可编程定时计数器芯

1、第10章 可编程定时/计数器芯片,10.1 定时/计数器的概念,实现定时和计数有两种方法：硬件定时和软件定时,1软件定时 软件定时是利用CPU每执行一条指令都需要几个固定的指令周期的原理，运用软件编程的方式进行定时,2硬件定时 （1）简单硬件定时 通过数字电路来实现定时，通常是使用单稳延时电路。 （2）可编程定时 目前在控制系统中，通常采用可编程定时/计数芯片来实现延时,返回本章首页,10.2 Intel 8253可编程定时/计数器,10.2.1 Intel 8253的内部结构 10.2.2 Intel 8253的功能,返回本章首页,10.2.1 Intel 8253的内部结构,8253是一种

2、24引脚的双列直插式芯片，其中13条用于与CPU的连接，另外9条分配给3个独立的16位定时/计数器（也称为三个独立通道）用于与外设的连接。如图10-1所示,图10-1 8253的引脚配置,1与CPU相连的信号线,1）数据总线D0D7；（2）写输入信号； （3）读输入信号；（4）片选信号 （5）片内寄存器地址输入信号A0、A1,2计数器与外设相连的信号线,每个计数器均有三条信号线与外设相连，它们分别是： （1）计数输入时钟信号CLK （2）计数器输出信号OUT （3）选通信号（门控输入）GATE,返回本节,10.2.2 Intel 8253的功能,8253的主要功能有： （1）每个计数器有六种工

3、作方式； （2）计数脉冲可以是系统脉冲，也可以是外部事件； （3）计数时可以使用二进制，也可以使用BCD码； （4）触发方式可以是软件触发，也可以是硬件触发； （5）最大计数范围可达065535； （6）所有的输入输出与TTL兼容,13个独立的16位计数器 每个计数器内部都有一个8位的控制寄存器、一个16位的计数初值寄存器CR、一个16位的计数执行部件CE和一个16位的输出锁存器OL组成。初始化时，首先向计数初值寄存器CR写入计数初值，然后送入计数执行部件CE。 计数执行部件CE实际上是一个16位的减1计数器，当减至0时，输出端输出相应信号表示计数结束。 输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE

4、的内容，若要获取计数初值，则从计数初值寄存器中直接读出。 CR、CE和输出锁存器OL均为16位寄存器,也可以用作8位寄存器,这样在8位数据总线的情况下8253仍然可以使用,8253逻辑结构如图所示，内部有六个模块，分别是： 13个独立的16位计数器 2控制字寄存器 3读/写逻辑 4数据总线缓冲器,2控制字寄存器 此寄存器用来保存来自CPU送入的控制字。控制字将决定计数器的工作方式、计数形式及输出方式，也能决定应如何装入计数器初值。8253的3个控制字寄存器只占用一个地址号，根据控制字中最高二位来指定当前的控制字是发给哪一个计数器的。控制字寄存器只能写入，不能读取,3读/写逻辑 读/写逻辑的任务

5、是接收来自CPU的控制信号，完成对8253各计数寄存器的读/写操作,4数据总线缓冲器 这是一个双向、三态8位缓冲器，它用于8253和系统数据总线连接,返回本节,10.3 Intel 8253控制字和工作方式,10.3.1 Intel 8253的控制字 10.3.2 Intel 8253的工作方式,返回本章首页,10.3.1 Intel 8253的控制字,18253的端口地址,28253的编程控制字,1）SC1SC0（D7D6） 用于选择计数器。 （2）M2M0（D3D1） 用于选择计数器的工作方式,3）RL1RL0（D5D4） 用于控制计数器读/写的字节数（1或2字节）以及读/写高低字节的顺序

6、,4）BCD（D0） 用于指定计数器的码制，是按二进制还是按BCD码进行计数,38253的读操作,方法有两种,1）读之前先停止计数 在读数之前，先使计数器停止工作，然后读数，目前一般不会使用这种方法,2）读之前先送计数值锁存命令 这是常用的方法。在计数过程中，CPU读取计数值时，读取的高低字节可能不是同一时刻的值，为了防止CPU读到这种无效值，CPU进行计数值读取时必须锁存。 当CPU向8253写入一个合适的控制值（即RL1RL0=00）时，OLH和OLL锁存CE中的当前计数值，然后跟随计数执行部件CE变化，直到允许锁存供CPU读取当前计数值时才停止。CPU读取之后又跟随CE变化,返回本节,1

