可编程定时计数器课件

可编程定时/计数器8253苗付友mfy@2006年11月1可编程定时/计数器8253可编程定时/计数器8253苗付友2006年11月1可编程定时8253作用定时软件定时：让机器执行一段程序，安排循环来实现定时，容易实现，定时时间调整方便，定时精确，占用了CPU资源，降低了CPU的利用率。硬件定时：可编程定时/计数硬件芯片，定时值、定时范围可以很容易的由软件改变，具有使用灵活、功能较强等特点。外部事件计数外部事件计数就是对外部脉冲信号计数。产生脉冲信号的外部原因就是外部事件。如高速公路入口处一个专用计算机检测系统，它可以自动对进入高速公路的车辆进行计数2006年11月2可编程定时/计数器82538253作用定时2006年11月2可编程定时/计数器82538253的内部结构

8253内部有3个独立的16位定时／计数器通道。计数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时范围可在1—65535之间改变，每个通道有6种工作方式，计数频率可高达2MHz以上。3个计数通道通道控制寄存器

数据总线缓冲器

读／写控制电路

2006年11月3可编程定时/计数器82538253的内部结构8253内部有3个独立的16位定时／计数通道通道0、通道1和通道2CLK：计数器的脉冲输入端，GATE:计数器的门控信号，OUT:计数器的输出信号，一般与计数溢出有关。工作原理：8253计数器工作在减1状态，每输入一个计数脉冲，计数器值减1，当计数器计数到零时，OUT信号有效，通知外设计数器产生溢出2006年11月4可编程定时/计数器8253计数通道通道0、通道1和通道22006年11月4可编程定时通道的使用计数器：将要计数的次数预置到该通道计数器中定时器：从CLK输入一固定频率的时钟脉冲，再根据要求定时的时间计算出定时所需的计数值或称时间常数，并预置到计数器中

计数值＝定时时间/时钟脉冲周期2006年11月5可编程定时/计数器8253通道的使用2006年11月5可编程定时/计数器8253通道控制寄存器一个通道控制寄存器CPU通过对控制寄存器的读写，可以分别对三个计数通道的工作方式进行设置只能写不能读2006年11月6可编程定时/计数器8253通道控制寄存器一个通道控制寄存器2006年11月6可编程定数据总线缓冲器双向三态的8位数据缓冲器，实现8253和CPU之间的数据接口读／写控制电路片选信号CSA1A0的组合：选择三个通道、一个控制寄存器，共4个端口读信号和写信号由CPU提供，低电平有效。2006年11月7可编程定时/计数器8253数据总线缓冲器双向三态的8位数据缓冲器，实现8253和CPU8253的管脚分配通道管脚CLKn：通道n的脉冲输入管脚．外部事件或定时脉冲由这三个管脚输入；OUTn：通道n的输出管脚，当计数值减到0在OUT管脚上输出，输出波形取决于8253通道的工作方式；GATEn：门控信号输入管脚

8253的管脚包括数据线D7—D0，读写控制线

以及和CPU地址线相连接的片选信号

2006年11月8可编程定时/计数器82538253的管脚分配通道管脚8253的管脚包括数据线D7—8253的编程控制字分为4部分，通道选择、计数器读/写方式、工作方式和计数码的选择。计数器选择（SC1、SC0）计数器读/写方式（RLl、RL0）2006年11月9可编程定时/计数器82538253的编程控制字计数器选择（SC1、SC0）计数器读计数器的锁存操作8253一旦初始化后，就不需要CPU参与而自动计数。为了读出计数值时不干扰实际计数过程，同时读出的值又是稳定的，就要求对通道计数器中的计数值进行锁存。硬件锁存暂停计数GATE暂停计数软件控制命令锁存

