第7章定时计数技术学习教案

1、会计学1第第7章定时计数章定时计数(j sh)技术技术第一页，共40页。第1页/共40页第二页，共40页。1. 定时(dn sh)日时钟、实时钟、时间延迟2. 计数3. 定时(dn sh)与计数的关系7.2 微机系统(xtng)中的定时系统(xtng)1. 内部定时计算机本身运行的时间基准或时序关系；由计算机硬件决定，用户无法更改2. 外部定时外设实现某种功能时，本身所需的时序关系3. 时序配合考虑外设与CPU连接时，以计算机的时序关系为依据，以满足计算机的时序要求第2页/共40页第三页，共40页。7.3.1 定时方法1. 软件定时典型的延时程序段特点：不需增加硬件；浪费CPU资源、程序通用性

2、差2. 硬件定时特点：不占用CPU时间、定时准确、定时程序具有(jyu)通用性7.3.2 定时器1. 不可编程定时器常用定时器件：单稳触发器、555、556定时器2. 可编程定时器常用可编程定时/计数器芯片：Intel 8253/8254/82C54A、MC6840、Zilog的CTC等对时间的计时方式：正计时、倒计时第3页/共40页第四页，共40页。7.4.1 82C54A的外部特性和内部寄存器82C54A的主要特性： 3个独立的、16位的、减1计数通道(T0T2)；每个通道有自己的GATE、CLK、OUT；6种工作方式1. 82C54A的外部连接特性(24脚、双列直插、+5V供电)(1)面

3、向CPU的信号线(13)D0D7、CS、RD、WR、A1、A0(2)面向I/O设备的信号线(9)GATEi：Ti的门控信号，控制计数过程，具体作用视方式而定CLKi：Ti的脉冲输入，允许(ynx)计数时对CLKi输入的脉冲减1计数OUTi：Ti的输出信号，Ti减为0时OUTi有效，输出波形视方式而定A1A0选中端口0 0T00 1T11 0T21 1控制口第4页/共40页第五页，共40页。2. 82C54A的内部寄存器(1)82C54A的内部结构数据总线缓冲器、命令寄存器、3个计数通道(tngdo)、读/写逻辑各模块的功能及82C54A的读写操作(2)3个计数通道(tngdo)的内部结构及各寄

4、存器的功能16位当前计数值锁存器16位减1计数器16位计数初值寄存器&CLKGATEOUT装入/读出初值MSBLSB减1为0时锁存后读出当前值MSBLSB第5页/共40页第六页，共40页。内部总线读/写逻辑数据总线缓冲器D0D7A0A1IORIOW命令寄存器CS计数器2CLK2GATE2OUT2计数器1CLK1GATE1OUT1计数器0CLK0GATE0OUT0第6页/共40页第七页，共40页。用户扩展的82C54A的I/O端口地址：304H307H1. 方式命令选择通道、确定工作方式命令字各位含义及举例2. 锁存命令将选定计数通道的当前(dngqin)计数值锁存，以便读取读取当前(d

5、ngqin)值的作用：求当前(dngqin)所计脉冲数，应用举例3. 读回命令既能锁存计数值又能锁存状态信息CNT：锁存选中计数器的内容，=0表示要读取计数值ST：锁存选中计数器的状态，=0表示要读取状态CNi：选择计数器，=1表示选中SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD11CNTSTCNT2CNT1CNT00第7页/共40页第八页，共40页。RW1RW0：读/写长度选择或发锁存命令00：发锁存命令(锁存SC1SC0指定的通道)此时低4位无效01：只读/写一个低字节(z ji)10：只读/写一个高字节(z ji)11：先低后高读/写两个字节(z ji)M2M1M0：工作方式选择(方式05

6、分别由000101选择)BCD：计数码制选择0：二进制计数 1：BCD码计数SC1SC0：通道选择00：通道0(T0)01：通道1(T1)10：通道2(T2)11：不用第8页/共40页第九页，共40页。要求：用T0统计某个事件发生的次数，将结果存入(cn r)寄存器BX中，假设该事件发生的次数在165535次范围内分析：由于发生次数在165535之间，故将初值送为0，采用二进制计数；当需要了解事件发生的实际次数时，只要用初值减去当前值即可；方式可选0/1/4/5(以方式0为例)初始化程序：MOV DX,307HMOV AL,30HOUT DX,AL ;方式字MOV BX,0 ;计数初值MOV

