第8章 定时器计数技术

1、第第8 8章章 定时定时/ /计数技术计数技术 8.1 82C548.1 82C54的结构和外部引脚的结构和外部引脚8.2 82C548.2 82C54的控制字的控制字8.3 82C548.3 82C54的工作方式及应用的工作方式及应用8.4 8.4 定时器定时器/ /计数器计数器825382538.1 82C548.1 82C54的结构和外部引脚的结构和外部引脚8.1.1 82C548.1.1 82C54的功能的功能 82C5482C54既可作定时器，也可作计数器，所以称为既可作定时器，也可作计数器，所以称为定时器定时器/ /计数器；计数器； 82C5482C54是一种能在微处理器的控制下，

2、实现定时和是一种能在微处理器的控制下，实现定时和计数功能的外围电路；计数功能的外围电路； 内部有内部有3 3个独立的个独立的1616位减计数器，即包括位减计数器，即包括3 3个个1616位的位的计数通道，每个计数器都具有相同的结构；计数通道，每个计数器都具有相同的结构； 可以通过编程选择某一个计数器工作，选择某一个可以通过编程选择某一个计数器工作，选择某一个计数器按照计数器按照6 6种工作方式中的哪一种方式工作都可以。种工作方式中的哪一种方式工作都可以。8.1.2 82C548.1.2 82C54的内部结构的内部结构 82C5482C54的内部由的内部由3 3个独立的计数器、内部总线、数据总线

3、缓冲个独立的计数器、内部总线、数据总线缓冲器、读器、读/ /写控制逻辑电路和控制字寄存器组成。写控制逻辑电路和控制字寄存器组成。 每个计数器的结构完全相同，均主要由如下几个部件组成：每个计数器的结构完全相同，均主要由如下几个部件组成： 1616位减计数部件位减计数部件CECE，它可以分成两个，它可以分成两个8 8位的同步减计数器，位的同步减计数器，可以只选择高可以只选择高8 8位的减计数器工作，也可以只选择低位的减计数器工作，也可以只选择低8 8位的减计数位的减计数器工作。器工作。 1616位的初值寄存器位的初值寄存器CRCR，由高，由高8 8位初值寄存器位初值寄存器CRHCRH和低和低8 8

4、位初值位初值寄存器寄存器CRLCRL组成。组成。 1616位的输出锁存寄存器位的输出锁存寄存器OLOL，由高，由高8 8位输出锁存寄存器位输出锁存寄存器OLHOLH和低和低8 8位输出锁存寄存器位输出锁存寄存器OLLOLL组成。组成。1 13 3个独立的计数器个独立的计数器各部件的主要功能如下：各部件的主要功能如下：（1 1）初值寄存器）初值寄存器CRCR 计数开始前，写入的计数开始前，写入的计数初值存于初值寄存器计数初值存于初值寄存器CRCR中，同时内部自动将初中，同时内部自动将初值传送给减计数部件值传送给减计数部件CECE。 （2 2）输出锁存器）输出锁存器OLOL 输出锁存器输出锁存器O

5、LOL用于锁存用于锁存减计数器的数值。减计数器的数值。（3 3）控制字寄存器）控制字寄存器 （4 4）状态寄存器）状态寄存器 状态寄存器寄存计数器状态寄存器寄存计数器当前的状态值。当前的状态值。 数据数据总线总线缓冲器缓冲器读读 / 写写控制逻辑控制逻辑控制控制寄存器寄存器计数器计数器0计数器计数器1计数器计数器2OOOCLK2GATE2OUT2D0D7RDWRA0A1 CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1图图8-1 82C548-1 82C54的内部结构图的内部结构图内内部部总总线线计数选择计数选择CRHCRHCRLCRL计数初值计数初值计数制计数制1616位位01H01

6、H00H00H256256二进制二进制1616位位01H01H00H00H100100十进制（十进制（BCDBCD）1616位位00H00H00H00H1000010000十进制（十进制（BCDBCD）1616位位FFHFFHFFHFFH6553565535二进制二进制1616位位00H00H00H00H6553665536二进制二进制只用低只用低8 8位位CRLCRL10H10H1616二进制二进制只用低只用低8 8位位CRLCRL10H10H1010十进制（十进制（BCDBCD）只用低只用低8 8位位CRLCRL00H00H256256二进制二进制表表8-1 8-1 计数初值寄存器计数初值

