第10章-定时器／计数器-微机原理课件

第10章定时/计数技术及接口§10.1定时/计数技术概述

§10.2可编程定时器/计数器8253/8254§10.38253在微机系统中的应用1第10章定时/计数技术及接口§10.1定时/计数技术概§10.1定时/计数技术概述

§10.1.1

系统的时间基准

计算机为什么需要时间基准？第一，计算机系统本身需要一个时间基准，以保证计算机在确定时刻完成规定动作。第二，用计算机构成的测控系统常被要求能提供一些定时和计数的功能等。计算机系统的时间基准：主时钟频率（简称主频）

2§10.1定时/计数技术概述§10.1.1系统的时间1.软件定时

软件定时：让CPU执行一段具有固定延时时间的循环程序来实现的延时。是实现系统定时或延时控制的最简单的方法。优点：不需要外加硬件电路且定时精确。缺点：定时时间越长，CPU的开销越大，而且不能响应中断，否则定时就不准确了。§10.1.2系统定时分类31.软件定时§10.1.2系统定时分类3系统定时分类2.硬件定时硬件定时—由硬件电路来实现的定时 优点—减轻CPU的负担，使得在定时期间CPU能做其它工作。

不可编程的硬件定时—555时基电路缺点：不易修改定时参数，时间长了会老化。可编程硬件定时—8253定时/计数器优点：定时参数和工作方式又可由软件来控制，定时过程不需要CPU干预。4系统定时分类2.硬件定时4§10.2可编程定时器/计数器8253/8254

§10.2.18253主要特性

①

单一正5V电源，NMOS工艺制成。②

片内具有3个独立的16位减法计数器（或称计数通道）。③

计数频率为0~2MHz。④

两种计数方式：即二进制或BCD方式计数。⑤

六种工作方式，既可对系统时钟脉冲计数实现定时，又可对外部事件进行计数。⑥

可由软件或硬件控制开始计数或停止计数。

5§10.2可编程定时器/计数器8253/8254§10§10.2.28253内部结构

6§10.2.28253内部结构68253内部结构1.数据总线缓冲器：数据总线缓冲器是一个三态，双向8位寄存器，用于将8253与系统总线D0～D7相连。CPU通过数据总线缓冲器向8253写入数据、命令或从数据总线缓冲器读取数据和状态信息。数据缓冲器有三个基本功能：向8253写入确定8253工作方式的命令；向计数寄存器装入初值；读出计数器的初值或当前值。78253内部结构1.数据总线缓冲器：78253内部结构2.读/写逻辑读/写逻辑由CPU发来的读、写信号和地址信号，选择读出或写入寄存器，并且确定数据传输的方向：是读出还是写入。3.控制字寄存器控制字寄存器接受CPU送来的控制字。这个控制字用来选择计数器及相应的工作方式。控制字寄存器只能写入，不能读出。88253内部结构2.读/写逻辑88253内部结构4.计数器8253有三个独立的计数通道每个通道的内部结构完全相同，均由16位的计数单元（减1计数器）16位初值寄存器（只写）16位输出锁存器组成控制单元—控制该计数器的工作方式

98253内部结构4.计数器9图10.2计数器的内部逻辑

10图10.2计数器的内部逻辑108253内部结构计数初值寄存器（16位）：用于存放计数初值（定时常数、分频系数），最大计数值为65536（64KB）。在初始化时同时一起装入的，计数初值寄存器的计数初值，在计数器计数过程中保持不变。

计数单元（16位）：用于进行减1计数操作，每来一个时钟脉冲，它就作减1运算，直至将计数初值减为零。当前计数值锁存器（16位）：用于锁存减1计数器的内容，以供读出和查询。118253内部结构计数初值寄存器（16位）：用于存放计数初值8253内部结构初始化时首先向计数通道装入计数初值，送入计数初值寄存器然后送到计数单元（减1计数器）。计数启动后（GATE允许），在时钟脉冲CLK作用下，计数单元进行减1计数，直到计数值减到0，输出OUT时，计数结束。计数初值寄存器的内容在计数过程中保持不变。128253内部结构初始化时12§10.2.38253外部特性

8253的引脚图13§10.2.38253外部特性8253的引脚图138253外部特性8253的引脚分为两部分：1.与CPU连接的引脚D7~D0：数据线，双向，三态：写信号：读信号A1、A0：地址线，用于寻址8253内部的4个端口：片选信号148253外部特性8253的引脚分为两部分：14表10.18253端口操作中各信号组合所实现的功能

15表10.18253端口操作中各信号组合所实现的功能18253外部特性2.与外设的接口引脚

CLK0~2：计数时钟，输入。用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。GATE0~2：门控信号，输入。用于外部控制计数器的启动计数和停止计数的操作。OUT0~2：计数输出端。当计数器从初值开始完成计数操作时，OUT引脚上输出相应的信号.