7、DX,304HMOV AL,BLOUT DX,ALMOV AL,BHOUT DX,AL ;写入初值需要了解实际发生次数(csh)时执行下列程序段：MOV DX,307HMOV AL,00HOUT DX,AL;锁存T0当前值MOV DX,304HIN AL,DX;读低字节MOV CL,ALIN AL,DX;读高字节MOV CH,ALSUB BX,CX;(BX)=实际发生次数(csh)第9页/共40页第十页，共40页。区分6种工作方式的标志(biozh)：启动计数器的触发方式输出波形计数过程中门控信号的作用1. 0方式计数结束输出正跳变触发方式：写入初值后，WR 触发输出波形：计数过程中为低电平，

8、减为0变高，并结束计数过程中GATE作用：1，允许；0，禁止； ，暂停， ，继续2. 1方式可重触发单稳方式触发方式：写入初值后，GATE 触发输出波形：计数过程中为低电平，减为0变高，并结束计数过程中GATE作用：1，0， ，不影响； ，启动或重新启动第10页/共40页第十一页，共40页。CLKN=5WROUT543210GATE=1WRN=5OUTGATE543333210第11页/共40页第十二页，共40页。CLKWROUTN=5GATE543210543210WR N=5OUTGATE543543210第12页/共40页第十三页，共40页。3. 2方式N分频器(速率波发生器)触发方式：

9、写入初值后，WR 触发输出波形：计数过程中为高电平，减为1时变低，维持1个时钟周期，再次变高并重新装入计数初值，重复计数过程计数过程中GATE作用：1，允许；0，禁止(jnzh)； ，停止， ，重新开始4. 3方式方波发生器与2方式的区别仅在于输出波形不同输出波形：占空比为1:1或近似1:1的方波。初值为偶数时，前半周为高电平，后半周为低电平；初值为奇数时，前(N+1)/2个脉冲为高电平方式2、方式3的特殊性：具有自动重新装载计数初值的功能周期/频率、两种方式的占空比第13页/共40页第十四页，共40页。CLKWROUTN=55432105432105432105GATE1WRN=5OUTGA

10、TE5432105435432105第14页/共40页第十五页，共40页。CLKWROUTN=5543210543210 05432105GATE1WRN=44310321OUT0GATE=124432140321第15页/共40页第十六页，共40页。5. 4方式软件触发(chf)选通方式触发(chf)方式：写入初值后，WR 触发(chf)输出波形：方式设定后输出为高电平，并维持，减为0时变低，维持1个时钟周期，再次变高并结束计数过程中GATE作用：1，允许；0，禁止； ，停止， ，重新开始6. 5方式硬件触发(chf)选通方式(输出波形同4方式，触发(chf)方式同1方式)触发(chf)方式

11、：写入初值后，GATE 触发(chf)输出波形：计数过程中为高，结束时输出宽度为1个时钟周期的负脉冲并结束计数过程中GATE作用：1，0， ，不影响； ，启动或重新启动第16页/共40页第十七页，共40页。CLKWROUTN=5543210GATE=1WRN=5OUTGATE54543210第17页/共40页第十八页，共40页。WROUTN=5GATE543210543210WRN=5OUTGATE543543210CLK第18页/共40页第十九页，共40页。7. 6种方式的比较触发方式：方式1和方式5为硬件触发；其余为软件触发输出波形：方式2和方式3输出重复(chngf)波形，其余为单次波形

12、；方式0、1基本相同，方式4、5相同计数过程的结束：方式2和方式3需外加控制信号令GATE=0；方式0、1、4、5计数结束会自动停止第19页/共40页第二十页，共40页。1. 计数初值的计算82C54A是逆计数器(减1计数器)，减1计数器减为0时输出有效定时的计数初值(时间常数)2. 计数初值的装入16位计数初值装入顺序先低后高3. 计数初值的范围当初(dngch)值N=0时，计数脉冲数最多：二进制计数，计65536个BCD码计数，计10000个OUTfCLKfCLKTOUTTN7.4.5 82C54A的初始化1. 初始化步骤：设置方式命令字、设置计数初始值2. 初始化举例输入频率为2MHz的

