第11章 8253可编程定时计数器.ppt

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1、微型计算机原理与接口技术微型计算机原理与接口技术 主主 编编 何何 超超 中国水利水电出版社中国水利水电出版社u概述概述u8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式 uPC/XT机中机中8253的应用的应用 第第11章章 8253可编程定时计数器可编程定时计数器11.1 概述 微机系统，要管理和协调各部件的时序关系和相互配合，使系统正常而有机地高速运转，必须有准确稳定的时间基准、事件先后顺序的巧妙安排和精确控制以及精密可靠的定时计数功能 实现定时和计数有两种方法：硬件定时和软件定时。硬件定时，是利用专门的定时电路实现精确定时。这种定时方式又可分为简单硬件定时和利用可编程接口芯片实现定

2、时。8253是为微机配套设计开发的一个可编程定时计数器 11.1 概述一、一、8253的结构框图的结构框图 11.1 概述概述（1）数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是8253与CPU的接口，双向、三态、8位的缓冲器。（2）读写控制逻辑 当信号为低电平有效时，选中该8253芯片（3）控制字寄存器 控制字寄存器从数据总线上接收CPU送来的控制字，该控制字可以进行通道的选择、工作方式的设定、计数初值格式（BCD码或二进制）的设定以及计数初值的写入顺序等。（4）计数器0、计数器1、计数器2 8253的三个计数通道.其结构完全相同，每个计数器由CLK和GATE两个输入信号和OUT一个输出信号。11.1 概

3、述概述二、二、8253的引脚的引脚 11.1 概述概述（1）数据总线D7D0。三态、双向输入输出线。用于8253 与系统的数据总线间的数据传送。（2）片选信号。输入，低电平有效。（3）读信号、写信号。输入，低电平有效，必须先选中8253（0）时，才能对8253的内部寄存器进行读和写。（4）时钟输入CLK。时钟信号的作用是在8253进行定时或计数时每输入一个时钟信号，使计数器减1。（5）门控信号GATE。输入引脚。该信号的作用是控制启动定时或计数。（6）输出引脚OUT。三个通道各有一个OUT引脚，是8253向外部的输出信号。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式一、一、8

4、253的控制字的控制字 11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式（1）D0位：设定减位：设定减1计数是按二进制还是二计数是按二进制还是二-十进制计数。十进制计数。（2）D3D1：设定工作方式，由这三位的编码决定本通道：设定工作方式，由这三位的编码决定本通道 工作于工作于6种工作方式中的哪一种。种工作方式中的哪一种。（3）D5D4：设定计数值读：设定计数值读/写格式。写格式。（4）D7D6：计数器通道选择。：计数器通道选择。8253进行初始化编程时，进行初始化编程时，要写入控制字和计数初值。在初始化时必须注意，对于每要写入控制字和计数初值。在初始化时必须注意，对于每个计数通

5、道，必须先写控制字再写计数初值。个计数通道，必须先写控制字再写计数初值。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式二、工作方式二、工作方式1、方式、方式0 逐次减逐次减1，计数到，计数到0时发中断请求时发中断请求 当控制字写入控制寄存器后，当控制字写入控制寄存器后，OUT输出引脚立即变为输出引脚立即变为低电平。低电平。CPU向向CR计数器写入计数初值后的第一个计数器写入计数初值后的第一个CLK脉冲下降沿出现时，脉冲下降沿出现时，CR寄存器的内容被送入寄存器的内容被送入CE计数单元计数单元内。随后的每个内。随后的每个CLK脉冲的下跳沿出现时，都使脉冲的下跳沿出现时，都使CE计

6、数执计数执行单元的内容减行单元的内容减1。当当CE减减1计数到计数到0时，时，OUT输出变为高电平。用户可输出变为高电平。用户可以用以用OUT的输出发出中断请求信号。的输出发出中断请求信号。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式8253工作在方式工作在方式0时的时序图时的时序图 11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式例：设例：设8253计数器通道计数器通道0工作于方式工作于方式0，用，用8位二进制计数，其位二进制计数，其 计数值为计数值为50，二，二-十进制，则它的初始化程序段如下：十进制，则它的初始化程序段如下：MOV AL，11H；设置控制字

7、；设置控制字OUT 43H，AL ；写入控制字寄存器；写入控制字寄存器MOV AL，50 ；设置计数初值；设置计数初值OUT 40H，AL；写入计数初值寄存器；写入计数初值寄存器11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式2、方式、方式1：可编程单脉冲输出：可编程单脉冲输出 该方式下，写入命令字和计数初值后，计数器输出端该方式下，写入命令字和计数初值后，计数器输出端OUT为高电平，由门控信号的上升沿触发，使为高电平，由门控信号的上升沿触发，使OUT变为低变为低电平，在下一个电平，在下一个CLK时钟的下跳沿开始对随后到来的时钟的下跳沿开始对随后到来的CLK时钟进行计数，当减时钟