168253外部特性2.与外设的接口引脚16§10.2.48253方式控制字（CW）

8253控制字的格式如右所示：

D7D6D5D4D3D2D1D00=二进制1=二—十进制工作方式选择000=方式0001=方式1X10=方式2X11=方式3100=方式4101=方式5通道控制字寻址00=通道0控制寄存器01=通道1控制寄存器10=通道2控制寄存器11=不用读写操作00=锁定当前计数值01=读/写计数器低8位10=读写计数器高8位11=先读/写计数器低8位再读/写计数器高8位

17§10.2.48253方式控制字（CW）8253控制字

例：选择2号计数器，工作在方式3，计数初值为533H（2个字节），采用二进制计数。其初始化程序段为:

(设8253的端口地址为304H～307H）MOVDX，307H；命令口

MOVAL，10110110B

；2号计数器的初始化命令字

OUTDX，AL；写入命令寄存器

MOVDX，306H；2号计数器数据口

MOVAX，533H；计数初值

OUTDX，AL；选送低字节到2号计数器

MOVAL，AH；取高字节送ALOUTDX，AL；后送高字节到2号计数器方波发生器1初始化编程举例18例：选择2号计数器，工作在方式3，计数初值为2读当前计数值在事件计数器的应用中，需要读出计数过程中的当前计数值，以便根据这个值做计数判断。

例：要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否是全“1”（假定计数值只有低8位），其程序段为

MOVDX,307H；命令口L：MOVAL，01000000B

；1号计数器的锁存命令

OUTDX，AL；写入命令寄存器

MOVDX，305H；1号计数器数据口

INAL，DX；读1号计数器的当前计数值

CMPAL，0FFH；比较

JNEL；非全“1”，再读

HLT；是全“1”，暂停

192读当前计数值在事件计数器的应用中，需要读出计数§10.2.68253初始化编程

初始化编程的具体步骤为：1.

写入计数器的控制字，规定其工作方式等；2.

写入计数初值。若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写高8位，则写入的是计数值的高8位，低8位自动置0；若规定写16位计数值，则分两次写入，先写的必是低8位，后写的必是高8位。

20§10.2.68253初始化编程初始化编程的具体步骤例10.1：某微机系统中8253的端口地址为40H~43H，要求计数器0工作在方式0，计数初值为FFH，按二进制计数；计数器1工作在方式2，计数初值为1000，按BCD码计数。试写出初始化程序段。

21例10.1：某微机系统中8253的端口地址为40H~43H，

解：1．按要求找出所用计数器的控制字计数器0的控制字：

选计数器0只写低8位

选工作方式0二进制计数计数器1的控制字：

选计数器1只写高8位

选工作方式2BCD计数

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

例10.1：22解：0001000001100例10.1：2．初始化程序段MOVAL，10H；写通道0控制字OUT43H，ALMOVAL，0FFH；写通道0计数初值OUT40H，ALMOVAL，65H；写通道1控制字OUT43H，ALMOVAL，10H；写通道1计数初值OUT41H，AL23例10.1：2．初始化程序段23例10.2：

设8253端口地址为FFF0H~FFF3H，要求计数器2工作在方式5，二进制计数，初值为F03FH。试按上述要求完成8253的初始化。解：1．控制字选计数器2写低8位

选工作方式5二进制计数再写高8位

24例10.2：设8253端口地址为FFF0H~FFF3H，要例10.2：2．初始化程序段

MOV DX，0FFF3H；DX指向控制端口

MOV AL，0BAH；写控制字

OUTDX，AL MOVDX，0FFF2H ；DX指向通道2

MOV AL，3FH；写初值低8全

OUTDX，AL MOV AL，0F0H；写初值高8位

OUTDX，AL25例10.2：2．初始化程序段25§10.2.78253工作方式8253作为一个可编程的定时/计数器，可以编程选择6种不同的工作方式，不论哪种工作方式，都会遵守下面几条基本原则：控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态（高电平或者低电平）。初值写入以后，要经过一个时钟上升沿和一个时钟下降沿，计数执行部件才开始计数。

26§10.2.78253工作方式8253作为一个可编程的定8253工作方式通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，门控信号GATE被采样。对于一种给定的工作方式，门控信号的触发方式有具体规定，即或者用电平触发，或者用边沿触发。方式0、4中，门控信号为电平触发；方式1、5中，门控信号为上升沿触发；方式2、3中，既可用电平触发，也可用上升沿触发。在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数。0是计数器所能容纳的最大值，因为用二进制计数时，16位计数器中，0相当于216，用BCD码计数时，0相当于104。278253工作方式通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，门控信号GA8253工作方式工作方式及其特点8253中有三个独立的计数器，每个计数器都可编程选择六种工作方式之一。区别这六种工作方式主要从三个方面：其一是他们的输出波形不同；其二是启动计数器的触发方式不同；其三是计数过程中门控信号对计数操作的影响不同。288253工作方式工作方式及其特点281.方式0

