微机原理 第十章10.3.ppt

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1、10.3可编程计数/定时器8253一、概述一、概述二、二、Intel 8253 Intel 8253 定时器定时器/计数器的基本性能参数计数器的基本性能参数三、三、8253 8253 定时器定时器/计数器的内部结构计数器的内部结构四、四、82538253的端口寻址及基本操作的端口寻址及基本操作 五、五、8253 8253 的控制字格式的控制字格式六、六、8253 8253 的工作方式的工作方式1定时举例：定时举例：一天24小时的计时，称为日时钟。在监测系统中，对被测点的定时取样。在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。在微机控制系统中，控制某工序定时启动。一、概述一、概述1、定时与计数器的

2、概念、定时与计数器的概念 定时器：定时器：在时钟信号作用下，进行定时的减“1”计数，定时时间到（减“1”计数回零），从输出端输出周期均匀、频率恒定的脉冲信号。由上述可知，定时器强调的是精确的时间。由上述可知，定时器强调的是精确的时间。2 计数器：计数器：在时钟信号作用下，进行减在时钟信号作用下，进行减“1”计数，计数次数到计数，计数次数到（减（减1计数回零），从输出端输出一个脉冲信号。计数回零），从输出端输出一个脉冲信号。计数举例：计数举例：对零件和产品的计数；对零件和产品的计数；对大桥和高速公路上车流量的统计等等。对大桥和高速公路上车流量的统计等等。Intel8253在微机系统中可用作定时器

3、和计数器。定时时间与计数次数是由用户事 先设定。3 2、8253 定时与计数器与定时与计数器与CPU的关系的关系 8253 定时与计数操作过程与定时与计数操作过程与CPU相互独立，相互独立，并行操作。并行操作。3、8253定时与计数结束时产生的脉冲信号可定时与计数结束时产生的脉冲信号可用于对某一事件进行控制，也可作用为一外部用于对某一事件进行控制，也可作用为一外部终端请求信号。终端请求信号。4二、二、8253 定时器定时器/计数器的计数器的基本性能参数 1、一片、一片8253内部有内部有3个个16位的计数器（相互独立）位的计数器（相互独立）2、每个计数器的内部结构相同，可通过编程手段设置为、每

4、个计数器的内部结构相同，可通过编程手段设置为6种种不同的工作方式来进行定时不同的工作方式来进行定时/计数计数 3、每个计数器再开始工作前必须预制时间常数（时间初始）、每个计数器再开始工作前必须预制时间常数（时间初始）4、每个计数器在工作过程中的当前计数值可、每个计数器在工作过程中的当前计数值可被被CPU读出读出.（注：时间常数也可在计数过程中更改）（注：时间常数也可在计数过程中更改）5三、三、8253 定时器定时器/计数器的内部结构计数器的内部结构 1、内部结构、内部结构（下页）（下页）.内部逻辑结构内部逻辑结构 8253/8254内部有内部有6个模块，其结构框图如图所示。个模块，其结构框图如

5、图所示。6 8253 定时器定时器/计数器的内部结构框图计数器的内部结构框图CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2CLK0GATE0OUT0数据总线缓冲器读/写逻辑A0A1RDWRCS8CPU控制字寄存器内部总线计数器 0计数器 1计数器 27数据总线缓冲器。数据总线缓冲器。它是一个三态、双向它是一个三态、双向8位寄存器，用于将位寄存器，用于将8253与系统数与系统数据总线据总线D0D7 相连。相连。读读/写逻辑。写逻辑。控制命令寄存器。控制命令寄存器。它接受它接受CPU送来的控制字。送来的控制字。计数器。计数器。8253有有3个独立的计数器（计数通道），其内部结构个独立的计数器

6、（计数通道），其内部结构完全相同完全相同.定时器定时器/计数器的内部结构：计数器的内部结构：8253CLKGATEOUT816位当前计数值锁存器16位减一计数器16位计数初值寄存器&CLKGATEOUTMSBLSBLSBMSB（减1至0时）装入/读出初值锁存厚读出当前值8253 的内部的各计数器的结构的内部的各计数器的结构9 四四.8253的端口寻址及基本操作的端口寻址及基本操作 CSRDA1WRA0传 送 方 式00000001111000000011100110010101010写入计数器0的初始值写入计数器1的初始值写入计数器2的初始值写入控制寄存器控制字读自计数器0的OL读自计数器1的