7、寄存器CRCR的值及对应的计数初值的值及对应的计数初值 3 3数据总线缓冲器数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是数据总线缓冲器是8 8位双向三态的缓冲器，它位于内部与外部位双向三态的缓冲器，它位于内部与外部数据总线之间。数据总线之间。 5 5读写控制逻辑读写控制逻辑 读写控制逻辑的功能是接收来自读写控制逻辑的功能是接收来自CPUCPU的控制信号。的控制信号。2 2内部总线内部总线 内部总线是连接各部件的公共通道内部总线是连接各部件的公共通道 4 4控制字寄存器控制字寄存器8.1.3 82C548.1.3 82C54的外部引脚的外部引脚 1 1与与CPUCPU一侧的接口信号一侧的接口信号CSWRRD

8、（1 1）D D0 0D D7 7，三态双向数据线。，三态双向数据线。（2 2） ，片选信号，输入。，片选信号，输入。（3 3） ，写信号，输入。，写信号，输入。（4 4） ，读信号，输入。，读信号，输入。（5 5）A A1 1、A A0 0，地址输入线。用于寻址，地址输入线。用于寻址82C5482C54内部的内部的4 4个端口。个端口。 CSWRRD2 2与外部设备的接口信号与外部设备的接口信号 （1 1）CLKCLK，时钟脉冲输入，时钟脉冲输入端，端， CLKCLK0 0、CLKCLK1 1、CLKCLK2 2。 （2 2）GATEGATE，门控输入端，门控输入端， GATEGATE0 0

9、、GATEGATE1 1、GATEGATE2 2。 （3 3）OUTOUT，计数输出端，计数输出端， OUTOUT0 0、OUTOUT1 1、OUTOUT2 2。 1 2 3 4 5 6 7 8 22 23 19 21 D7D6D5D4D3D2D1D0RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0 CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2VCCGND图图12-3 82C5412-3 82C54的引脚信号图的引脚信号图 91110151413181617241282C5482C54图图8-4 8-4 门控输入端门控输入端GATEGATE功能的示意图功能的示意图 减计数器减计数器CLK

10、CLKi iOUTOUTi iGATEGATEi iCSRDWR 表表8-3 82C548-3 82C54控制信号的组合功能表控制信号的组合功能表A1A0操作功能0 01 10 00 00 0计数初值装入计数器计数初值装入计数器0 00 01 10 00 01 1计数初值装入计数器计数初值装入计数器1 10 01 10 01 10 0计数初值装入计数器计数初值装入计数器2 20 01 10 01 11 1写控制寄存器写控制寄存器0 00 01 10 00 0读计数器读计数器0 00 00 01 10 01 1读计数器读计数器1 10 00 01 11 10 0读计数器读计数器2 28.2 82

11、C548.2 82C54的控制字的控制字8.2.1 82C548.2.1 82C54的方式控制字的方式控制字 1 182C5482C54的基本工作原理的基本工作原理 先写入方式先写入方式控制字，后写入计数初值，计数器开始控制字，后写入计数初值，计数器开始减计数，由时钟脉冲减计数，由时钟脉冲CLKCLK的的下降沿下降沿计数，当计数值减计数，当计数值减为为0 0时，输出一个时，输出一个OUTOUT信号。信号。 2 282C5482C54的方式控制字的方式控制字选择计数器选择计数器读读/ /写格式写格式计数制式计数制式工作方式工作方式D D7 7D D6 6D D4 4D D5 5D D2 2D D

12、3 3D D0 0D D1 100 00 计数器锁存命令计数器锁存命令 01 01 只读只读/ /写低写低8 8位位10 10 只读只读/ /写高写高8 8位位11 11 先读先读/ /写低写低8 8位，位， 后读后读/ /写高写高8 8位位00 00 计数器计数器0 001 01 计数器计数器1 110 10 计数器计数器2 211 11 读回命令读回命令000 000 方式方式0 0001 001 方式方式1 110 10 方式方式2 211 11 方式方式3 3100 100 方式方式4 4101 101 方式方式5 50 0 二进制二进制1 1 十进制十进制【例【例8-18-1】 选用

13、计数器选用计数器2 2计数，计数值为计数，计数值为1000010000，用方式，用方式2 2计数，且计数，且选二选二十进制（十进制（BCDBCD）方式计数，设）方式计数，设82C5482C54计数器计数器0 0、1 1、2 2和控制端和控制端口的地址分别为口的地址分别为310H310H、311H311H、312H312H和和313H313H，编写对计数器，编写对计数器2 2初始化初始化的程序段。的程序段。程序段如下：程序段如下：MOV DXMOV DX，313H313HMOV ALMOV AL，10110101B 10110101B ；BCDBCD方式计数方式计数OUT DXOUT DX，AL