--计数结束产生中断

图3.48253的0方式时序波形n=5n=5CLKOUTWRWRGATEOUTWROUT

①

②

③

543210543210n=998n=443210图10.4方式0输出波形图291.方式0--计数结束产生中断图3.48253的0方式方式0方式0有如下3个特点:

当向计数器写完计数值后，开始计数，计数一旦开始，输出端OUT就变成低电平，并在计数过程中一直保持低电平，当计数器减到零时，OUT立即变成高电平。门控信号GATE为高电平时，计数器工作；当GATE为低电平时，计数器停止了工作，其计数值保持不变。如果门控信号GATE再次变高时，计数器从中止处继续计数。在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器将按新写入的计数初值重新工作。30方式0方式0有如下3个特点:30例1：使计数器T1工作在方式0，进行16位二进制计数，计数初值的高低字节分别为BYTEH和BYTEL。 (设8253的端口地址为304H～307H）

其初始化程序段为:

MOVDX,307H；命令口

MOVAL，01110000B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，305H；T1数据口

MOVAL，BYTEL；计数值低字节

OUTDX，ALMOVAL，BYTEH；计数值高字节

OUTDX，AL31例1：使计数器T1工作在方式0，进行16位二进制计数，计数2.方式1—可重触发的单稳态触发器图10.5方式1输出波形图322.方式1—可重触发的单稳态触发器图10.5方式1输出波形情况一：写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；门控信号GATE有效，才开始工作，使输出OUT变成低电平；直到计数器值减到零后，输出才变高电平。

情况二：在计数器工作期间，当GATE又出现一个上升沿时，计数器重新装入原计数初值并重新开始计数。

情况三：

如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的计数初值开始工作。方式1说明33情况一：方式1说明33例2：使计数器T2

工作在方式1，进行8位二进制计数，并设计数初值的低8位为BYTEL。

(设8253的端口地址为304H～307H）其初始化程序段为

MOVDX，307H；命令口

MOVAL，10010010B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，306H；T2数据口

MOVAL，BYTEL；低8位计数值

OUTDX，AL34例2：使计数器T2工作在方式1，进行8位二进制计数，并设3.方式2

—分频器方式2是一种自动装计数初值的N分频器。图10.6方式2输出波形图353.方式2—分频器方式2是一种自动装计数初值的N分频器。图例3：使计数器T0工作在方式2，进行16位二进制计数。(设8253的端口地址为304H～307H）

其初始化程序段为

MOVDX，307H；命令口

MOVAL，00110100B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，304H；T0数据口

MOVAL，BYTEL；低8位计数值

OUTDX，ALMOVAL，BYTE；高8位计数值

OUTDX，AL36例3：使计数器T0工作在方式2，进行16位二进制计数。4.方式3—方波发生器方式3与方式2基本相同，也具有自动装入时间常数（计数初值）的功能。图10.7方式3输出波形图374.方式3—方波发生器方式3与方式2基本相同，也具有自动装入方式3与方式2的不同之处在于：

（1）工作在方式3，引脚OUT输出的不是一个时钟周期的负脉冲，而是占空比为1：1或近似1：1的方波；当计数初值为偶数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数过程中为低电平。（2）由于方式3输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初值的功能，因此，8253一旦计数开始，就会在输出端OUT输出连续不断的方波。38方式3与方式2的不同之处在于：385.方式4—软件触发的选通信号发生器图10.8方式4输出波形图395.方式4—软件触发的选通信号发生器图10.8方式4输出波例4：使计数器T1工作于方式4，进行8位二进制计数，并且只装入高8位计数值。(设8253的端口地址为304H～307H）

其初始化程序段为：

MOVDX，307H；命令口

MOVAL，00110100B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，304H；T2数据口

MOVAL，BYTEL；低8位计数值

OUTDX，AL40例4：使计数器T1工作于方式4，进行8位二进制计数，并且只装6.方式5—硬件触发的选通信号发生器图10.9方式5输出波形图416.方式5—硬件触发的选通信号发生器图10.9方式5输出波方式5方式5工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。1）在方式5工作方式下，当写入计数初值后，计数器并不立即开始计数，而要由门控信号的上升沿启动计数。2）在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上升沿，计数器将从原装入的计数初值重新计数。42方式5方式5工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。46种工作方式的比较（参见表10.3～10.6)