7、OL读自计数器2的OL10五、8253 的控制字格式数制选择SC1SC0M2RW1RW0 BCDM0M1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0工作方式000 方式0101 方式500 计数器锁存命令10 只读/写高八位01 只读/写低八位11 先读/写低八位再读/写高八位00 选择计数器001选择计数器110 选择计数器2读/写指示计数器选择11关于的控制字关于的控制字说明说明：1、8253只有一个工作方式控制字，但是对每个计数器而言，只有一个工作方式控制字，但是对每个计数器而言，它们的工作方式控制字内容一定各不相同（前两位不同），它们的工作方式控制字内容一定各不相同（前两位不同），所

8、用各计数器的控制字需要分别设置，先后不计。所用各计数器的控制字需要分别设置，先后不计。2、8253的工作方式控制字的特殊形式可用于对计数器的的工作方式控制字的特殊形式可用于对计数器的当前计数值进行锁存。当前计数值进行锁存。3、在工作方式控制字被设置之后，随后必须紧接着给计、在工作方式控制字被设置之后，随后必须紧接着给计数器预设置计数初值，计数器方可开始工作。数器预设置计数初值，计数器方可开始工作。12SC1SC0M2RW1RW0 BCDM0M1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D000 计数器锁存命令00 选择计数器001选择计数器110 选择计数器2计数器选择 未用锁存计数器当前计数

9、值控制字锁存计数器当前计数值控制字134.计数初值计数初值计数初值与输入时钟（计数初值与输入时钟（CLK）频率及输出波形（频率及输出波形（OUT）频率之间的关系为：频率之间的关系为：Ci=CLK/OUT或或Tc=CLK/OUT5.8253初始化的工作有两个内容：初始化的工作有两个内容：（1）一是向命令寄存器写入方式命令，以选择器（）一是向命令寄存器写入方式命令，以选择器（3个计数器个计数器之一），确定工作方式（之一），确定工作方式（6种方式之一），指定计数器计数初值种方式之一），指定计数器计数初值的长度和装入顺序以及计数值的码制（的长度和装入顺序以及计数值的码制（BCD或二进制码）。或二进制码

10、）。（2）二是向已选定的计数器按方式命令的要求写入计数初值。）二是向已选定的计数器按方式命令的要求写入计数初值。14v例例1：选择：选择2号计数器，工作在号计数器，工作在3方式，计数初值为方式，计数初值为533H（2个字节），采用二进制计数。其初始化程序段为个字节），采用二进制计数。其初始化程序段为vMOVDX，307H；命令口命令口vMOVAL，10110110B；2号计数器的初始化命号计数器的初始化命令字令字vOUTDX，AL；写入命令寄存器写入命令寄存器vMOVDX，306H；2号计数器数据口号计数器数据口vMOVAX，533H；计数初值；计数初值vOUTDX，AL；选送低字节到选送低字

11、节到2号计数器号计数器vMOVAL，AH；取高字节送取高字节送ALvOUTDX，AL；后送高字节到后送高字节到2号计数器号计数器15v例例2：要要求求读读出出并并检检查查1号号计计数数器器的的当当前前计计数数值值是是否否是是全全“1”（假定计数值只有低（假定计数值只有低8位），其程序段为位），其程序段为vMOVDX,307H；命令口命令口vL：MOVAL，01000000B；1号计数器的锁存命令号计数器的锁存命令vOUTDX，AL；写入命令寄存器写入命令寄存器vMOVDX，305H；1号计数器数据口号计数器数据口vINAL，DX；读读1号计数器的当前计数值号计数器的当前计数值vCMPAL，0F

12、FH；比较比较vJNEL；非全非全“1”，再读，再读vHLT；是全是全“1”，暂停，暂停16 1、方式、方式0 “一次有效一次有效”1）、计数器写完计数值时，开始计数，相应的输出信）、计数器写完计数值时，开始计数，相应的输出信号号OUT就开始变成低电平。当计数器减到零时，就开始变成低电平。当计数器减到零时，OUT立即输出高电平。立即输出高电平。六、六、8253 的工作方式的工作方式 8253/8254芯片的每个计数器通道都有芯片的每个计数器通道都有6种工作方式可供选用。种工作方式可供选用。3）、在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器）、在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器

