微机原理--6定时计数器8353.

1、1 21. 定时器定时器/计数器概述计数器概述2. 可编程的定时器可编程的定时器/计数器计数器825331. 定时器定时器/计数器概述计数器概述2. 可编程的定时器可编程的定时器/计数器计数器82534定时器定时器/计数器概述计数器概述 在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。定时或计系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就

2、恒定地对标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号部过程相对应的脉冲信号(周期可以不相等周期可以不相等)，则此时即为计数。，则此时即为计数。 5定时和计数的实现方法定时和计数的实现方法1.软件法：软件法：利用一段延时子程序来实现定时操作，特点，无需太多的硬设备，利用一段延时子程序来实现定时操作，特点，无需太多的硬设备，控制比较方便，但在定时期间，控制比较方便，但在定时期间，CPU不能从事其它工作，降低了机器的利用不能从事其它工作，降低了机器的利用率。率。

3、 2.硬件法：硬件法：专门设计一套电路用以实现定时与计数，特点是需要花费一定硬设专门设计一套电路用以实现定时与计数，特点是需要花费一定硬设备，而且当电路制成之后，定时值及计数范围不能改变。备，而且当电路制成之后，定时值及计数范围不能改变。3.软、硬件结合法：软、硬件结合法：即设计一种专门的具有可编程特性的芯片，来控制定时和即设计一种专门的具有可编程特性的芯片，来控制定时和计数的操作，而这些芯片，具有中断控制能力，定时、计数到时能产生中断计数的操作，而这些芯片，具有中断控制能力，定时、计数到时能产生中断请求信号，因而定时期间不影响请求信号，因而定时期间不影响CPU的正常工作。的正常工作。6可编程

4、定时器可编程定时器/计数器基本工作原理计数器基本工作原理CPU可访问的寄存器：控制可访问的寄存器：控制寄存器、寄存器、CR、OL；CPU不可访问的寄存器：不可访问的寄存器：CECRCR：1616位，存放计数初值，位，存放计数初值，可通过程序来设定。可通过程序来设定。控制逻辑：根据外部送来的控制逻辑：根据外部送来的控制命令，输出相应信号。控制命令，输出相应信号。控制寄存器控制逻辑CRH CRLCEH CELOLH OLL计数初值寄存器CR计数执行单元CE计数输出锁存器OLCLKGATEOUT07DDRD0AWRCS7可编程定时器可编程定时器/计数器基本工作原理计数器基本工作原理CECE：1616

5、位减位减1 1计数器，它的计数器，它的初值便是计数初值寄存器初值便是计数初值寄存器的内容，它只对的内容，它只对CLKCLK脉冲计脉冲计数。一旦计数器被启动后，数。一旦计数器被启动后，每出现一个每出现一个CLKCLK脉冲，计数脉冲，计数执行单元中的计数值减执行单元中的计数值减1 1，当减为零时，通道当减为零时，通道OUTOUT输出输出指示信号，表明指示信号，表明CECE已为零。已为零。控制寄存器控制逻辑CRH CRLCEH CELOLH OLL计数初值寄存器CR计数执行单元CE计数输出锁存器OLCLKGATEOUT07DDRD0AWRCS8可编程定时器可编程定时器/计数器基本工作原理计数器基本工

6、作原理OLOL：通常跟随计数通常跟随计数CECE的内容的内容而变化，当接收到而变化，当接收到CPUCPU发来的发来的锁存命令时，就锁定当前的锁存命令时，就锁定当前的计数值而不跟随计数值而不跟随CECE变化，直变化，直到到CPUCPU从中读取锁存值后，才从中读取锁存值后，才恢复到跟随恢复到跟随CECE变化的状态，变化的状态，从而避免了从而避免了CPUCPU直接读直接读CECE时干时干扰计数工作的可能。扰计数工作的可能。控制寄存器：控制寄存器：存放存放CPU送来送来的控制字，的控制字，用来控制计数器用来控制计数器/ /定时器的工作方式，就是控定时器的工作方式，就是控制制CLKCLK脉冲和脉冲和GA

