微机原理与接口技术-第8章2

1、微机原理与接口技术第八章 part22第八章 可编程计数器/定时器8253及其应用内容提要8-1 8253工作原理内部结构与引脚信号初始化编程步骤和门控信号的功能8253的工作方式8-2 8253的应用举例定时功能计数功能38-2 8253的应用举例一、8253定时功能的应用例子1用8253产生各种定时波形在某个以8086为CPU的系统中使用了一块8253芯片，通道的基地址为310H，所用的时钟脉冲频率为1MHz。要求3个计数通道分别完成以下功能： 通道0工作于方式3，输出频率为2kHz的方波； 通道1产生宽度为480us的单脉冲； 通道2用硬件方式触发，输出单脉冲，时间常数为26。OUT04

2、A9A8A7A6A5M/IOA4A3A0A2A1RDWRD7D08086CPU8-2 8253的应用举例1用8253产生各种定时波形74LS138CLK0CLK1CLK2GATE2OUT2RDWRD7 D01MHz方波5V2KHz方波480ms宽脉冲单脉冲G1G2AG2BCBAY4GATE0CS8253GATE1A1OUT1A058-2 8253的应用举例1用8253产生各种定时波形 8253片选信号CS由74LS138构成的地址译码电路产生，只有当M/IO0，A9A8A7A6A511000时，译码器才能工作，当A4A3A0100时，Y40，使8253的片选信号CS有效，选中偶地址端口，端口基

3、地址为310H。CPU的A2A1分别与8253的A1A0相连，用于8253芯片内部寻址，使8253的4个端口地址分别为310H、312H、314H和316H。8253的8根数据线D7D0必须与CPU的低8位数据总线D7D0相连。另外，8253的RD、WR脚分别与CPU的相应引脚相连。3个通道的CLK引脚连在一起，均由频率为1MHz(周期为1s)的时钟脉冲驱动。68-2 8253的应用举例1用8253产生各种定时波形 续 通道0：工作于方式3，即构成一个方波发生器，它的控制端GATE0须接+5V，为了输出2kHz的连续方波，应使时间常数：N01MHz2kHz500。 通道1：工作于方式1，即构成

4、一个单稳态电路，由GATE1的正跳变触发，输出一个宽度由时间常数决定的负脉冲。此功能一次有效，需要再形成一个脉冲时，不但GATE1脚上要有触发，通道也需重新初始化。需输出宽度为480us的单脉冲时，应取时间常数：N1480us1us480。 通道2：工作于方式5，即由GATE2的正跳变触发减1计数，在计到0时形成一个宽度与时钟周期相同的负脉冲。此后，若GATE2脚上再次出现正跳变，又能产生一个负脉冲。这里假设预置的时间常数为26。7MOVDX，316H；控制口地址MOVAL，00110111B ；通道0控制字，先读写低字节，；后高字节，方式3，BCD计数OUTMOVMOVOUTMOVOUTDX

5、，ALDX，310HAL，00HDX，ALAL，05HDX，AL；写入方式字；通道0口地址；低字节；先写入低字节；高字节；后写入高字节8-2 8253的应用举例对3个通道的初始化程序如下：；通道0初始化程序8MOVDX，316H；控制口地址MOVAL，01110011B ；通道1控制字，先读写低字节，；后高字节，方式1，BCD计数OUTMOVMOVOUTMOVOUTDX，ALDX，312HAL，80HDX，ALAL，04HDX，AL；写入方式字；通道1口地址；低字节；先写入低字节；高字节；后写入高字节8-2 8253的应用举例通道1初始化程序9MOVMOVOUTMOVMOVOUTDX，316H

6、AL，10011011BDX，ALDX，314HAL，26HDX，AL；控制口地址；通道2控制字，只读写低字节，；方式5，BCD计数；写入方式字；通道2口地址；低字节；只写入低字节8-2 8253的应用举例通道2初始化程序10用8253来控制一个LED发光二极管的点亮和熄灭，要求点亮10秒钟后再让它熄灭10秒钟，并重复上述过程。加上适当的驱动电路后，便可以用在交通红绿灯控制和灯塔等场合 。8-2 8253的应用举例2控制LED的点亮或熄灭D7 D0RDWR5V2MHz方波400HzGATE0GATE1CLK08253OUT0CLK1OUT1CSA1A0I/O译码A2A1M/IOA7A0D15