14、 AL ；送计数方式控制字；送计数方式控制字MOV DXMOV DX，312H312HMOV AXMOV AX，0000H 0000H ；十进制数；十进制数1000010000送给送给AXAXOUT DXOUT DX，AL AL ；先送低；先送低8 8位位MOV ALMOV AL，AHAHOUT DXOUT DX，AL AL ；后送高；后送高8 8位位8.2.2 82C548.2.2 82C54的锁存命令字的锁存命令字1 182C5482C54的锁存命令字的锁存命令字A A1 1A A0 0=11 CS=0 RD=1 WR=0=11 CS=0 RD=1 WR=01 11 10 0D D7 7D

15、 D6 6D D4 4D D5 5D D2 2D D3 3D D0 0D D1 1特征位特征位COUNTCOUNTSTATUSSTATUSCNCN2 2CNCN1 1CNCN0 0D5=0,D5=0,锁存锁存选中计数器选中计数器的计数值的计数值D4=0,D4=0,锁存锁存选中计数器选中计数器的状态的状态D3=1,D3=1,选择选择计数器计数器2 2D2=1,D2=1,选择选择计数器计数器1 1D1=1,D1=1,选择选择计数器计数器0 0将来扩充将来扩充位，必须为位，必须为0 0图图8-6 8-6 锁存命令字的格式锁存命令字的格式2 282C5482C54的状态字的状态字OUTOUTBCDBC

16、DD D7 7D D6 6D D4 4D D5 5D D2 2D D3 3D D0 0D D1 1NULLCOUNTNULLCOUNTRWIRWIRW0RW0M M2 2M M0 0D D6 6=1,=1,表示空计表示空计数值，数值， D D6 6=0=0，读出计数值有效读出计数值有效读读/ /写格式写格式M M1 1工作方式工作方式计数制计数制D D7 7=1,=1,输出管脚输出管脚为为1 1，D D7 7=0=0，输，输出管脚为出管脚为0 0最后写入方式控制字的低最后写入方式控制字的低6 6位位图图8-7 88-7 8位状态寄存器的格式位状态寄存器的格式 读出读出8 8位状态寄存器的值：位

17、状态寄存器的值： D D7 7位为位为OUTOUT位，若位，若D D7 7位位=1=1，表示对应计数器的输出端，表示对应计数器的输出端OUTOUT为高平，否则为低为高平，否则为低电平；电平； D D6 6位指示初值是否送入计数器，位指示初值是否送入计数器，D D6 6 = 0 = 0，表示已经送入减计数器，读出的，表示已经送入减计数器，读出的计数值有效，计数值有效，D D6 6 = 1 = 1，表示空计数值，读出无效；，表示空计数值，读出无效； D D5 5位位D D0 0位：是最后写入方式控制字的低位：是最后写入方式控制字的低6 6位。位。8.3 82C548.3 82C54的工作方式及应用

18、的工作方式及应用在下面的计数波形图中，设计数器的计数方式采用二进制计数在下面的计数波形图中，设计数器的计数方式采用二进制计数方式；方式；都只用低都只用低8 8位计数器计数；位计数器计数；8 8位控制字用位控制字用CWCW表示；表示；N N表示计数表示计数器初始值（器初始值（8 8位）。位）。 82C5482C54的每一个计数器都可以按照方式控制字的规定工作，的每一个计数器都可以按照方式控制字的规定工作，共有共有6 6种不同的工作方式，即种不同的工作方式，即方式方式0 0方式方式5 5。8.3.1 68.3.1 6种工作方式种工作方式1 1方式方式0 0方式方式0 0称为计数结束中断方式，其工作

19、波形如图称为计数结束中断方式，其工作波形如图8-88-8所示。所示。 写入方式写入方式0 0控制字后，输出端控制字后，输出端OUTOUT立即变为低电平，并且在计数立即变为低电平，并且在计数过程中一直维持低电平；过程中一直维持低电平； 写入初值后，经过写入初值后，经过CLKCLK的一个的一个上升沿和一个下降沿后，计数初值上升沿和一个下降沿后，计数初值装入到减计数器，若此时装入到减计数器，若此时GATE = 1GATE = 1，便开始计数；便开始计数； 随后每一个随后每一个CLKCLK脉冲下降沿计脉冲下降沿计数器减数器减1 1。 图图8-8 8-8 方式方式0 0的工作波形图的工作波形图2 2方式