7、TEGATE门控信号适门控信号适当配合来产生当配合来产生OUTOUT端的输出信端的输出信号的形状。号的形状。控制寄存器控制逻辑CRH CRLCEH CELOLH OLL计数初值寄存器CR计数执行单元CE计数输出锁存器OLCLKGATEOUT07DDRD0AWRCS9可编程定时器可编程定时器/计数器基本工作原理计数器基本工作原理GATEGATE：控制输入端，它有多控制输入端，它有多种控制作用，如允许种控制作用，如允许/ /禁止禁止计数、启动计数、启动/ /停止计数等。停止计数等。CLKCLK：脉冲信号，减脉冲信号，减1 1计数的计数的触发。触发。OUTOUT：输出信号，计数输出信号，计数/ /定

8、时定时完成时，用一定电平或脉冲完成时，用一定电平或脉冲表示。表示。控制寄存器控制逻辑CRH CRLCEH CELOLH OLL计数初值寄存器CR计数执行单元CE计数输出锁存器OLCLKGATEOUT07DDRD0AWRCS101. 定时器定时器/计数器概述计数器概述2. 可编程的定时器可编程的定时器/计数器计数器825311可编程定时器可编程定时器/计数器计数器8253 Intel8253是是8086微机系统常用的定时微机系统常用的定时/计数器芯片，它具有定时与计数计数器芯片，它具有定时与计数两大功能。两大功能。1.每个每个8253芯片有芯片有3个独立的个独立的16位计数器通道；位计数器通道；

9、2.每个计数器通道都可以按照二进制或二每个计数器通道都可以按照二进制或二十进制十进制(BCD码码)计数；计数；3.每个计数器的计数速率可以高达每个计数器的计数速率可以高达2MHz；4.每个通道有每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变；种工作方式，可以由程序设定和改变；5.所有的输入、输出电平都与所有的输入、输出电平都与TTL兼容。兼容。128253的内部结构的内部结构138253的内部结构的内部结构数据总线缓冲器：数据总线缓冲器：从总线接收或发送数据，写入控制字，读取计数值的通道。从总线接收或发送数据，写入控制字，读取计数值的通道。读写逻辑：读写逻辑：接受来自总线的各种控制信号，产生内部

10、控制命令接受来自总线的各种控制信号，产生内部控制命令。控制字寄存器控制字寄存器(只写只写)：8位，存放位，存放CPU送来的控制字。送来的控制字。计数器计数器(02)：3个个16位的定时位的定时/计数器。计数器。3套相同且相互独立的结构，每套内部套相同且相互独立的结构，每套内部有有4个寄存器。个寄存器。控制寄存器：控制寄存器：8位，存放各自的控制字，初始化时写入控制字寄存器的内容。位，存放各自的控制字，初始化时写入控制字寄存器的内容。计数初值寄存器：计数初值寄存器：16位，存放计数初值，初始化时写入。位，存放计数初值，初始化时写入。减减1计数寄存器：计数寄存器：16位减位减1计数器，计数初值由预

11、置寄存器送来，每输入一个计计数器，计数初值由预置寄存器送来，每输入一个计数脉冲，减数脉冲，减1，减到，减到0时输出计数结束信号。时输出计数结束信号。输出锁存器：输出锁存器：当接收到当接收到CPU读命令时，锁存当前计数值不跟随计数器变化。读命令时，锁存当前计数值不跟随计数器变化。148253的引脚功能的引脚功能D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDOUT1GATE1CLK1GATE2CLK2A0A1OUT2WRRDCSVCC8253PIT242322212019181716151413123456789101112158253的引脚功能的引脚功能(1)与系统总线连接的引

12、脚与系统总线连接的引脚D7D0：数据线，双数据线，双向三态，接数据总线；向三态，接数据总线；CS#：片选输入，有效片选输入，有效时选中芯片，接译码器；时选中芯片，接译码器；RD#：读出计数值，接读出计数值，接CB的读信号；的读信号；WR#：写入命令或初值，写入命令或初值，接接CB的写信号；的写信号；A1，A0：地址输入，接地址输入，接AB的任两位，的任两位，用于选择用于选择内部四个端口之一。内部四个端口之一。IOWIOR片选信号片选信号DBD7-D08253A1A0WRRDCS计数器计数器2计数器计数器1计数器计数器0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT

13、1A1A0A1 A0 选选 择择0 0 计数器计数器00 1 计数器计数器11 0 计数器计数器21 1 控制寄存器控制寄存器168253的引脚功能的引脚功能0 1 0 0 00 1 0 0 00 1 0 0 10 1 0 0 10 1 0 1 00 1 0 1 00 1 0 1 10 1 0 1 10 0 1 0 00 0 1 0 00 0 1 0 10 0 1 0 10 0 1 1 00 0 1 1 0功功 能能对计数器对计数器0 0设置计数初值设置计数初值CSCSRDRDA A1 1A A0 0WRWR对计数器对计数器1 1设置计数初值设置计数初值对计数器对计数器2 2设置计数初值设置计