13、时钟(shzhng)信号，利用T1定时2ms，采用方式3第20页/共40页第二十一页，共40页。设：输入时钟频率为2MHz，要求利用T1定时2ms，采用方式3计数(j sh)初值(时间常数)方式字：76H(二进制计数(j sh) 或 77H(BCD码计数(j sh)MOV DX,307HMOV AL,76HOUT DX,AL;写入方式字MOV DX,305HMOV AX,4000OUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;写入计数(j sh)初值4000102102T3-6OUTCLKfCLKTOUTTN4000H 方式字送77H，计数初值应送多少？?第21页/共40页第二十二页，

14、共40页。7.5.1 用户扩展(kuzhn)的定时/计数器(304H307H)应用例7.1 某系统要求用82C54A的T1测量脉冲(正脉冲)的宽度，系统提供输入时钟CLK=1MHz，采用二进制计数分析：采用方式0，用被测脉冲控制GATE1，首先装入初值0，当被测信号变高时开始计数，被测信号变低时停止计数，锁存并读出当前值n，则脉冲宽度为(65536-n)s脉宽测量程序段：;初始化MOV DX,307HMOV AL,70HOUT DX,ALMOV DX,305HMOV AX,0000HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;测量(cling)脉宽MOV DX,307HMOV AL

15、,40HOUT DX,AL;锁存T1MOV DX,305HIN AL,DXMOV BL,ALIN AL,DXMOV BH,AL;(BX)为当前值MOV AX,0SUB AX,BX第22页/共40页第二十三页，共40页。CLKWRD=0GATE1被测信号等待设置初值脉宽计数读结果第23页/共40页第二十四页，共40页。例7.2 82C54A用作定时要求：每隔5ms发出一个扫描负脉冲，系统提供时钟(shzhng)CLK=20KHz，采用T2、用十进制计数分析： T2工作于方式2计数初值为N=TOUT/TCLK=TOUTCLK=510-320103=100初始化程序：MOV DX, 307HMOV

16、AL, 0B5HOUT DX, ALMOV DX, 306HMOV AX, 100HOUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, AL第24页/共40页第二十五页，共40页。例7.3 82C54A用作分频器要求：用T0产生=1000Hz的方波，系统提供时钟(shzhng)CLK=1.19318MHz，采用二进制计数分析：工作于方式3计数初值为N=CLK/OUT=1.19318106/10001193=4A9H初始化程序：MOV DX, 307HMOV AL, 36HOUT DX, ALMOV DX, 304HMOV AX, 4A9HOUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX

17、, AL第25页/共40页第二十六页，共40页。例7.4 82C54A同时用作计数与定时要求：控制(kngzh)产品流水线，每通过24个产品，暂停5s，等待打包，然后重启流水线，按ESC键停止生产，系统提供时钟100Hz分析：对24计数，选用T0；对5s定时，选用T1；用OUT0触发T1控制(kngzh)流水线的暂停和重启；设置T0方式2，T1方式1，由外部硬件信号(OUT0)进行触发；设两个通道都采用十进制计数 T0方式字=00010101B=15H，初值N0=24H T1方式字=01110011B=73H，初值N1=(5100)H=500H硬件设计包装流水线的程序段第26页/共40页第二十

18、七页，共40页。82C54AGATE0CLK0OUT0GATE1CLK1OUT1VCC100HzVCCRT产品光源5s暂停启动第27页/共40页第二十八页，共40页。CODE SEGMENTASSUME CS: CODESTART:MOV DX, 307H;通道(tngdo)0初始化MOV AL, 15HOUT DX, ALMOV DX, 304HMOV AL, 24HOUT DX, ALMOV DX, 307H;通道(tngdo)1初始化MOV AL, 73HOUT DX, ALMOV DX, 305HMOV AX, 500HOUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, ALCHE

19、CK:MOV AH, 0BH;是否有键按下INT 21HCMP AL, 00HJE CHECKMOV AH, 08H;有键, 判断(pndun)是否为ESCINT 21HCMP AL, 1BHJNE CHECK;发停止生产的控制信号MOV AX, 4C00H;是ESC则结束INT 21HCODEENDSEND START第28页/共40页第二十九页，共40页。1. 微机系统(xtng)配置的82C54A应用设置OUT0系统(xtng)时钟中断OUT1动态存储器刷新OUT2发声系统(xtng)音调控制82C54A在系统中的应用设置在系统中的应用设置计数计数通道通道读读/写写方式方式工作工作方式方