7、0.3.2 Intel 8253的工作方式,8253作为一个可编程的芯片，可以用6种方式工作，但不论使用哪种方式工作，都要遵守下面几条基本规则,1）控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态（高电平或低电平,2）初始值写入之后，要经过一个时钟的上升沿和下降沿，计数执行部件才开始计数,3）通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，选通信号GATE被采样,4）在时钟脉冲的下降沿，计数器进行减1计数。0是计数器所能容纳的最大初始值（模16时，二进制的0相当于216；模10000时，BCD码的0相当于10000,MODE 0) CLOCK,WRn,OUTPUT(中断,4,3,2,1

8、,0,n=4,WRm,OUTPUT(中断,GATE,m=4,5,4,3,2,1,0,方式0：减1计数到0时发中断请求,WRn,GATE(TRIGGER,4,3,2,1,0,OUTPUT,3,4,2,1,0,MODE 1) CLOCK,GATE(TRIGGER,OUTPUT,2,3,4,方式1：可编程单脉冲输出,WRn,4,3,2,1,0(3,OUTPUT,GATE (RESET,OUTPUT,MODE 2) CLOCK,n=4,n=3,0(4,3,2,1,2,1,0,0(3,3,2,1,0(3,2,1,0(3,2,1,0,方式2：周期性时间间隔计时器（频率发生器,4,2,2,1,0(4,OUT

9、PUT n=4,GATE (RESET,OUTPUT n=4,n=4,n=3,0(4,2,1,0,3,2,1,0(4,2,1,3,3,1,MODE 3) CLOCK,OUTPUT n=5,3,2,1,0(5,4,3,2,1,0(5,4,3,0(5,4,3,0,方式3：方波发生器,MODE 4) CLOCK,WRn,n=4,OUTPUT,n=4,0,1,2,3,4,4,4,3,2,1,0,LOADn,GATE,OUTPUT,方式4：软件触发选通,MODE 5) CLOCK,OUTPUT(n=4,0,1,2,3,4,4,3,2,1,0,GATE,GATE,OUTPUT,4,3,方式5：硬件触发选通

10、,返回本节,10.4 Intel 8253编程,8253的控制寄存器和3个计数器具有独立的编程地址，并且根据控制字的内容可以确定所要操作的寄存器，因此8253的编程比较灵活。在编程时，只有两条规定必须严格遵守,1）对计数器设置初值之前必须先写好控制字,2）设置初始值时，要符合控制字的格式,编程的命令有两类，一类是读出命令，用于读取计数器当前的值；一类是写入命令，用于设置控制字、初始值和锁存,返回本章首页,1，8253初始化编程,写入控制字。端口地址为8253端口始地址3，由D7和D6位的组合区分使用哪一个计数器。 写入计数初值。根据控制字中读写指示位D5（RW1），D4（RW0）的编码决定，若

11、规定只写低8位，则高8位自动置0；若规定写16位，则先写低8位，后写高8位,例1：置计数器0在工作方式3,按二进制计数,计数初值200H。 解： 确定方式控制字为36H，实现程序如下： MOVAL，36H MOVDX，CtrlPort OUTDX, AL ;方式方式控制字为36H送端口 MOVDX, Port0 MOVAL, 00H;计数初值的低8位 OUTDX,AL MOVAL,02H;计数初值的高8位 OUTDX,AL,2，8253初始化编程举例,3，8253编程应用举例,例2：在一个实际的数据采集系统中，要求每5秒采一个数，现场的主时钟的振荡频率为2.5MHz。 解：若外部时钟为2.5M

12、Hz，则计数次数(计数初值)为 5/(1/2.5*106)=1.25*107 一个计数器最大的计数次数为65536，所以必须采用二次计数器。用计数器0的输出OUT0 接计数器1的输入时钟CLK1。 若计数器0的计数初值为50000；则OUT0的输出脉冲频率为着(2.5*106)/(5*104)=50Hz。即周期为0.02s。 为了每5秒产生一个脉冲输出，计数器1为分频器(方式2)，计数次数为5s/0.02=250 经以上分析，总结如下,计数器0:方式3,输出50Hz脉冲, 控制字36H , 计数初值C350H 计数器1:方式2,分频, 控制字54H ,计数初值FAH 程序如下： MOVAL,36H MOVDX,CtrPort OUTDX,AL;写计数器0 方式3