20、方式1 1方式方式1 1称为可编程单稳态触发器，工作波形如图称为可编程单稳态触发器，工作波形如图8-98-9所示。所示。 写入方式控制字后，写入方式控制字后，OUTOUT输出输出为高电平；为高电平；写入计数初值之后，计数器并写入计数初值之后，计数器并不立即开始计数，要等到不立即开始计数，要等到GATEGATE上升沿后的下一个上升沿后的下一个CLKCLK输入脉输入脉冲的下降沿，冲的下降沿，OUTOUT输出变低，输出变低，计数器才开始计数，计数结束计数器才开始计数，计数结束时，时，OUTOUT输出端变高电平，从输出端变高电平，从而产生一个宽度为而产生一个宽度为2 2个个CLKCLK周期周期的负脉冲

21、的负脉冲。图图8-9 8-9 方式方式1 1正常计数的工作波形图正常计数的工作波形图 3 3方式方式2 2方式方式2 2称为脉冲波发生器或分频器，工作波形如图称为脉冲波发生器或分频器，工作波形如图8-108-10所示。所示。 写入计数初值后，经过写入计数初值后，经过CLKCLK的一个的一个上升沿和一个下降沿后，开始计数；上升沿和一个下降沿后，开始计数；接着两个脉冲计数有效，接着两个脉冲计数有效，OUTOUT变为低变为低电平，第电平，第3 3个个CLKCLK的下降沿，计数器减的下降沿，计数器减至零，至零，OUTOUT变为高电平。变为高电平。 82C5482C54自动将初值装入减计数器中，自动将初

22、值装入减计数器中，重新从初值开始计数，重复计数过程。重新从初值开始计数，重复计数过程。 方式方式2 2能够自动重装初值，输出固能够自动重装初值，输出固定频率的脉冲波，也称为分频器。定频率的脉冲波，也称为分频器。 其输出波形的高电平占其输出波形的高电平占2 2个个CLKCLK周期，周期，低电平仅占低电平仅占1 1个个CLKCLK周期。周期。 图图8-10 8-10 方式方式2 2的工作波形图的工作波形图4 4方式方式3 3方式方式3 3称方波发生器，工作波形如图称方波发生器，工作波形如图8-118-11所示。所示。图图8-118-11中计数初值为偶数中计数初值为偶数4 4，写入，写入控制字后输出

23、端控制字后输出端OUTOUT立即变成高电立即变成高电平；平；写入计数初值后，经过写入计数初值后，经过CLKCLK的的一个上升沿和一个下降沿后，计一个上升沿和一个下降沿后，计数初值装入到减计数器，若此时数初值装入到减计数器，若此时GATE=1GATE=1，便开始计数；，便开始计数；每个脉冲每个脉冲的下降沿减的下降沿减2 2个数，减到个数，减到0 0时，输时，输出端出端OUTOUT变为低电平，并自动重新变为低电平，并自动重新装入计数初值；装入计数初值；重新按减重新按减2 2操作，操作，减到减到0 0时，输出端时，输出端OUTOUT变成高电平，变成高电平，并重新装入初值，一个输出周期并重新装入初值，

24、一个输出周期完成；完成；且重复上述过程。且重复上述过程。 图图8-11 8-11 方式方式3 3的工作波形图的工作波形图【例【例8-38-3】 用计数器工作在用计数器工作在方式方式3 3产生方波输出。现要求用产生方波输出。现要求用0 0号计号计数器计数，数器计数，CLKCLK的输入频率是的输入频率是1MHz1MHz，二进制方式计数二进制方式计数，产生频率是，产生频率是200KHz200KHz的的方波方波脉冲信号输出，设实验装置上计数器脉冲信号输出，设实验装置上计数器0 0、1 1、2 2和控制和控制端口的地址分别端口的地址分别340H340H、341H341H、342H342H和和343H34

25、3H，编写对计数器，编写对计数器0 0初始化初始化的程序段。的程序段。程序段如下：程序段如下：MOV DXMOV DX，343H343HMOV ALMOV AL，00010110B 00010110B ；选；选0 0号计数器，二进制方式计数，低号计数器，二进制方式计数，低8 8位计数，方式位计数，方式3 3OUT DXOUT DX，AL AL ；送计数方式控制字；送计数方式控制字MOV DXMOV DX，340H340HMOV ALMOV AL，05H 05H ；十进制数；十进制数5 5送给送给ALALOUT DXOUT DX，AL AL ；送计数初始值；送计数初始值8.3.2 82C548.