方式2（分频器）和方式3（方波发生器），这两种方式共同的特点是具有自动再加载功能（装入）能力。二者的区别在于：方式2在计数过程中输出高电平，而在每当减1至0时输出宽度为1个TCLK的负脉冲。方式3是在计数过程中，OUT的信号是占空比为1:1的方波或近似方波。方式4（软件触发单脉冲）和方式5（硬件触发单脉冲）。这两种方式的OUT输出波形相同，两者的区别是计数启动的触发信号不同，前者由写信号启动计数，后者由GATE信号的上升沿启动计数）。方式0（门控单稳）和方式1（门控单稳），这

两种方式的输出波形类似。436种工作方式的比较（参见表10.3～10.6)方式2（分各种工作方式的输出波形方式0方式1方式2方式3方式4方式50N0N0N0/N110NN/2

N/20/N0N01N01N0144各种工作方式的输出波形方式0方式1方式2方式3方式8253工作方式例：设8253的计数器0，工作在方式1，计数初值为2050；计数器1，工作在方式2，计数初值为3000；计数器2，工作在方式3，计数初值为1000。如果三个计数器的GATE都接高电平，三个计数器的CLK都接2MHz时钟信号，试画出OUT0、OUT1、OUT2的输出波形。458253工作方式例：设8253的计数器0，工作在方式1，计数例：分析：计数器0工作在方式1，即可编程的单脉冲方式。这种方式下，计数的启动必须由外部门控脉冲GATE控制。因为GATE接了高电平，当方式控制字写入后OUT0变高，计数器无法启动，所以OUT0输出高电平。计数器1工作在方式2，即分频器的方式。输出波形的频率f=2MHz/3000=666.7HZ，其周期为1.5ms，输出负脉冲的宽度等于CLK的周期为0.5µs。(1/666.7≈0.00151/2000000=0.0000005)计数器2工作在方式3，即方波发生器的方式。输出频率f=2MHz/1000=2000Hz的对称方波。46例：分析：46三个OUT的输出波形如下：47三个OUT的输出波形如下：47§11.2.88253应用举例

例10.3：IBM-PC/XT微机的某扩展板上使用一片8253，其端口地址为200H~203H。要求从定时器0的输出端OUT0得到500Hz的方波信号，从定时器1的输出端OUT1得到50Hz的连续单拍负脉冲信号。已知系统提供的计数脉冲频率为250KHz，其硬件连接见图10.10。试编写初始化此8253的程序段。

48§11.2.88253应用举例例10.3：IBM-PC图10.10例10.3的硬件连接图

49图10.10例10.3的硬件连接图49例10.3解：1．确定工作方式定时器1工作在方式2。2．计算计数初值 计数初值=分频系数=fclk/fout

定时器0：

N=fclk0/fout0=250000/500=500化为十六进制为01F4H。定时器1：N=fclk1/fout1=500/50=10化成16进制为0AH。

50例10.3解：50例10.33．确定控制字定时器0：定时器1：

51例10.33．确定控制字514．初始化程序段MOVDX，203H；写定时器0控制字MOVAL，36HOUTDX，ALMOVDX，200H；写定时器0计数初值低8位MOCAL，0F4HOUTDX，ALMOVAL，01H；写定时器0计数初值高8位OUTDX，ALMOVDX，203H；写定时器1控制字MOVAL，54HOUTDX，ALMOVDX，201H；写定时器1计数初值MOVAL，0AHOUTDX，AL524．初始化程序段52例10.4：某IBMPC/XT应用系统中，当某一外部事件发生时（给出一高电平信号），1秒钟后向主机申请中断。若用8253实现此延迟，试设计硬件连接图并对8253进行初始化。设8253的端口地址为40H~43H。

53例10.4：某IBMPC/XT应用系统中，当某一外部事件图10.11例10.4硬件连接图

54图10.11例10.4硬件连接图54例10.4：解：

1．确定工作方式

题目要求，OUT0输出的是连续方波，故定时器0工作在方式3，而OUT1端输出连续单拍负脉冲，那么，定时器1必须工作在方式2。2．计算计数初值

若8253的定时器工作在方式2或方式3，实际上相当于分频器，即OUT端的输出信号频率是由CLK端的信号频率经定时器分频得到的，而分频系数就是从计数初值开始减到1时所计得的时钟周期数。那么，计数初值N就是定时器的分频系数所对应的数字。也就是说，存在如下关系式：