8、进行计数，当减1计数至计数至0时，时，OUT变为高电平。变为高电平。即每个即每个GATE信号的上升沿会触发信号的上升沿会触发OUT输出一个宽度输出一个宽度为计数初值为计数初值N个个CLK周期间隔的负脉冲。周期间隔的负脉冲。该方式可重复触发，只要有该方式可重复触发，只要有GATE信号的上升沿到来信号的上升沿到来就会重新触发计数器。就会重新触发计数器。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式8253工作在工作方式工作在工作方式1的时序图的时序图 11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式例：设计数器通道例：设计数器通道1工作于方式工作于方式1，按二进制计数

9、，计数初值，按二进制计数，计数初值 为为40H，它的初始化程序段为：，它的初始化程序段为：MOV AL，62H；工作方式控制字；工作方式控制字OUT 43H，ALMOV AL，40H；送计数初值；送计数初值OUT 41H，AL11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式3、方式、方式2：周期性时间间隔计时器（频率发生器）：周期性时间间隔计时器（频率发生器）当控制字写入控制字寄存器以后，当控制字写入控制字寄存器以后，OUT变为高电平初变为高电平初始电平，当计数初值送入始电平，当计数初值送入CR后的第一个后的第一个CLK脉冲的下跳脉冲的下跳沿，将沿，将CR内容送内容送CE，并开始

10、对以后的，并开始对以后的CLK脉冲进行减脉冲进行减1计数。计数值减计数。计数值减1至至1时，输出立即变为低电平。输出低电时，输出立即变为低电平。输出低电平的宽度等于一个输入时钟周期时间。当减平的宽度等于一个输入时钟周期时间。当减1到到0时时OUT变变为高电平。同时自动将计数初值送计数器继续进行下一次为高电平。同时自动将计数初值送计数器继续进行下一次的计数。的计数。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式8253工作在工作方式工作在工作方式2的时序图的时序图 11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式例：设例：设8253计数器计数器0工作于方式工作于方式

11、2，按二进制计数，计数初值，按二进制计数，计数初值为为0304H。MOV AL，00110100B；设控制字，通道；设控制字，通道0，先读，先读/写高写高8位位 ；再读写低；再读写低8位，方式位，方式2，二进制。，二进制。OUT43H，ALMOV AL，04H ；送计数值低字节；送计数值低字节OUT 40H，ALMOV AL，03HOUT 40H，AL ；送计数值高字节；送计数值高字节11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式4、方式、方式3：方波发生器：方波发生器 该方式的工作过程与方式该方式的工作过程与方式2很相似，门控的作用及自很相似，门控的作用及自动加载计数初值都一

12、样，只是动加载计数初值都一样，只是OUT引脚输出波形不同。该引脚输出波形不同。该方式在计数过程中输出一系列方波。方式在计数过程中输出一系列方波。当计数初值当计数初值N为偶数时，输出高、低电平持续时间相为偶数时，输出高、低电平持续时间相等。当等。当N为奇数时，输出高电平持续时间比低电平持续时为奇数时，输出高电平持续时间比低电平持续时间多一个时钟周期。间多一个时钟周期。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式例：设例：设8253计数器计数器2工作在方式工作在方式3，按二，按二-十进制计数，计数十进制计数，计数初值为初值为4，则它的初始化程序段如下：，则它的初始化程序段如下：M

13、OV AL，10010111B ；计数器；计数器2，只读，只读/写低写低8位，位，；工作方式；工作方式3，二，二十进制十进制OUT 43H，AL ；控制字送控制字寄存器；控制字送控制字寄存器MOV AL，4 ；送计数初值；送计数初值OUT 42H，AL11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式8253工作在工作方式工作在工作方式3的时序图的时序图11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式5、方式、方式4：软件触发选通：软件触发选通 该方式与方式该方式与方式0相似，当写入方式命令字后相似，当写入方式命令字后OUT引脚引脚变为高电平初始电平。当计数到变为高电

14、平初始电平。当计数到0时，时，OUT引脚输出一个引脚输出一个CLK时钟周期宽的负脉冲，然后又恢复为高电平。时钟周期宽的负脉冲，然后又恢复为高电平。GATE=1时允许计数，时允许计数，GATE=0时停止计数。该方式时停止计数。该方式不能循环计数，每次启动计数都要靠重新写入计数初值。不能循环计数，每次启动计数都要靠重新写入计数初值。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式8253工作在工作方式工作在工作方式4的时序图的时序图 11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式例：设例：设8253计数器计数器1工作于方式工作于方式4，按二进制计数，计数初值，按二进制

15、计数，计数初值为为3，则初始化程序段为：，则初始化程序段为：MOVAL，058H；设置控制字寄存器；设置控制字寄存器 OUT43H，AL；送控制字；送控制字 MOVAL，3 ；置计数初值；置计数初值 OUT41H，AL；送计数初值；送计数初值11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式6、方式、方式5：硬件触发脉冲：硬件触发脉冲 该方式下，对该方式下，对8253写入计数值后，计数器并不会立即写入计数值后，计数器并不会立即开始计数，而是必须等开始计数，而是必须等GATE上跳沿出现之后，才会在下上跳沿出现之后，才会在下一个一个CLK的下跳沿，将的下跳沿，将CR内容装入内容装入CE

