微机原理：第十章 计数器定时器和多功能接口芯片

1、1第十章计数器/定时器和多功能接口芯片2知识脉络工作原理编程结构和外部信号控制字、状态字、编程命令工作模式0-5，六种工作模式310.0 定时信号的获得方法软件获得：优点：节省硬件缺点：执行延迟程序期间，CPU被占用， 降低 了CPU效率，也不易于提供多作业环境硬件获得：优点：计数时不占用CPU时间，若用计数器/定时器产生中断信号，可建立多作业环境，大大提高CPU利用率410.1 可编程计数器/定时器 的工作原理计数器/定时器作用：在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的切换；可往I/O设备输出精确的定是信号；作为可编程的波特率发生器；实现时间延迟。510.2 可编程计数器/定时器8253/

2、8254 的编程结构和外部信号8253/8254的编程结构8253是可编程计数器/定时器，最高计数速率为 2.6MHz。8254是8253的改进型，主要是最高计数速率提高了，可达10MHz。内部有三个计数器，结构完全相同。8253/8254的外部信号如下图61) 计数器的输入 输出信号CLK 时钟输入GATE 门控信号输入OUT 输出2)与读写有关的输入信号A1、A0 地址线。对三个计数器和控制寄存器寻址。 读信号。 写信号。写入计数初值或控制字。 片选信号。710.3 8253/8254控制字、 状态字及编程指令1. 8253/8254控制寄存器的格式D7D6D5D4D3D2D1D0SC1S

3、C0RW1RW0M2M1M0BCDBCD位 用来选择计数器初值格式。D0=1为BCD码格式；D0=0为二进制格式。M2、M1、M0 模式选择。编码000-101B分别对应六种工作模式0-5。RW1、RW0 读写指示位。00B锁存指令；01B只读写低八位；10B只读写高八位；11B先读写低八位，再读写高八位。SC1、SC0 选择计数器。00B-10B分别选计数器0、1、2，11B则无意义。模式控制字格式810.3 8253/8254的 控制字、状态字及编程指令2. 8254有状态寄存器，存在状态字3. 8253/8254的编程命令对计数器设置初值前必须先写模式控制字。设置初值时，要符合模式控制字

4、中的格式规定。读取计数器的当前值或状态字前，必须先用锁存命令将其锁存。910.4 8253/8254的工作模式基本规则：写入控制字时，输出端OUT进入初始状态（高电平或低电平）；初始值写入之后，要经过一个时钟上升沿和一个下降沿，计数执行部件才开始计数；在时钟脉冲CLK的上升沿时，门控信号GATE被采样；在时钟脉冲的下降沿，计数器做减1计数。 0是计数器所能容纳的最大初始值。100）模式0-计数结束产生中断电平触发，输出一个上升沿跳变；初始电平为低电平。写入计数初值并受到触发后，开始计数，计数到0时，输出端跳变为高电平，并一直保持；GATE=1，计数进行；GATE=0计数停止；计数过程中，若GA

5、TE有一段时间为低电平，则输出端低电平将延长相应长 度；若有新的数据值被写入，计数器将按照新的初值重新计数；计数到0时，不会自动装入初值重复计数，除非重新写入初值。111）模式1-可编程单稳态触发器上升沿触发，每次触发，输出一个宽度为N个时钟周期的负脉冲；初始电平为高电平，写入计数初值并受到触发后，输出端变为低电平，并维持低电平。计数到0时，输出为高电平，形成N个时钟宽度的负脉冲；触发后，GATE为低电平也不影响计数；在计数期间，又写入新的计数值，当前计数不受影响。若再来一个触发信号，则新的计数值做减1计数；再有触发上升沿时，会重复计数过程，且不必写入新的计数值。122）模式2-分频器电平触发

6、、上升沿触发皆可，重复输出宽度为1个时钟周期的负脉冲；初始电平为高电平，写入计数初值并受到触发后，开始做减1计数。减到1时，输出一个宽度为1个时钟周期的负脉冲；GATE为高电平情况下，可周而复始的输出，其周期为N(计数初值)个时钟周期，成为一个N分频器；在计数期间，又写入新的计数初值，当前计数不受影响。计数器到0后，则按新的计数值做减1计数；软件同步、硬件同步皆可。软件计数，GATE为高电平下，通过写入计数初值使计数器同步；硬件计数，硬件控制GATE使计数器同步(计数期间GATE出现上升沿，则从初值从新计数)。133）模式3-方波发生器电平触发、上升沿触发皆可，输出重复的方波或矩形波。初始电平