7、D8RDWR118-2 8253的应用举例2控制LED的点亮或熄灭 假设这是一个8086系统，8253的各端口地址为81H、83H、85H和87H。8253的8根数据线D7D0与CPU的高8位数据线D15D8相连，这样选中奇地址端口。 通道1的OUT1与LED相连，当它为高电平时，LED点亮，低电平时LED熄灭。只要对8253编程，使OUT1输出周期为20秒，占空比为1:1的方被，就能使LED交替地点亮和熄灭10秒钟。若将频率为2MHz(周期为0.5us)的时钟直接加到CLK1端，则OUT1输出的脉冲周期最大只有32.768ms，达不到20秒的要求。为此，需用几个通道级连的方案来解决问题。82

8、5312冲，其频率为2MHz/5000400Hz，周期为2.5ms。再把该信号连到CLK1输入端，并使通道1工作于方式3。为了使OUT1输出周期为20秒(频率为1/200.05Hz)的方波，应取时间常数N1400Hz/0.05Hz8000。8-2 8253的应用举例2控制LED的点亮或熄灭OUT1RDWRCS5V2MHz方波400HzI/O译码GATE0GATE1CLK0A1A0 OUT0D7 D0 CLK1A2A1RDWR 将频率为2MHz的时钟信号加在CLK0输入端，并让通 M/IO道0工作于方式2。若选择计数初值N05000，则从 A7A0OUT0端可得到序列负脉D15 D813MOVO

9、UTMOVOUTMOVOUTMOVOUTMOVOUTMOVOUTAL，00110101B87H，ALAL，00H81H，ALAL，50H81H，ALAL，01110111B87H，ALAL，00H83H，ALAL，80H83H，AL；通道0控制字，先读写低字节，；后高字节，方式2，BCD计数；写入方式字；低字节；先写入低字节；高字节；后写入高字节；通道1控制字，先读写低字节，；后高字节，方式3，BCD计数；写入方式字；低字节；先写入低字节；高字节；后写入高字节8-2 8253的应用举例初始化程序如下:148-2 8253的应用举例二、8253计数功能的应用例子假设一个自动化工厂需要统计在流水线

10、上所生产的某种产品的数量，可采用8086微处理器和8253等芯片来设计实现这种自动计数的系统。这种自动计数系统的电路和控制软件的设计如下：1硬件电路设计151硬件电路设计【说明】 这个自动计数系统由8086CPU控制，用8253作计数器。此外，还要用到一片8259A中断控制器芯片和若干其它电路。图中仅给出了计数器部分的电路图，8086和8259A未画在图上。 电路由一个红外LED发光管、一个复合型光电晶体管、两个施密持触发器74LS14及一片8253芯片等构成。用8253的通道1来进行计数。 工作过程如下：当LED发光管与光电管之间无工件通过时，LED发出的光能照到光电管上，使光电晶体管导通，

11、集电极变为低电平。此信号经施密持触发器驱动整形后，送到8253的CLK1，使8253的CLK1输入端也变成低电平。当LED与光电管之间有工件通过时，LED发出的光被它挡住，照不到光电管上，使光电管截止，其集电极输出高电平，从而使CLK1端也变成高电平。待工件通过后，CLK1端又回到低电平。8-2 8253的应用举例【计数功能】168-2 8253的应用举例【计数功能】1硬件电路设计 【说明】这样，每通过一个工件，就从CLK1端输入一个正脉冲，利用8253的计数功能对此脉冲计数，就可以统计出工件的个数来。两个施密持触发反相器74LS14的作用，是将光电晶体管集电极上的缓慢上升信号，变换成满足计数

12、电路要求的TTL电平信号。 8253的片选输入CS端接到I/O端口地址译码器的一个输出端，RD和WR端分别与CPU的RD和WR信号相连。8253的数据线D7D0与CPU的低8位地址线相连，这时I/O端口地址必须是偶地址，所以把A1和A0分别与CPU地址总线的A2和A1相连。8253通道1的门控输入端GATE1接+5V高电平，即始终允许计数器工作。通道1的输出端OUT1接到8259A的一个中断请求输入端IR0。172初始化编程 编程时，可选择计数器1工作于方式0，按BCD码计数，先读/写低字节，后读/写高字节，根据图9-3可得到控制字为01110001B。 如选取计数初值n499，则经过n+1个