16、，并开始对随后的，并开始对随后的CLK脉冲进行计数。脉冲进行计数。在计数期间，在计数期间，OUT引脚输出为高电平。当计数到引脚输出为高电平。当计数到0时，时，OUT引脚输出一个引脚输出一个CLK周期宽的负脉冲，然后又恢复为高周期宽的负脉冲，然后又恢复为高电平。电平。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式8253工作在工作方式工作在工作方式5的时序图的时序图 11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式例：设例：设8253的通道的通道1工作于方式工作于方式5，按二进制计数，计数初值，按二进制计数，计数初值为为4000H，则它的初始化程序段为：，则它的初始

17、化程序段为：MOV AL，01101010B；通道；通道1，只读写高字节，只读写高字节，；方式；方式5，二进制计数。，二进制计数。OUT 43H，ALMOV AL，40HOUT 41H，AL ；送计数初值；送计数初值11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式三、三、8253的读操作的读操作 有两种读计数值的方法：有两种读计数值的方法：（1）读之前先停止计数：）读之前先停止计数：用用GATE信号控制计数器先停止计数，再由软件将计数信号控制计数器先停止计数，再由软件将计数值读出，读出顺序必须严格按控制字值读出，读出顺序必须严格按控制字D5D4确定的格式进确定的格式进行。行。（2

18、）读之前先送计数值锁存命令：）读之前先送计数值锁存命令：需要在读之前先发一个锁存命令，将当前计数器中的需要在读之前先发一个锁存命令，将当前计数器中的内容锁存进一存储寄存器，得到一个不变的稳定量。然后内容锁存进一存储寄存器，得到一个不变的稳定量。然后再发读命令，从该锁存器中将数据读出。再发读命令，从该锁存器中将数据读出。11.2 8253的编程控制字和工作方式的编程控制字和工作方式【例例】要读取通道要读取通道3的计数值，则要执行的程序段为：的计数值，则要执行的程序段为：MOV AL，80H；通道；通道3的锁存命令的锁存命令OUT43H，AL；写入控制寄存器；写入控制寄存器IN AL，42H；读低

19、；读低8位位MOV BL，ALINAL，42H ；读高；读高8位位MOV BH，AL11.3 PC/XT机中机中8253的应用的应用1、计数器、计数器0：用于产生实时时钟信号：用于产生实时时钟信号 计数器计数器0编程设定于工作方式编程设定于工作方式3，OUT0引脚输出方波，引脚输出方波，计数初值为计数初值为0，即最大值，即最大值216=65536。由于输入时钟为。由于输入时钟为1.19318MHz的方波，因此在的方波，因此在OUT0输出频率为输出频率为1.19318M/65536=18.2HZ的方波。计数器的输出端的方波。计数器的输出端OUT0与与8259A的的IRQ0相连，所以每隔相连，所以

20、每隔1/18.2秒，将在秒，将在IRQ0产产生一个中断请求信号（即每隔生一个中断请求信号（即每隔55ms产生一次产生一次0级中断）。级中断）。这种周期性的中断，被这种周期性的中断，被BIOS用作工作日的计时时钟。由用作工作日的计时时钟。由于系统中于系统中0级中断的优先级最高，这就保证了系统时钟的级中断的优先级最高，这就保证了系统时钟的稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。11.3 PC/XT机中机中8253的应用的应用2、计数器、计数器1：用于产生动态存储器刷新的地址更新信号：用于产生动态存储器刷新的地址更新信号 该计数器编程设定为工作方式该计数器编程设定为工作方式2，计数初值，计数初值18，CLK

21、引脚引脚1.19318MHZ的脉冲，的脉冲，18/1.19318 MHZ=15.12s，因此每隔因此每隔15.12s在在OUT引脚产生一个宽度为引脚产生一个宽度为840ns的负的负脉冲。脉冲。该信号经过触发器记忆后，作为该信号经过触发器记忆后，作为8237A通道通道0的的DREQ0请求信号，用来控制对动态存储器的刷新。请求信号，用来控制对动态存储器的刷新。11.3 PC/XT机中机中8253的应用的应用3、计数器、计数器2：产生扬声器的发音驱动信号，还可根据用户编程用于产生扬声器的发音驱动信号，还可根据用户编程用于其他目的。其他目的。计数器计数器2编程设定为工作方式编程设定为工作方式3，计数初值，计数初值533H，OUT2输出引脚接输出引脚接8255A的的PC5用于驱动扬声器。也可通用于驱动扬声器。也可通过编程，产生各种频率的方波，控制声音的音调和任意长过编程，产生各种频率的方波，控制声音的音调和任意长时间的声音。时间的声音。