每一个通道都有一个输出锁存器(16位)，平时它的值随通道计数器的值变化，当向通道写入锁存的控制命令时，它把计数器的现行值锁存而计数器的计数过程照样进行。这样，CPU读取的是锁存器中的值。当重新写入一个命令字或CPU读取计数值后，计数通道会自动解除锁存状态。锁存控制字：0000XXXXB先读取低8位，后读取高8位（不锁存）：1000H0F00H2006年11月10可编程定时/计数器8253计数器的锁存操作先读取低8位，后读取高8位（不锁存）工作方式选择（M2、M1、M0）BCD计数制：写入初值范围为0000到9999，而0000是最大值，代表10000二进制计数制：写入初值范围为0000到FFFFH，其中0000为最大值，代表65536。控制字的D5D4为00，表示的是锁存命令。这时控制字中的低4位无效2006年11月11可编程定时/计数器8253工作方式选择（M2、M1、M0）BCD计数制：写8253的工作方式方式0——计数结束中断方式方式1——可编程序的单独负脉冲方式2——速率发生器方式3——方波发生器方式4——软件触发方式方式5——硬件触发方式2006年11月12可编程定时/计数器82538253的工作方式方式0——计数结束中断方式2006年1方式0——计数结束中断方式方式0的作用用户可以在设定时间上产生中断信号工作方式0特点：门控信号GATE必须为1，计数器才能计数；计数时通道输出端OUT一直为0；通道计数器计数到0后，OUT由0到1，同时计数器停止工作。OUT输出的从低到高的正跳变或高电平可作为中断请求信号INTR，向CPU发出中断请求。在计数过程中，GATE信号为低电平时，停止计数，一旦GATE变高，则继续计数．2006年11月13可编程定时/计数器8253方式0——计数结束中断方式方式0的作用2006年11月13可INT8086……MOVAL,10011010B ；置8255A方式控制字OUT8255控制口，AL MOVAL,00H ；8255A置位/复位控制字,使PC0＝0OUT8255控制口，ALMOVAL,00110000B；置8253通道0方式控制字30HOUT8253控制口，AL MOVAL，40H ；置8253通道0时间常数,OUT通道0端口，AL;第一次写初始计数值的低8位，MOVAL，38H;第二次写高8位。3840H=14400秒=4小时OUT通道0端口，AL…… 中断程序中有关程序段如下：……MOVAL,00000001B ；8255置位/复位控制字，使PC0＝1OUT8255控制口，AL

……家庭厨房系统2006年11月14可编程定时/计数器8253INT8086……家庭厨房系统2006年11月14可编程定时方式1——可编程序的单独负脉冲单稳电路在输入的激励下产生固定宽度脉冲的电路，当输入端输入一个不低于规定的最小宽度的脉冲后，单稳电路就输出一个用户事先设定宽度的脉冲。8253的方式1就是一个可编程单稳电路方式1工作过程门控信号GATE是触发信号，上升沿有效。即开始计数是由GATE的上升沿触发的；触发后，通道计数器开始计数，输出端OUT由高变低；计数器计数到0，OUT再由低变高。

PW＝N×TclkPW：输出的负脉冲宽度；N：初始计数值，Tclk：CLK端的脉冲周期2006年11月15可编程定时/计数器8253方式1——可编程序的单独负脉冲单稳电路2006年11月15可车辆统计不同车辆间隔T3不能太小；（>PW）同一车辆的不同车厢间距离不能太大；(<PW)2006年11月16可编程定时/计数器8253车辆统计不同车辆间隔T3不能太小；（>PW）2006年11月方式2——速率发生器方式2是一个可编程的分频电路，它把输入信号CLK分频后以脉冲的形式由OUT输出，而分频系数就是用户事先对通道计数器写入的初始计数值工作方式（OUT初始为高电平） GATE门为1，计数器才能工作，对CLK端上的脉冲进行计数；当计数器“减”计数到1时，输出端由高变低，再经过一个CLK周期，即计数器计数到0时，输出端OUT又跳变为高。所以方式2输出周期性负脉冲信号，其宽度固定为一个CLK周期；当计数器的值减为0时，自动重新装入计数初值，实现循环计数方式2计数初值重载

2006年11月17可编程定时/计数器8253方式2——速率发生器方式2是一个可编程的分频电路，它把输入信在计数过程中，如果GATE信号为低电平，则停止计数，待GATE信号变为高电平后，从初始值开始重新计数。