计数初值=分频系数=fclk/fout55例10.4：解：1．确定工作方式55例10.4：定时器0：

N=fclk0/fout0=250000/500=500

化为十六进制为01F4H。定时器1：

N=fclk1/fout1=500/50=10

化成16进制为0AH。56例10.4：定时器0：563．确定控制字定时器0：控制字为36H

00110110选定时器0行写低8位

选工作方式3二进制计数

后写高8位

定时器1：控制字为54H

01010100选定时器1只写低8位

选工作方式2二进制计数

573．确定控制字定时器0：控制字为36H0014．初始化程序段MOV DX，203H；写定时器0控制字MOV AL，36HOUTDX，ALMOV DX，200H；写定时器0计数初值低8位MOV AL，F4HOUT DX，ALMOV AL，01H；写定时器0计数初值高8位OUT DX，ALMOVDX，203H；写定时器1控制字MOV AL，54HOUT DX，ALMOVDX，201H；写定时器1计数初值MOVAL，0AHOUT DX，AL584．初始化程序段58§10.38253在微机系统中的应用

§10.3.1IBMPC/XT系统板上的8253-5

定时器/计数器8253-5其原理与8253相同 三个通道的计数脉冲均为1.19MHz

计数器0：用于产生实时时钟信号计数器1：用于产生动态存储器刷新的地址更新信号计数器2：产生扬生器的发音驱动信号59§10.38253在微机系统中的应用§10.3.1§10.3.2IBMPC/XT中的扬声器接口

图10.12

IBMPC/XT系统中的扬声器接口电路

60§10.3.2IBMPC/XT中的扬声器接口图10IBMPC/XT中的扬声器接口例如，要使IBMPC/XT系统中的扬声器发出600Hz的声音，相应的程序段为：INAL,61H；读8255A-5的端口BORAL,3OUT61H,AL；将PB0和PB1置1，打开通道2的门，接通扬声器MOVAL,10110111BOUT43H,AL；置通道2工作在方式3，先写低8位后写高8位， BCD计数MOVAX,1989；计数初值=1.19MH/600Hz=1989OUT42H,AL；写初值低8位MOVAL,AH

OUT42H,AL；写初值高8位

61IBMPC/XT中的扬声器接口例如，要使IBMPC/第10章定时/计数技术及接口§10.1定时/计数技术概述

§10.2可编程定时器/计数器8253/8254§10.38253在微机系统中的应用62第10章定时/计数技术及接口§10.1定时/计数技术概§10.1定时/计数技术概述

§10.1.1

系统的时间基准

计算机为什么需要时间基准？第一，计算机系统本身需要一个时间基准，以保证计算机在确定时刻完成规定动作。第二，用计算机构成的测控系统常被要求能提供一些定时和计数的功能等。计算机系统的时间基准：主时钟频率（简称主频）

63§10.1定时/计数技术概述§10.1.1系统的时间1.软件定时

软件定时：让CPU执行一段具有固定延时时间的循环程序来实现的延时。是实现系统定时或延时控制的最简单的方法。优点：不需要外加硬件电路且定时精确。缺点：定时时间越长，CPU的开销越大，而且不能响应中断，否则定时就不准确了。§10.1.2系统定时分类641.软件定时§10.1.2系统定时分类3系统定时分类2.硬件定时硬件定时—由硬件电路来实现的定时 优点—减轻CPU的负担，使得在定时期间CPU能做其它工作。

不可编程的硬件定时—555时基电路缺点：不易修改定时参数，时间长了会老化。可编程硬件定时—8253定时/计数器优点：定时参数和工作方式又可由软件来控制，定时过程不需要CPU干预。65系统定时分类2.硬件定时4§10.2可编程定时器/计数器8253/8254

§10.2.18253主要特性

①

单一正5V电源，NMOS工艺制成。②

片内具有3个独立的16位减法计数器（或称计数通道）。③

计数频率为0~2MHz。④

两种计数方式：即二进制或BCD方式计数。⑤

六种工作方式，既可对系统时钟脉冲计数实现定时，又可对外部事件进行计数。⑥

可由软件或硬件控制开始计数或停止计数。

66§10.2可编程定时器/计数器8253/8254§10§10.2.28253内部结构

67§10.2.28253内部结构68253内部结构1.数据总线缓冲器：数据总线缓冲器是一个三态，双向8位寄存器，用于将8253与系统总线D0～D7相连。CPU通过数据总线缓冲器向8253写入数据、命令或从数据总线缓冲器读取数据和状态信息。数据缓冲器有三个基本功能：向8253写入确定8253工作方式的命令；向计数寄存器装入初值；读出计数器的初值或当前值。688253内部结构1.数据总线缓冲器：78253内部结构2.读/写逻辑读/写逻辑由CPU发来的读、写信号和地址信号，选择读出或写入寄存器，并且确定数据传输的方向：是读出还是写入。3.控制字寄存器控制字寄存器接受CPU送来的控制字。这个控制字用来选择计数器及相应的工作方式。控制字寄存器只能写入，不能读出。698253内部结构2.读/写逻辑88253内部结构4.计数器8253有三个独立的计数通道每个通道的内部结构完全相同，均由16位的计数单元（减1计数器）16位初值寄存器（只写）16位输出锁存器组成控制单元—控制该计数器的工作方式

