控制字寄存器控制字寄存器:由编程设定该通道的工作方式、读写格:由编程设定该通道的工作方式、读写格式和数制式和数制一个一个1616位位计数初值寄存器计数初值寄存器:由程序设定初始计数值,可分成高:由程序设定初始计数值,可分成高8 8位和低位和低8 8位两个部分,可作位两个部分,可作8 8位寄存器使用位寄存器使用一个一个计数器执行部件(实际的计数器)计数器执行部件(实际的计数器):实际上是一个:实际上是一个1616位减位减法计数器,它的起始值是初始寄
11、存器的值,由程序设定。可分法计数器,它的起始值是初始寄存器的值,由程序设定。可分成高成高8 8位和低位和低8 8位两个部分位两个部分一个一个输出锁存器输出锁存器:用来锁存计数器执行部件的值,必要时:用来锁存计数器执行部件的值,必要时CPUCPU可对它进行读取可对它进行读取计数器计数器/定时器的工作原理定时器的工作原理n n每个通道工作时,都是对输入到每个通道工作时,都是对输入到CLKCLK引脚上的脉引脚上的脉冲按冲按2 2进制或进制或1010进制格式进行计数进制格式进行计数n n计数采用计数采用倒计数法倒计数法,先对计数器预置一个初值,先对计数器预置一个初值,再把初值装入实际的计数器,然后,开
12、始递减计再把初值装入实际的计数器,然后,开始递减计数数n n每输入一个时钟脉冲,计数器的值减每输入一个时钟脉冲,计数器的值减1 1,当计数器,当计数器的值减为的值减为0 0时,便从时,便从OUTOUT引脚输出一个时钟信号。引脚输出一个时钟信号。n n输出信号的波形由输出信号的波形由工作方式工作方式决定,同时还要受到决定,同时还要受到GATEGATE引脚上的门控信号控制,它决定是否允许引脚上的门控信号控制,它决定是否允许计数计数计数器计数器/定时器的定时功能定时器的定时功能n n当加到CLK引脚上的脉冲为精确的时钟脉冲,可实现定时的功能。n n定时时间决定于计数脉冲的频率和计数器的初值。定时时间
13、时钟脉冲周期定时时间时钟脉冲周期预置的计数初值预置的计数初值计数器计数器/定时器的计数功能定时器的计数功能n n当用8253作外部事件计数器时,在CLK引脚上所加的计数脉冲是由外部事件产生的,这些脉冲的间隔可以是不相等的,这种情况下可以作计数器使用。n n可以用在工业生产中对产品的计数计数器计数器/定时器输入脉冲的分频定时器输入脉冲的分频n n对8253,外部输入到CLK引脚上的时钟脉冲频率不能大于2MHz。n n如果大于2MHz,则必须经分频后才能送到CLK端。4.8253控制字寄存器(编程控制字)控制字寄存器(编程控制字)2 2进制计数进制计数BCDBCD码计数码计数BCDBCDMM0 0
14、MM1 1MM2 2RLRL0 0RLRL1 1SCSC0 0SCSC1 1D7D0无效无效1 11 1选择通道选择通道2 20 01 1选择通道选择通道1 11 10 0选择通道选择通道0 00 00 0先读先读/写计数器低位字节,写计数器低位字节,后读后读/写高位字节写高位字节1 11 1只读只读/写计数器高位字节写计数器高位字节0 01 1只读只读/写计数器低位字节写计数器低位字节1 10 0计数器锁存,供计数器锁存,供CPUCPU读取读取0 00 0方式方式4 40 00 01 1方式方式3 31 11 1x x1 10 01 10 0方式方式5 50 01 1方式方式2 21 1x
15、x方式方式1 10 00 0方式方式0 00 00 00 01 1计数格式说明计数格式说明BCD格式说明:格式说明:计数值范围:计数值范围:000000009999H9999H,其中其中00000000表示最大值表示最大值1000010000,即,即10104 4;当预置了当预置了n=1234Hn=1234H,表示预置了一个十进制数表示预置了一个十进制数12341234。二进制格式说明:二进制格式说明:计数值范围:计数值范围:00000000FFFFHFFFFH,其中其中00000000表示最大值表示最大值6553665536,即,即2 21616 当预置了当预置了n=1234Hn=1234H
16、,表示预置了一个十六进制数表示预置了一个十六进制数1234H1234H,即十进制数即十进制数46604660。8.1.2 初始化编程步骤和门控信号的功能初始化编程步骤和门控信号的功能1.82531.8253初始化编程步骤初始化编程步骤 刚接通电源,刚接通电源,82538253处于未定义状态,在使用处于未定义状态,在使用之前必须用程序把它们初始化为所需的特定模式,之前必须用程序把它们初始化为所需的特定模式,这个过程称为初始化编程这个过程称为初始化编程 对对82538253进行初始化编程,按下列步骤进行:进行初始化编程,按下列步骤进行:写入控制字写入控制字写入计数初值写入计数初值8253初始化举例
17、初始化举例n n在某微机系统中,8253端口基地址为3F8H(端口地址均为偶地址),要求8253的通道1工作于方式3,并对它写入计数初值1234H,BCD码格式计数。写出初始化程序。;写入方式控制字MOV DX,3FEH MOV AL,01110111BOUT DX,AL;写入计数初始值MOV DX,3FAHMOV AL,34HOUT DX,ALMOV AL,12HOUT DX,AL2.8253门控信号的控制功能门控信号的控制功能工作方式工作方式工作方式工作方式GATEGATE为低电为低电平或下降沿平或下降沿GATEGATE为上升沿为上升沿GATEGATE为高电平为高电平为高电平为高电平方式方
18、式方式方式0 0禁止计数禁止计数允许计数允许计数允许计数允许计数方式方式方式方式1 1从初始值开始计数,下从初始值开始计数,下一个时钟后输出变低一个时钟后输出变低方式方式方式方式2 2禁止计数,使禁止计数,使输出变高输出变高从初始值开始计数从初始值开始计数允许计数允许计数允许计数允许计数方式方式方式方式3 3禁止计数,使禁止计数,使输出变高输出变高从初始值开始计数从初始值开始计数允许计数允许计数允许计数允许计数方式方式方式方式4 4禁止计数禁止计数允许计数允许计数允许计数允许计数方式方式方式方式5 5从初始值开始计数从初始值开始计数8.1.3 8253的工作方式的工作方式n n方式0计数结束中
19、断方式n n方式1可编程单稳态输出方式n n方式2比率发生器n n方式3方波发生器n n方式4软件触发选通n n方式5硬件触发选通 控制字(CW)写入后OUT即变为低电平,当计数器为0时,输出OUT变为高电平。计数初值写入后在下一个CLK下降沿才送入计数器,因此计数值为N+1。当GATE变为低电平时计数停止,再变为高电平时计数继续进行。若计数过程中重新送入初值,则按新值重新计数。计数到零后,不能自动恢复计数初值,OUT端保持高电平。再次写入计数初值,才又开始计数。注:计数到后OUT持续输出的高电平可以接8259的中断请求输入端,利用其向8088CPU发中断请求。1 方式方式0:计数结束:计数结
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