13、脉冲，也就是500个脉冲OUT1端输出一个正跳变。它作用于8259A的IR0端，通过8259A的控制，向CPU发出一次中断请求，表示计满了500个数，在中断服务程序中使工件总数加上500。中断服务程序执行完后，返回主程序，这时需要由程序把计数初值499再次装入计数器1，才能继续进行计数。8-2 8253的应用举例【计数功能】182初始化编程设8253的4个端口地址分别为F0H，F2HF4H和F6H，则初始化程序为：MOVOUTMOVOUTMOVOUTAL，01110001B0F6H，ALAL，99H0F2H，ALAL，04H0F2H，AL；控制字；计数值低字节送计数器1；计数值低字节送计数器1

14、8-2 8253的应用举例【计数功能】193计数值的读取 （1）在读计数器现行值时，计数过程仍在进行，而且不受CPU的控制。因此，在CPU读取计数器的输出值时，可能计数器的输出正在发生改变，即数值不稳定，可能导致错误的读数。为了防止这种情况发生，必须在读数前设法终止计数或将计数器输出端的现行值锁存。可采用下面两种方法：方法一：在读数前用外部硬件切断计数脉冲信号，或者使门控信号变为低电平，迫使8253停止计数。这种方法的缺点是需要硬件电路配合。此外，由于外部事件源被切断或正常的计数过程被禁止，干扰了实际的计数过程。方法二：先用计数器锁存命令锁存现行计数值，然后将它读出。由于每个计数通道都有一个1

15、6位输出锁存器，可在任何时刻将计数器的现行值锁住。8-2 8253的应用举例【计数功能】203计数值的读取（2）当需要读取计数器的现行值时，先向8253送一个控制字，并使控制字中的RL1RL000，现行计数值立即被锁存起来。该控制字中的SC1SC0用来确定要锁存的是3个计数器中的哪一个。控制字的低4位对锁存命令无影响，可以将它们置为0。读取计数值的方法由对8253进行初始化编程时所写入的控制字中的RL1RL0位来确定，当RL1RL0=01时，只读取计数器的低字节，RL1RL010时，只读取计数器的高字节，RL1RL011时，先读写计数器低字节，后读写高字节。比较起来，第二种方法完全由软件实现，

16、并可随时读取计数值，而且不会干扰正常的计数过程和引起错误，是常用的方法。8-2 8253的应用举例【计数功能】213计数值的读取（3）上例中，在要读取箱子中的现行工件数时，可执行下面的程序段：MOVMOVOUTMOVINMOVAL，01000000BDX，0F6HDX，ALDX，0F2HAL，DXAH，AL；锁存计数器1命令；控制口；发锁存命令；计数器1；读取计数器1的低8位；保存低8位数INAL，DX；读取计数器1的低高位XCHG AH，AL；将计数值置于AX中8-2 8253的应用举例【计数功能】223计数值的读取（4）在计数器的锁存命令发出后，锁存的计数值将保持不变，直至被读出为止。计数

17、值从锁存器读出后，数值锁存状态即被自动解除，输出锁存器的值又将随计数器的值而变化。利用这种方法读取8253的计数器值时，每执行一次锁存命令，只能锁存一个通道的计数值。如果想读取8253的3个计数器的值，就要向8253送3个锁存命令字。同样，用这种方法也可以读取8254的内部计数器的数值。但对于8254来说，还有另外一种读回功能，一次可以锁存多个计数器的值，从而可连续读取13个计数器的值。8-2 8253的应用举例【计数功能】2348254的读回功能8254的读回命令功能，每次可锁存13个通道的计数值。此外，利用8254的读回功能，还可锁存13个计数通道的状态字，供CPU读取。通过读取状态字，可

18、以核对向8254写入的控制字是否正确，还能了解当前输出引脚的电平状态，以及计数值是否已写入执行单元等。8-2 8253的应用举例【计数功能】D71D61D5COUNTD4STATUSD3CNT2D2CNT1D1CNT0D00标志位1：选择计数器01：选择计数器11：选择计数器20：锁存所选计数器的状态0：锁存所选计数器的数值248-2 8253的应用举例48254的读回功能【计数功能】2548254的读回功能若D4位置0，将锁存计数器的状态信息。状态信息被锁存后，也可以由CPU用输入指令读回。用户通过读取状态信息，可核查所选中通道的计数值、工作方式、输出引脚OUT的现行状态及计数器是否已写入计数通道等信息。状态字的格式如图9-14所示。其中D5D0位即为写入该通道的控制字的相应部分，RW1RW0相当于8253的RL