708253内部结构4.计数器9图10.2计数器的内部逻辑

71图10.2计数器的内部逻辑108253内部结构计数初值寄存器（16位）：用于存放计数初值（定时常数、分频系数），最大计数值为65536（64KB）。在初始化时同时一起装入的，计数初值寄存器的计数初值，在计数器计数过程中保持不变。

计数单元（16位）：用于进行减1计数操作，每来一个时钟脉冲，它就作减1运算，直至将计数初值减为零。当前计数值锁存器（16位）：用于锁存减1计数器的内容，以供读出和查询。728253内部结构计数初值寄存器（16位）：用于存放计数初值8253内部结构初始化时首先向计数通道装入计数初值，送入计数初值寄存器然后送到计数单元（减1计数器）。计数启动后（GATE允许），在时钟脉冲CLK作用下，计数单元进行减1计数，直到计数值减到0，输出OUT时，计数结束。计数初值寄存器的内容在计数过程中保持不变。738253内部结构初始化时12§10.2.38253外部特性

8253的引脚图74§10.2.38253外部特性8253的引脚图138253外部特性8253的引脚分为两部分：1.与CPU连接的引脚D7~D0：数据线，双向，三态：写信号：读信号A1、A0：地址线，用于寻址8253内部的4个端口：片选信号758253外部特性8253的引脚分为两部分：14表10.18253端口操作中各信号组合所实现的功能

76表10.18253端口操作中各信号组合所实现的功能18253外部特性2.与外设的接口引脚

CLK0~2：计数时钟，输入。用于输入定时脉冲或计数脉冲信号。GATE0~2：门控信号，输入。用于外部控制计数器的启动计数和停止计数的操作。OUT0~2：计数输出端。当计数器从初值开始完成计数操作时，OUT引脚上输出相应的信号.

778253外部特性2.与外设的接口引脚16§10.2.48253方式控制字（CW）

8253控制字的格式如右所示：

D7D6D5D4D3D2D1D00=二进制1=二—十进制工作方式选择000=方式0001=方式1X10=方式2X11=方式3100=方式4101=方式5通道控制字寻址00=通道0控制寄存器01=通道1控制寄存器10=通道2控制寄存器11=不用读写操作00=锁定当前计数值01=读/写计数器低8位10=读写计数器高8位11=先读/写计数器低8位再读/写计数器高8位

78§10.2.48253方式控制字（CW）8253控制字

例：选择2号计数器，工作在方式3，计数初值为533H（2个字节），采用二进制计数。其初始化程序段为:

(设8253的端口地址为304H～307H）MOVDX，307H；命令口

MOVAL，10110110B

；2号计数器的初始化命令字

OUTDX，AL；写入命令寄存器

MOVDX，306H；2号计数器数据口

MOVAX，533H；计数初值

OUTDX，AL；选送低字节到2号计数器

MOVAL，AH；取高字节送ALOUTDX，AL；后送高字节到2号计数器方波发生器1初始化编程举例79例：选择2号计数器，工作在方式3，计数初值为2读当前计数值在事件计数器的应用中，需要读出计数过程中的当前计数值，以便根据这个值做计数判断。

例：要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否是全“1”（假定计数值只有低8位），其程序段为

MOVDX,307H；命令口L：MOVAL，01000000B

；1号计数器的锁存命令

OUTDX，AL；写入命令寄存器

MOVDX，305H；1号计数器数据口

INAL，DX；读1号计数器的当前计数值

CMPAL，0FFH；比较

JNEL；非全“1”，再读

HLT；是全“1”，暂停

802读当前计数值在事件计数器的应用中，需要读出计数§10.2.68253初始化编程

初始化编程的具体步骤为：1.

写入计数器的控制字，规定其工作方式等；2.

写入计数初值。若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写高8位，则写入的是计数值的高8位，低8位自动置0；若规定写16位计数值，则分两次写入，先写的必是低8位，后写的必是高8位。

81§10.2.68253初始化编程初始化编程的具体步骤例10.1：某微机系统中8253的端口地址为40H~43H，要求计数器0工作在方式0，计数初值为FFH，按二进制计数；计数器1工作在方式2，计数初值为1000，按BCD码计数。试写出初始化程序段。