方式2定时波形图

2006年11月18可编程定时/计数器8253在计数过程中，如果GATE信号为低电平，则停止计数，待GAT方式3——方波发生器工作方式：当控制字写入控制寄存器后，输出端OUT变高。当计数初值写入通道，且GATE为高电平时计数器开始计数，OUT保持高电平。若计数初值n为偶数，则当计数值减到n／2时，输出端OUT变为低电平。然后此低电平一直保持到计数值减为0，OUT再次变为高电平。当计数值减到0时计数器重新装入计数值，实现循环计数。当计数值N为偶数时，输出端OUT输出重复周期为N×CLK，占空比为1：1的方波。当计数初值N为奇数，输出重复周期为N×CLK，但占空比为[(N+1)/2]／[(N-1)/2]，因而输出是近似方波。2006年11月19可编程定时/计数器8253方式3——方波发生器工作方式：2006年11月19可编程定时若在计数期间写入一个新的计数值，并不立即影响现行计数过程，等到计数值减到0后，重新装入新的计数值，开始以新的速率输出方波。图7.35方式3定时波形图2006年11月20可编程定时/计数器8253若在计数期间写入一个新的计数值，并不立即影响现行计数过程，等①

8253的通道0，实时中断。用于产生固定频率的时钟节拍，故设定工作在方式3，初值为0，所以从OUT0管脚的输出方波频率为1.19MHz/216=18.2Hz，通道0的控制字为36H；②

8253的通道l，动态RAM刷新。用于固定频率的刷新信号，故设定工作在方式2，计数值为12H＝18，速率输出频率为1.19M/18＝66.1kHz，即定时时间为15.13μs，通道1的控制字为54H；③

8253的通道2，用于产生频率信号。故取工作在方式3，计数值为6A4H＝1190，方波输出频率为1.19MHz/1190＝1kHz。此信号频率决定扬声器的音调，通道2的控制字为0B6H。PC/XT机中8253电路连接图2006年11月21可编程定时/计数器8253①8253的通道0，实时中断。用于产生固定频率的时钟节拍，方式4——软件触发方式软件触发方式:CPU通过指令触发一个选通信号给外部设备，选通信号在触发后设定时间点上发出。选通信号作用:锁存器STB,打印机STBCPU通过触发8253的某个通道，定时启动一个事件或工作过程，或CPU启动某个事件的命令延迟了设定时间后才执行。方式4中，当写入控制字后，输出端OUT变为高电平。当计数初值写入通道后，CPU就完成了对通道的触发。当计数器计数到0时，通道的OUT端就输出负脉冲。2006年11月22可编程定时/计数器8253方式4——软件触发方式软件触发方式:CPU通过指令触发一个方式4工作过程门控信号GATE为高电平，计数器开始减1计数，OUT维持高电平；当计数器减到0，输出端OUT变低，再经过一个CLK输入时钟周期，OUT输出又变高。所以输出端OUT在计数器溢出时产生一个宽度为1个CLK周期的负脉冲。而这个负脉冲就可以做为外设的选通信号。

若在计数过程中，GATE信号变低，则停止计数；到GATE信号变高，重新开始从初值减1计数。

2006年11月23可编程定时/计数器8253方式4工作过程若在计数过程中，GATE信号变低，则停止计数方式4下的家庭厨房系统

早晨启动你的计算机，在8点钟执行对8253通道0的初始化程序,关掉CPU2006年11月24可编程定时/计数器8253方式4下的家庭厨房系统早晨启动你的计算机，在8点钟执行对8方式5——硬件触发方式硬件触发方式外部通过一个有效沿触发信号启动一个选通信号给外部设备，选通信号在触发后设定时间点上发出。工作过程当控制字写入控制寄存器后，输出端OUT变高;当计数值写入通道计数器后，立即开始计数;只有当GATE信号的上升沿触发通道后，通道计数器才开始计数(所以方式5称硬件触发);当计数值减到0，输出端OUT变低，再经过一个CLK时钟周期，OUT端输出又变高。(输出端OUT输出的也是一个宽度固定为1个CLK周期的负脉冲)2006年11月25可编程定时/计数器8253方式5——硬件触发方式硬件触发方式2006年11月25可编计数器的计数值减到0后，将自动重新装入计数值，但并不开始计数，待到再一次有GATE的上升沿触发才开始计数。