14、数初值设置控制字设置控制字从计数器从计数器0 0读出计数值读出计数值从计数器从计数器1 1读出计数值读出计数值从计数器从计数器2 2读出计数值读出计数值178253的引脚功能的引脚功能(2)与计数通道连接的引脚的主要引线与计数通道连接的引脚的主要引线 CLKn：时钟脉冲，输入，时钟脉冲，输入，计数器的定时基准，用于计数器的定时基准，用于输入定时基准脉冲或计数输入定时基准脉冲或计数脉冲。脉冲。GATEn：门控信号，输入，门控信号，输入，控制计数器的启停。控制计数器的启停。OUTn：计数器输出信号，计数器输出信号，当计数器完成计数时，输出当计数器完成计数时，输出相应信号。不同工作方式下相应信号。不

15、同工作方式下产生不同波形。（产生不同波形。（n = 02）IOWIOR片选信号片选信号DBD7-D08253A1A0WRRDCS计数器计数器2计数器计数器1计数器计数器0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0188253的引脚功能的引脚功能CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器高位地址高位地址A15-A282538253占用占用4个接口个接口地址：地址： 计数器计数器0 计数器计数器1 计数器计数器2 控制寄存器控制寄存器共三组共三组接外设接外设198253计数器的启动方式计数器的启动方式软件启动：软

16、件启动：CPU对指定计数器编程后自动启动计数，写入计数初值后的对指定计数器编程后自动启动计数，写入计数初值后的第第1个个CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数要求要求GATE保持高电平保持高电平(GATE为低禁止计数为低禁止计数)。硬件启动：硬件启动： CPU对指定计数器编程后并不马上开始计数，而是在门控信号对指定计数器编程后并不马上开始计数，而是在门控信号GATE的上升沿触发下，才开始计数。的上升沿触发下，才开始计数。208253的工作方式的工作方式方式方式0计数结束中断计数结束中断方式方式1硬件可重触发的单稳态硬件可重触发的单稳态方式方式2速率发生器速率发生器方式方式3方波发生器方

17、波发生器方式方式4软件触发选通软件触发选通方式方式5硬件触发选通硬件触发选通218253的工作方式的工作方式方式方式0l计数结束中断：计数结束中断：典型的事件计数用法。软件启动，不自动重复计典型的事件计数用法。软件启动，不自动重复计数。装入初值后数。装入初值后OUT端变低电平，计数结束端变低电平，计数结束OUT输出高电平。输出高电平。（可作为中断请求信号）（可作为中断请求信号）GATEOUTCLK 031244方式方式0WR228253的工作方式的工作方式方式方式0计数过程由软件启动，可以用写入计数初值的时刻来控制启计数过程由软件启动，可以用写入计数初值的时刻来控制启动计数器的时刻。动计数器的

18、时刻。GATE起开放起开放/禁止计数作用，计数过程中，应保持禁止计数作用，计数过程中，应保持高电平高电平。每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。OUT端输出是一个约端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的单个负脉冲。宽度的单个负脉冲。OUT变为变为高电平时，可作为中断请求信号。高电平时，可作为中断请求信号。计数过程中可随时修改初值重新开始计数。计数过程中可随时修改初值重新开始计数。238253的工作方式的工作方式方式方式1l硬件可触发单稳态方式：硬件可触发单稳态方式：硬件启动，不自动重复计数。装入初值硬件启动，不自动重复计数。装入初值后后OUT端变高

19、电平，计数开始端变高电平，计数开始OUT端变为低电平，计数结束后又端变为低电平，计数结束后又变高。变高。GATEOUTCLK 031244方式方式1WR248253的工作方式的工作方式方式方式1门控信号门控信号GATE端的上跳变触发计数，可重复触发。端的上跳变触发计数，可重复触发。OUT输出可看作单稳态负脉冲，若下一次输出可看作单稳态负脉冲，若下一次GATE上升沿提前到上升沿提前到达，则达，则OUT端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。计数过程中写入新初值不影响本次计数。计数过程中写入新初值不影响本次计数。可通过改变计数初值来产生不同输出宽度的负脉冲。可通过改变计数初