82例10.1：某微机系统中8253的端口地址为40H~43H，

解：1．按要求找出所用计数器的控制字计数器0的控制字：

选计数器0只写低8位

选工作方式0二进制计数计数器1的控制字：

选计数器1只写高8位

选工作方式2BCD计数

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

例10.1：83解：0001000001100例10.1：2．初始化程序段MOVAL，10H；写通道0控制字OUT43H，ALMOVAL，0FFH；写通道0计数初值OUT40H，ALMOVAL，65H；写通道1控制字OUT43H，ALMOVAL，10H；写通道1计数初值OUT41H，AL84例10.1：2．初始化程序段23例10.2：

设8253端口地址为FFF0H~FFF3H，要求计数器2工作在方式5，二进制计数，初值为F03FH。试按上述要求完成8253的初始化。解：1．控制字选计数器2写低8位

选工作方式5二进制计数再写高8位

85例10.2：设8253端口地址为FFF0H~FFF3H，要例10.2：2．初始化程序段

MOV DX，0FFF3H；DX指向控制端口

MOV AL，0BAH；写控制字

OUTDX，AL MOVDX，0FFF2H ；DX指向通道2

MOV AL，3FH；写初值低8全

OUTDX，AL MOV AL，0F0H；写初值高8位

OUTDX，AL86例10.2：2．初始化程序段25§10.2.78253工作方式8253作为一个可编程的定时/计数器，可以编程选择6种不同的工作方式，不论哪种工作方式，都会遵守下面几条基本原则：控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态（高电平或者低电平）。初值写入以后，要经过一个时钟上升沿和一个时钟下降沿，计数执行部件才开始计数。

87§10.2.78253工作方式8253作为一个可编程的定8253工作方式通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，门控信号GATE被采样。对于一种给定的工作方式，门控信号的触发方式有具体规定，即或者用电平触发，或者用边沿触发。方式0、4中，门控信号为电平触发；方式1、5中，门控信号为上升沿触发；方式2、3中，既可用电平触发，也可用上升沿触发。在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数。0是计数器所能容纳的最大值，因为用二进制计数时，16位计数器中，0相当于216，用BCD码计数时，0相当于104。888253工作方式通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，门控信号GA8253工作方式工作方式及其特点8253中有三个独立的计数器，每个计数器都可编程选择六种工作方式之一。区别这六种工作方式主要从三个方面：其一是他们的输出波形不同；其二是启动计数器的触发方式不同；其三是计数过程中门控信号对计数操作的影响不同。898253工作方式工作方式及其特点281.方式0

--计数结束产生中断

图3.48253的0方式时序波形n=5n=5CLKOUTWRWRGATEOUTWROUT

①

②

③

543210543210n=998n=443210图10.4方式0输出波形图901.方式0--计数结束产生中断图3.48253的0方式方式0方式0有如下3个特点:

当向计数器写完计数值后，开始计数，计数一旦开始，输出端OUT就变成低电平，并在计数过程中一直保持低电平，当计数器减到零时，OUT立即变成高电平。门控信号GATE为高电平时，计数器工作；当GATE为低电平时，计数器停止了工作，其计数值保持不变。如果门控信号GATE再次变高时，计数器从中止处继续计数。在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器将按新写入的计数初值重新工作。91方式0方式0有如下3个特点:30例1：使计数器T1工作在方式0，进行16位二进制计数，计数初值的高低字节分别为BYTEH和BYTEL。 (设8253的端口地址为304H～307H）

其初始化程序段为:

MOVDX,307H；命令口

MOVAL，01110000B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，305H；T1数据口

MOVAL，BYTEL；计数值低字节

OUTDX，ALMOVAL，BYTEH；计数值高字节

OUTDX，AL92例1：使计数器T1工作在方式0，进行16位二进制计数，计数2.方式1—可重触发的单稳态触发器图10.5方式1输出波形图932.方式1—可重触发的单稳态触发器图10.5方式1输出波形情况一：写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；门控信号GATE有效，才开始工作，使输出OUT变成低电平；直到计数器值减到零后，输出才变高电平。

情况二：在计数器工作期间，当GATE又出现一个上升沿时，计数器重新装入原计数初值并重新开始计数。

情况三：

如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的计数初值开始工作。方式1说明94情况一：方式1说明33例2：使计数器T2

工作在方式1，进行8位二进制计数，并设计数初值的低8位为BYTEL。

(设8253的端口地址为304H～307H）其初始化程序段为

MOVDX，307H；命令口

MOVAL，10010010B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，306H；T2数据口

MOVAL，BYTEL；低8位计数值

OUTDX，AL95例2：使计数器T2工作在方式1，进行8位二进制计数，并设3.方式2

—分频器方式2是一种自动装计数初值的N分频器。图10.6方式2输出波形图963.方式2—分频器方式2是一种自动装计数初值的N分频器。图例3：使计数器T0工作在方式2，进行16位二进制计数。(设8253的端口地址为304H～307H）