13、将按新写入的计数值重新工作将按新写入的计数值重新工作。2）、门控信号）、门控信号GATE位高电平时，计数器工作；为低位高电平时，计数器工作；为低电平时，计数器停止工作，计数只保持不变。电平时，计数器停止工作，计数只保持不变。17n=5n=5CLKCLKOUTOUTWRWR5 54 43 32 21 10 082538253的的0 0方式时序波形方式时序波形WRWROUTOUTn=9n=99 98 8n=4n=44 43 32 21 10 0n=5n=5WRWRGATEGATEOUTOUT5 54 43 32 21 10 04 44 4182.1方式方式-低电平输出（低电平输出（GATE信号上升

14、沿重新计数）信号上升沿重新计数）1方式为可编程的单稳态工作方式。方式为可编程的单稳态工作方式。情况一：情况一：（1）写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；）写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；（2）门控信号）门控信号GATE有效，才开始工作，使输出有效，才开始工作，使输出OUT变成低电平；变成低电平；（3）直到计数器值减到零后，输出才变高电平。）直到计数器值减到零后，输出才变高电平。情况二：情况二：在计数器工作期间，当在计数器工作期间，当GATE又出现一个上升沿时，计数器又出现一个上升沿时，计数器重新装入重新装入原计数初值并原计数初值并重新开始重新开始计数。计数。如果工作期间对计数器写入

15、新的计数初值，则要等到当前的如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的计数初值开始工作。计数初值开始工作。1982538253的的1 1方式时序波形方式时序波形n=3n=3WRWRn=2n=2OUTOUT3 32 21 10 02 21 10 0GATEGATEn=4n=4CLKCLKGATEGATEWRWROUTOUT4 43 32 21 10 0OUTOUT4 43 32 21 1GATEGATE4 40 0203.方式方式2：频率发生器：频率发生器2方式是一种具有自动装入

16、时间常数（计数初方式是一种具有自动装入时间常数（计数初值值N）的）的N分频器。分频器。时序时序波形波形如下如下特点：特点：一次设置计数初值，计数器可自动重复进行减“1”计数操作，减“1”计数回“0”，可从输出端输出一负脉冲信号。21OUTOUT3 32 21 15 51 143 32 2n=3n=3CLKCLKWEGATEOUTOUT3 32 21 13 3 2 1 32 2n=5n=5GATEOUTOUT3 32 22 21 32 21 2 2224.3方式方式-周期性方波输出周期性方波输出3方式工作方式与方式工作方式与2方式基本相同，也具有自动装入时间常数方式基本相同，也具有自动装入时间常

17、数（计数初值）的功能，（计数初值）的功能，不同之处在于：不同之处在于：（1）工作在）工作在3方式，引脚方式，引脚OUT输出的不是一个时钟周期的负脉输出的不是一个时钟周期的负脉冲冲，而是占空比为而是占空比为1：1或近似或近似1：1的方波；当计数初值为偶的方波；当计数初值为偶数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数过程中为低电平。过程中为低电平。（2）由于）由于3方式输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初方式输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初值的功能，因此，值的功能，因此，8253一旦计数开始，就会在输出端一旦计数开始，就

18、会在输出端OUT输出输出连续不断的方波。连续不断的方波。23n=5n=5CLKCLKWRWROUTOUT2 2n=4n=42 22 22 282538253的的3 3方式时序波形方式时序波形OUTOUTWRWR3 32 23 32 2245.4方式方式-单次负脉冲输出（软件触发）单次负脉冲输出（软件触发）4方式工作方式是一种由软件启动的计数方式，方式工作方式是一种由软件启动的计数方式，即由写入计数初值来触发计数器开始工作。门控信即由写入计数初值来触发计数器开始工作。门控信GATE为高电为高电PIN平时，允许计数器工作。平时，允许计数器工作。25CLOCKWRnWRnn=4n=4OUTPUTOU

19、TPUTn=4n=40 01 12 23 34 44 44 43 32 21 10 0LOADnLOADn GATEGATEOUTPUTOUTPUT方式方式4 4：软件触发选通时序图：软件触发选通时序图266.5方式方式-单次负脉冲输出（硬件触发）单次负脉冲输出（硬件触发）5方式工作特点是由方式工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。上升沿触发计数器开始工作。在在5方式工作方式下，当写入计数初值后，计数器并不立方式工作方式下，当写入计数初值后，计数器并不立即开始计数，即开始计数，而要由门控信号的上升沿启动计数。而要由门控信号的上升沿启动计数。在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上升沿，计数器将从原装入的计数初值重新计数。升沿，计数器将从原装入的计数初值重新计数。27CLKWROUT n=5GATE5432108253的5方式时序波形OUT GATE5454321028本章结束，本章结束，谢谢合作！谢谢合作！29