20、值来产生不同输出宽度的负脉冲。258253的工作方式的工作方式方式方式2速率发生器：速率发生器： OUTOUT产生周期性定时信号。软、硬件启动，自动重产生周期性定时信号。软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后复计数。装入初值后OUTOUT端变高电平，计数到最后一个端变高电平，计数到最后一个CLKCLK时时OUTOUT输出负脉冲，并连续重复此过程。输出负脉冲，并连续重复此过程。03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR268253的工作方式的工作方式方式方式2GATE为计数的控制信号：为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再变高时的下变低计数停止，再变高时的

21、下一个一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。下降沿，从初值开始重新计数。每个计数周期结束时（减到每个计数周期结束时（减到1时），时），OUT端输出一个端输出一个TCLK宽度的宽度的负脉冲。负脉冲。OUT端输出信号频率是端输出信号频率是CLK频率的频率的1/N，因此又叫因此又叫N分分频方式。频方式。计数过程计数过程自动重复自动重复进行。进行。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。改变计数初值，即可获得不同频率的改变计数初值，即可获得不同频率的OUT输出脉冲，这就是频率输出脉冲，这就是频率发生器名称的由来。发生器名称的由来。278253的工作方式的工作方式方式

22、方式3方波发生器：方波发生器：OUT输出方波。软、硬件启动，自动重复计数。装输出方波。软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后入初值后OUT端变高电平，然后端变高电平，然后OUT连续输出对称方波：连续输出对称方波：前前 N/2或（或（N+1）/2 个个CLK，OUT为高，为高，后后N/2或（或（N-1）/2 个个CLK， OUT为低。为低。03124GATEOUTCLK 4方式方式3031244WR288253的工作方式的工作方式方式方式3OUT输出方波，前半周期为高，后半周期为低。输出方波，前半周期为高，后半周期为低。计数过程中修改初值不影响计数过程中修改初值不影响本半轮本半轮计数过程。计数过

23、程。其余的与方式其余的与方式2 类似。类似。298253的工作方式的工作方式方式方式4l软件触发选通：软件触发选通：软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个变高电平，计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲。宽度的负脉冲。GATEOUTCLK031244方式方式4WR308253的工作方式的工作方式方式方式4计数过程中，计数过程中，GATE端应保持端应保持高电平高电平。（。（GATE为低禁止计数）。为低禁止计数）。每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。每个计数周期结束时（减到每个计

24、数周期结束时（减到0时），时），OUT端输出一个端输出一个TCLK宽度的宽度的负脉冲。负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。方式方式4与方式与方式0的区别：的区别： 方式方式0：OUT负脉冲宽度为负脉冲宽度为N+1个个CLK周期；周期； 方式方式4：OUT的输出需的输出需N+1个个CLK周期后变低，负脉冲宽度周期后变低，负脉冲宽度 为为1个个CLK周期。周期。318253的工作方式的工作方式方式方式5l硬件触发选通：硬件触发选通：硬件启动，不自动重复计数。硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形和方式端波形和方式4一样。一样。GATEOUTCLK03

25、1244方式方式5WR328253的工作方式的工作方式方式方式5写入初值时，写入初值时，GATE端应保持端应保持低电平低电平。GATE每出现一次正跳变，计数一个周期，然后停止计数。每出现一次正跳变，计数一个周期，然后停止计数。每个计数周期结束时（减到每个计数周期结束时（减到0时），时），OUT端输出一个端输出一个TCLK宽度的宽度的负脉冲。负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。方式方式5与方式与方式1的区别：的区别： 方式方式1：OUT负脉冲宽度为负脉冲宽度为N个个CLK周期；周期； 方式方式5：OUT的输出需的输出需N个个CLK周期后变低，负脉冲

26、宽度为周期后变低，负脉冲宽度为1个个CLK周期。周期。338253的工作方式的工作方式 启动计启动计数数中止计中止计数数自动重自动重复复更新初更新初值值OUT波形波形方式方式0软件软件（暂停）（暂停）GATE=0无无立即有立即有效效 方式方式1硬件硬件/ 无无下一轮下一轮有效有效 方式方式2软软 / 硬硬件件GATE=0 有有下一轮下一轮有效有效 方式方式3软软 / 硬硬件件GATE=0有有下半轮下半轮有效有效 方式方式4软件软件（暂停）（暂停） GATE=0 无无下一轮下一轮有效有效 方式方式5硬件硬件/ 无无下一轮下一轮有效有效 负的单个负的单个宽脉冲宽脉冲负的单个负的单个宽脉冲宽脉冲负的