7、为高电平，写入计数初值并受到触发后，做减1计数。减到一半时，输出变为低电平，到终值时，又变为高电平。GATE=1，计数进行，GATE=0，计数停止。在计数期间，又写入新的计数初值，当前计数不受影响，此后，按新的计数值做减1计数；软件同步、硬件同步皆可。软件计数，GATE为高电平下，通过写入计数初值使计数器同步；硬件计数，硬件控制GATE使计数器同步。若N=5则在输出3后变为低电平144）模式4-软件触发的选通信号发生器电平触发，输出单一负脉冲；初始电平为高电平，写入计数初值并受到触发后，开始做减1计数。减到0时，输出一个宽度为1个时钟周期的负脉冲；GATE=1，计数进行，GATE=0，计数停止

8、。在计数期间，又写入新的计数初值，则立即按新的计数值做减1计数(又称软件再触发)。155）模式5-硬件触发选通信号发生器上升沿触发，输出单一负脉冲；初始电平为高电平，写入计数初值并受到触发后，开始做减1计数。减到0时，输出一个宽度为1个时钟周期的负脉冲；在计数期间，若GATE又有上升沿，则重新获得计数初值，并作减1计数，减为0时输出负脉冲；若写入新的计数初值，则在再受触发时，按新的计数值做减1计数。16模式功能门控信号基本波形频率重复性0计数结束 产生中断高电平11可编程单稳态上升沿12分频高电平F/N自动 重复3方波高电平F/N4软件触发选通高电平15硬件触发选通上升沿1T时钟周期；F时钟频

9、率；D写入控制字到开始计时之间的时间延迟；D1模式1、5中写入控制字到开始计时之间的时间延迟；模式三中，上为N是偶数，下边N为计数。17填空：8253/8254的门控输入信号是 。8253/8254可编程定时器/计数器的最大计数初值是 。一片8253/8254内部有 个独立的16位计数器通道。可编程使8253/8254中每一个计数器能以 种不同的方式工作。若要将8253/8254的计数器0设定为方式0、读/写计数器低8位、二进制计数，其工作方式控制字为 。习题练习GATE03610H18若将8253/8254设置成方式3，计数初值为7，则输出 时钟周期宽度的低电平在编程结构中，8253没有而8

10、254有的是 。在读取8253/8254某计数器的16位当前数值时，首先要进行 操作判断：8253和8254的最高计数速率相同（ ）3状态寄存器锁存19选择8253/8254的一个计数器在将计数值 减至0时输出正跳变的工作方式是（ ）. A.方式0 B.方式3 C.方式4 D.方式58253/8254的一个计数器在GATE为高点平时 重复输出宽度为1个时钟周期的负脉冲，该计数器工作在（ ）. A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式3AC208253/8254的一个计数器工作在（ ）时，在计数过程中，如果GATE从1变到0，计数过程不受影响。 A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式3

11、8253/8254用GATE上升沿作触发信号的工作方式是（ ）。 A.方式1、5 B.方式2、3 C.方式0、4 D.方式2、5BA21在8253/8254的工作方式中，具有自动重装计数初值功能的是（ ）。 A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式4在8253/8254的工作方式中，即可由GATE 电平又可由GATE上升沿触发的是（ ）。 A.方式1、5 B.方式2、3 C.方式0、4 D.方式2、5CB22下列不能触发8253/8254计数的是（ ）。 A.写入计数初值 B.写入模式控制字 C.GATE上升沿 D.GATE电平8253/8254的一个计数器工作在（ ）时，在GATE的上升沿输出一个宽度为N的负脉冲。 A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式4BB23关于8253/8254的工作方式2与 工作方式3，下列描述正确的是（ ）。 A.二者都可产生连续的输出信号. B.二者都可作为方波发生器. C.当向计数器写入新计