26、3.2 82C54应用举例应用举例1 1用作计数器用作计数器【例【例8-48-4】 在图在图8-148-14中，计数器中，计数器0 0、1 1、2 2及控制口地址分别为及控制口地址分别为3E4H3E4H、3E5H3E5H、3E6H3E6H及及3E7H3E7H，编程，编程要求如下：要求如下：（1 1）每按）每按2 2次按钮开关后计数器次按钮开关后计数器0 0的的OUTOUT输出电平有一次改变，用输出电平有一次改变，用LEDLED指示结果。指示结果。（2 2）每按）每按4 4次按钮开关后计数器次按钮开关后计数器1 1的的OUTOUT输出电平有一次改变，用输出电平有一次改变，用LEDLED指示结果。

27、指示结果。图图8-14 8-14 应用计数器应用计数器0 0和计数器和计数器1 1分别进行计数的连接分别进行计数的连接 将计数器将计数器0 0和计数器和计数器1 1的工作方的工作方式都设置成方式式都设置成方式3 3，初始值分别设，初始值分别设置为置为4 4和和8 8，根据，根据82C5482C54方式方式3 3的波的波形图可以知道，其形图可以知道，其OUTOUT输出端产生输出端产生的是方波输出。对于计数器的是方波输出。对于计数器0 0，初，初始值等于始值等于4 4，每按两次开关后，所，每按两次开关后，所连接的连接的LEDLED指示的状态改变一次。指示的状态改变一次。 ；计数器；计数器0 0初始

28、化程序初始化程序 MOV DXMOV DX， 3E7H 3E7H ；控制端口地址给；控制端口地址给DXDX MOV AL MOV AL，00010110B 00010110B ；计数器；计数器0 0用低用低8 8位计数，方式位计数，方式3 3，二进制计数，二进制计数 OUT DXOUT DX，ALAL MOV AL MOV AL，4 4 MOV DX MOV DX，3E4H3E4H OUT DX OUT DX，AL AL ；送初始值；送初始值4 4 图图8-14 8-14 应用计数器应用计数器0 0和计数器和计数器1 1分别进行计数的连接分别进行计数的连接 应用计数器应用计数器1 1，初始值为

29、，初始值为8 8。；计数器；计数器1 1初始化程序初始化程序MOV DXMOV DX，3E7H 3E7H ；控制端口地址给；控制端口地址给DXDXMOV ALMOV AL，01010110B 01010110B ；计数器；计数器1 1用低用低8 8位计数，方式位计数，方式3 3，二进制计数，二进制计数OUT DXOUT DX，ALALMOV ALMOV AL，8 8MOV DXMOV DX，3E5H3E5HOUT DXOUT DX，AL AL ；送初始值；送初始值8 82 2用作定时器用作定时器 用作定时器时，计数脉冲输入端输入脉冲的频率是精确而且稳定的，计数用作定时器时，计数脉冲输入端输入脉

30、冲的频率是精确而且稳定的，计数脉冲一般是由具有晶体振荡器的脉冲产生电路提供的。脉冲一般是由具有晶体振荡器的脉冲产生电路提供的。根据输入端输入脉冲的频率和输出时间间隔，可以计算定时器的初始值，根据输入端输入脉冲的频率和输出时间间隔，可以计算定时器的初始值，然后选用计数器来实现。然后选用计数器来实现。计数器的工作方式一般选择方式计数器的工作方式一般选择方式2 2或方式或方式3 3。【例【例8-58-5】 根据以上的分析，选择计数根据以上的分析，选择计数器器0 0、计数器、计数器1 1、计数器、计数器2 2，编程分别产，编程分别产生生0.10.1秒、秒、1 1秒、秒、1 1分钟的输出。设计出分钟的输

31、出。设计出电路图如图电路图如图8-158-15所示。从图所示。从图8-158-15可以看可以看出，出，3 3个计数器级联，原始计数脉冲频个计数器级联，原始计数脉冲频率是率是1MHz1MHz。；计数器；计数器0 0初始化程序初始化程序MOV DXMOV DX，3E3H 3E3H ；控制端口地址给；控制端口地址给DXDXMOV ALMOV AL，00110110B 00110110B ；计数器；计数器0 0用用1616位计数，方式位计数，方式3 3，二进制计数，二进制计数OUT DXOUT DX，ALALMOV AXMOV AX，10001000MOV DXMOV DX，3E0H3E0HOUT DXOUT DX，AL AL ；送低；送低8 8位初始值位初始值MOV ALMOV AL，AHAHOUT DXOUT DX，AL AL ；送高；送高8 8位初始值位初始值图图8-15 38-15 3个计数器级联产生个计数器级联产生0.10.1秒、秒、1 1秒、秒、1 1分时间间隔的连接图分时间间隔的连接图 ；计数器；计数器1 1初始化程序初始化程序MOV DXMOV DX，3E3H 3E3H ；控制端口地址给；控制端口地址给DXDXMOV ALMO