27、单个负的单个窄脉冲窄脉冲负的单个负的单个窄脉冲窄脉冲对称方波对称方波周期性负脉冲周期性负脉冲34选通信号选通信号GATE的功能的功能初始化和计数初始化和计数方式方式5允许计数允许计数禁止计数禁止计数方式方式4允许计数允许计数1.初始化和计数初始化和计数2.计数器重新装入计数器重新装入1.禁止计数禁止计数2.使输出立即变为高电平使输出立即变为高电平方式方式3允许计数允许计数1.初始化和计数初始化和计数2.计数器重新装入计数器重新装入1.禁止计数禁止计数2.使输出立即变为高电平使输出立即变为高电平方式方式21.初始化和计数初始化和计数2.下一个时钟后输出变下一个时钟后输出变为低电平为低电平方式方式

28、1允许计数允许计数禁止计数禁止计数方式方式0高电平高电平上升沿上升沿低电平或进入低电平低电平或进入低电平358253的初始化的初始化方式控制字：方式控制字：用于确定各计数器的工作方式。用于确定各计数器的工作方式。每个计数器都必须每个计数器都必须初始化一次。初始化一次。D7D6D5D4D3D2D1D0计数器选择计数器选择00011011计数器0计数器1计数器2无效读读/ /写格式写格式及锁存命令及锁存命令00011011计数器锁存读/写计数器低8位读/写计数器高8位先读/写低8位，再读/写高8位工作方式选择工作方式选择0000011011方式0方式1方式2方式3100101方式4方式5计数制计数

29、制选择选择01二进制计数BCD码计数368253的初始化的初始化1. 写入方式控制字：写入方式控制字：按方式控制字格式编制控制字，写入按方式控制字格式编制控制字，写入8253控制控制口（地址值最大的）。口（地址值最大的）。3个计数器使用同一个控制口，个计数器使用同一个控制口，3个控制字个控制字写入后存放在各自的控制寄存器中。写入后存放在各自的控制寄存器中。2. 写入计数初值：写入计数初值：按控制字中按控制字中D5、D4的规定写入计数初值。控制的规定写入计数初值。控制字中字中D0位的值决定计数初值的进制。位的值决定计数初值的进制。378253的初始化的初始化写控制字写控制字写计数值低写计数值低8

30、位位写计数值高写计数值高8位位*非必须非必须写入顺序：写入顺序： 可按计数器分别写可按计数器分别写入控制字和初值。入控制字和初值。 也可先写所有计数也可先写所有计数器控制字，再写入器控制字，再写入它们的初值。它们的初值。388253的初始化的初始化置计数初值：置计数初值：MOV DX，388H；CNT0MOV AX，2000；CR0OUT DX，ALMOV AL，AHOUT DX，ALMOV DX，389H；CNT1MOV AL，200；低低8位位OUT DX，AL设置工作方式：设置工作方式：MOV DX，38BH；控制口控制口MOV AL，36H；OUT DX，ALMOV AL，56H；CN

31、T1OUT DX，AL36H = 00 11 011 0 CNT0 16位位 方式方式356H = 01 01 011 0 CNT1 8位位 方式方式3398253应用举例应用举例用用8253监视一个生产流水线。每通过监视一个生产流水线。每通过50个工件，扬声器响个工件，扬声器响5秒钟，频率为秒钟，频率为2000Hz。驱驱 动动 器器CLK1OUT1CLK0GATE0GATE1OUT0INT+5V2.5MHz8255PA0扬声器扬声器8253+5V光源光源工件工件R 光敏电阻光敏电阻2000Hz408253应用举例应用举例工作原理：工作原理：工件从光源和光敏电阻间通过时，在晶体管的发射极工件从光源和光敏电阻间通过时，在晶体管的发射极产生一个脉冲，作产生一个脉冲，作CLK0。当当CNT0计满计满50后，后，OUT0输出负脉冲，输出负脉冲，反相后作为反相后作为8259A的一个请求。中断服务程序中，启动的一个请求。中断服务程序中，启动CNT1计计数，数，OUT1输出输出2000Hz方波，持续方波，持续5秒停止。秒停止。驱驱 动动 器器CLK1OUT1CLK0GAT