其初始化程序段为

MOVDX，307H；命令口

MOVAL，00110100B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，304H；T0数据口

MOVAL，BYTEL；低8位计数值

OUTDX，ALMOVAL，BYTE；高8位计数值

OUTDX，AL97例3：使计数器T0工作在方式2，进行16位二进制计数。4.方式3—方波发生器方式3与方式2基本相同，也具有自动装入时间常数（计数初值）的功能。图10.7方式3输出波形图984.方式3—方波发生器方式3与方式2基本相同，也具有自动装入方式3与方式2的不同之处在于：

（1）工作在方式3，引脚OUT输出的不是一个时钟周期的负脉冲，而是占空比为1：1或近似1：1的方波；当计数初值为偶数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数过程中为低电平。（2）由于方式3输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初值的功能，因此，8253一旦计数开始，就会在输出端OUT输出连续不断的方波。99方式3与方式2的不同之处在于：385.方式4—软件触发的选通信号发生器图10.8方式4输出波形图1005.方式4—软件触发的选通信号发生器图10.8方式4输出波例4：使计数器T1工作于方式4，进行8位二进制计数，并且只装入高8位计数值。(设8253的端口地址为304H～307H）

其初始化程序段为：

MOVDX，307H；命令口

MOVAL，00110100B

；方式字

OUTDX，ALMOVDX，304H；T2数据口

MOVAL，BYTEL；低8位计数值

OUTDX，AL101例4：使计数器T1工作于方式4，进行8位二进制计数，并且只装6.方式5—硬件触发的选通信号发生器图10.9方式5输出波形图1026.方式5—硬件触发的选通信号发生器图10.9方式5输出波方式5方式5工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。1）在方式5工作方式下，当写入计数初值后，计数器并不立即开始计数，而要由门控信号的上升沿启动计数。2）在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上升沿，计数器将从原装入的计数初值重新计数。103方式5方式5工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。46种工作方式的比较（参见表10.3～10.6)

方式2（分频器）和方式3（方波发生器），这两种方式共同的特点是具有自动再加载功能（装入）能力。二者的区别在于：方式2在计数过程中输出高电平，而在每当减1至0时输出宽度为1个TCLK的负脉冲。方式3是在计数过程中，OUT的信号是占空比为1:1的方波或近似方波。方式4（软件触发单脉冲）和方式5（硬件触发单脉冲）。这两种方式的OUT输出波形相同，两者的区别是计数启动的触发信号不同，前者由写信号启动计数，后者由GATE信号的上升沿启动计数）。方式0（门控单稳）和方式1（门控单稳），这

两种方式的输出波形类似。1046种工作方式的比较（参见表10.3～10.6)方式2（分各种工作方式的输出波形方式0方式1方式2方式3方式4方式50N0N0N0/N110NN/2

N/20/N0N01N01N01105各种工作方式的输出波形方式0方式1方式2方式3方式8253工作方式例：设8253的计数器0，工作在方式1，计数初值为2050；计数器1，工作在方式2，计数初值为3000；计数器2，工作在方式3，计数初值为1000。如果三个计数器的GATE都接高电平，三个计数器的CLK都接2MHz时钟信号，试画出OUT0、OUT1、OUT2的输出波形。1068253工作方式例：设8253的计数器0，工作在方式1，计数例：分析：计数器0工作在方式1，即可编程的单脉冲方式。这种方式下，计数的启动必须由外部门控脉冲GATE控制。因为GATE接了高电平，当方式控制字写入后OUT0变高，计数器无法启动，所以OUT0输出高电平。计数器1工作在方式2，即分频器的方式。输出波形的频率f=2MHz/3000=666.7HZ，其周期为1.5ms，输出负脉冲的宽度等于CLK的周期为0.5µs。(1/666.7≈0.00151/2000000=0.0000005)计数器2工作在方式3，即方波发生器的方式。输出频率f=2MHz/1000=2000Hz的对称方波。107例：分析：46三个OUT的输出波形如下：108三个OUT的输出波形如下：47§11.2.88253应用举例

例10.3：IBM-PC/XT微机的某扩展板上使用一片8253，其端口地址为200H~203H。要求从定时器0的输出端OUT0得到500Hz的方波信号，从定时器1的输出端OUT1得到50Hz的连续单拍负脉冲信号。已知系统提供的计数脉冲频率为250KHz，其硬件连接见图10.10。试编写初始化此8253的程序段。

109§11.2.88253应用举例例10.3：IBM-PC图10.10例10.3的硬件连接图

110图10.10例10.3的硬件连接图49例10.3解：1．确定工作方式定时器1工作在方式2。2．计算计数初值 计数初值=分频系数=fclk/fout

定时器0：

N=fclk0/fout0=250000/500=500化为十六进制为01F4H。定时器1：N=fclk1/fout1=500/50=10