早晨8点前的任何一个时刻启动你的计算机,对8253通道0的初始化程序,关掉CPU在8点时，按下开关，计数开始计数2006年11月26可编程定时/计数器8253计数器的计数值减到0后，将自动重新装入计数值，但并不开始计数8253的工作方式小节与频率发生器有关的工作方式与计数器有关的工作方式工作方式启动方式“溢出”方式计数值使用方式0软件启动OUT为正电平一次有效方式1GATE上升沿OUT为正电平自动重装方式2软件启动OUT为负脉冲自动重装方式3软件启动OUT为方波自动重装方式4软件启动OUT为负脉冲一次有效方式5GATE上升沿OUT为负脉冲自动重装2006年11月27可编程定时/计数器82538253的工作方式小节与频率发生器有关的工作方式工作方式启动与频率发生器有关的工作方式

8253有两种方式与频率发生器有关，即方式2和发生3。对OUT端，方式2提供给用户的是负脉冲，方式3提供给用户的是方波。在这个两种方式下，GATE信号要始终保持为高。2006年11月28可编程定时/计数器8253与频率发生器有关的工作方式

8253有两种方式与频率发生器有与计数器有关的工作方式

对于计数器类，有方式0、1和方式4、5。启动计数器的方式有两种。一种是CPU把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，我们可以称之为软件启动方式，在这种启动方式下，GATE要始终保持为高电平，所以方式0和方式4可以称为软件启动方式。另一种是硬件启动计数器，即CPU把时间常数写入计数器后，即使GATE为高电平，计数器并不工作。只有GATE发生跳变，其上升沿启动计数器工作，所以方式1和方式5就可以称为硬件启动方式2006年11月29可编程定时/计数器8253与计数器有关的工作方式

对于计数器类，有方式0、1和

计数器溢出时，OUT有两种输出形式，要么是电平，要么是负脉冲。前者有方式0方式1，后者有方式4和方式5。

2006年11月30可编程定时/计数器8253计数器溢出时，OUT有两种输出形式，要么是电8253应用举例8253初始化通过8253的控制端口向控制字寄存器写入相应通道的控制字，控制字包括如下信息：指定通道的工作方式，对通道计数器的读写方式，通道计数器计数时所采用的数制；通过8253的通道端口向相应的通道计数器写入初始计数值。如果在控制字中已确定16位的读写方式，则要对通道端口写操作两次，第一次写初始计数值的低8位，第二次写高8位。2006年11月31可编程定时/计数器82538253应用举例8253初始化2006年11月31可编程定例题:现有一个高精密晶体振荡电路，输出信号是脉冲波，频率为1MHz。要求利用8253做一个秒信号发生器，其输出接一发光二极管，以0.5秒点亮，0.5秒熄灭的方式闪烁指示。设8253的通道地址为80H～86H（偶地址）

解答:（1）8253作一个分频电路，而且其输出应该是方波（2）分频系数N：>216通道计数器级联实现分频系数超过216的分频要求2006年11月32可编程定时/计数器8253例题:现有一个高精密晶体振荡电路，输出信号是脉冲波，频率为通道0首先把1MHz信号1000分频，产生1KHz的信号，通道1再把1KHz信号1000分频，结果就得到的1Hz信号（3）通道1要输出方波信号推动发光二极管，所以通道1应选工作方式3。对于通道0，只要能起分频作用就行，对输出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以选用。(4)初始化：通道0:工作方式2，BCD计数；通道1:工作方式3，二进制计数2006年11月33可编程定时/计数器8253通道0首先把1MHz信号1000分频，产生1KHz的信号，通MOVAL,00110101B ；通道0控制字OUT86H,ALMOVAL,00 ；通道0初始计数值OUT80H,ALMOVAL,10HOUT80H,ALMOVAL,01110110B ；通道1控制字OUT86H,ALMOVAL,0E0H ；通道1初始计数值，3E8H=1000BCDOUT82H,ALMOVAL,03HOUT82H,AL20