20、式计数计数 码制码制计数计数初值初值CLK/ MHzGATEToutFoutOUT用途用途0高/低字节3二进制0000H1.19318+5V55ms18.2HzIRQ0日时钟 中断请求1只写低字节2二进制12H1.19318+5V15s66.3KHzDREQ0DRAM 刷新请求2高/低字节3二进制533H1.19318PB0 控制1.1155ms896HzSPK扬声器 发声1.19318MHzDSQQRDACK0DREQ0VCCCLK0OUT0GATE0GATE1GATE2CLK1CLK2OUT1OUT2&PB1SPKIRQ0VCCPB0WRRDCSA1A0D0D782C54AT/S

21、CSA0A1D0D7IORIOW第29页/共40页第三十页，共40页。2. 微机系统配置的82C54A初始化程序段计数器0定时中断(约55ms申请一次中断)MOV AL, 00110110B;初始化方式命令OUT 43H, ALMOV AX, 00H;初值为00H(最大值)OUT 40H, AL;先写低字节MOV AL, AHOUT 40H, AL;再写高字节计数器1DRAM定时刷新(shu xn)(15s请求一次DMA传输)MOV AL, 01010100B;初始化方式命令OUT 43H, ALMOV AL, 12H;初值为12HOUT 41H, AL;只写低字节计数器2产生约900Hz的方

22、波使扬声器发声MOV AL, 10110110B OUT 42H, ALOUT 43H, AL MOV AL, AHMOV AX, 533H OUT 42H, AL第30页/共40页第三十一页，共40页。3. 微机系统配置的82C54A应用举例例7.5 发声器设计要求：利用82C54A发600Hz的声音，按任意键开始发声，长/短音交替，按ESC键停止；82C54A的T2的输入时钟频率1.19318MHz系统的硬件连接分析(fnx)：声音频率：由初值控制 N=1.19318*106/6001988声音开关：由82C55A的PB口控制PB0PB11，开；PB00或PB10，关声音长短：由开放声音的

23、延时时间控制BL作延时子程序入口参数(BL1，短音；BL6，长音)软件设计由主程序和发声子程序组成 主程序流程图 主程序 发声子程序第31页/共40页第三十二页，共40页。CLK2GATE2OUT2PB1PB082C55A&滤波功放82C54A1.19318MHz第32页/共40页第三十三页，共40页。82C54A初始化关闭扬声器关闭扬声器按任意键？发长音(BL=6)调发声子程序发短音(BL=1)调发声子程序按ESC键？结束开始NYNY说明：82C55A的PB口地址为61HINT 21H的0BH号功能调用(dioyng)AL00H：无键按下ALFFH：有键按下，再用8号调用(dioyn

24、g)取得该键的ASCII码第33页/共40页第三十四页，共40页。CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ORG 100HBEGIN:MOV AL,0B6H ;82C54方式(fngsh)字 OUT 43H,AL MOV AX,1988 ;82C54初值 OUT 42H,AL MOV AL,AH OUT 42H,AL IN AL,61H AND AL,0FCH OUT 61H,AL ;关声音(PB0=PB1=0)WT: MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JZ WT ;无键按下，等待L_SOUND: MOV BL,6 CALL SOUND ;发长音(chn

25、yn) MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JE S_SOUND ;无按键发短音 MOV AH,8 INT 21H CMP AL,27 JNE S_SOUND ;非ESC,发短音EXIT: MOV AH,4CH INT 21H ;按ESC，结束S_SOUND:MOV BL,1 CALL SOUND ;发短音 JMP L_SOUND ;转去发长音(chn yn)第34页/共40页第三十五页，共40页。SOUND PROC NEAR IN AL,61H OR AL,03H OUT 61H,AL ;开放声音(shngyn)(PB0=PB1=1) SUB CX,CX DLY : LOOP DLY DEC BL ;延时，由(BL)决定时间 JNZ DLY ;长短，即发声的长短 IN AL,61H AND AL,0FCH OUT 61H,AL ;关闭声音(shngyn)(PB0=PB1=0) RETSOUND ENDPCODE ENDS END BEGIN第35页/共40页第三十六页，共40页。例7.6 计时器设计(日时钟)要求：用