第八章-可编程计数器定时器8253及其应用(车辆)

定时与计数器的概念

定时器：在时钟信号作用下，进行定时的减“1”计数，定时时间到（减“1”计数回零），从输出端输出周期均匀、频率恒定的脉冲信号。由上述可知，定时器强调的是精确的时间。定时举例：

①一天24小时的计时，称为日时钟。②在监测系统中，对被测点的定时取样。③在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。④在微机控制系统中，控制某工序定时启动。2/2/20231第8章可编程计数器定时器8253及其应用在计算机系统中往往需要实现定时、延时控制，或对外部事件进行计数等功能。常用下列方法实现：

软件定时不可编程硬件定时可编程硬件定时2/2/20232

1、软件定时：利用微处理器执行一个延时程序段实现。通用性、灵活性好，不需硬件；但在定时过程中，占用CPU的时间资源。

2、不可编程硬件定时：采用分频器、单稳电路或简易定时电路等硬件控制定时时间。通用性、灵活性差，其电路参数决定后，无法改变定时时间。但不占用CPU的时间。

3、可编程硬件定时：软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路。通用、灵活，可以和CPU同步工作，通过输入控制字和时间常数，可以灵活修改其定时时间；可工作在计数或定时的不同工作方式下。2/2/202338253是一种常用的可编程定时/计数芯片。

3个独立的16位计数器通道每个计数器有6种工作方式按二进制或十进制（BCD码）计数要求：了解8253的主要外部引脚及功能；了解8253的6种工作方式及控制字；重点掌握8253的寻址、连接及初始化。2/2/20234可编程定时器8253引脚图D0～D7：双向数据线，用以传送数据和控制字。：片选信号，低电平有效。：读控制信号，低电平有效。：写控制信号，低电平有效。18253外部引脚和内部结构‘2/2/20235A0、A1：8253内部计数器和控制寄存器的编码选择信号。

A1A0

端口选择

00通道0（0号计数器）

01通道1（1号计数器）

10通道2（2号计数器）

11控制字寄存器CLK0~2：每个计数器的时钟输入端。每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1。GATE0~2：门控信号，计数器的控制输入信号，用来控制计数器的工作。可分成电平控制和上升沿控制两种类型。OUT0~2

：计数器输出信号，用来产生不同方式工作时的输出波形。一次计数过程结束，产生一个输出信号。2/2/20236①数据总线缓冲器。它是一个三态、双向8位寄存器，用于将8253与系统数据总线D0～D7相连。②读/写逻辑。③控制命令寄存器。它接受CPU送来的控制字。④计数器。8253有3个独立的计数器（计数通道），其内部结构完全相同.定时器/计数器的内部结构：8253CLKGATEOUT2/2/20237可编程定时器8253内部结构框图2/2/20238

可编程定时器8253的控制字格式如图8-3所示。8253的控制字D0用来定义用户所使用的计数值是二进制数还是BCD数。允许使用的二进制数为0000H～FFFFH，十进制数为0000～9999。当初始计数值为0000时，对应最大计数值。8253每个计数器都有自己的16位计数值寄存器。28253的控制字2/2/202398253控制寄存器的格式SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD1--计数值为BCD码格式0--计数值为二进制格式M2M1M0方式选择000方式0001方式1/10方式2/11方式3100方式4101方式500----对计数器进行锁存01----只读/写低8位字节10----只读/写高8位字节11----先读/写低8位字节,再读/写高8位字节.00----选计数器001----选计数器110----选计数器211----无意义2/2/202310（1）方式控制字：30H＝00110000B例1：（1）设置8253的计数器0为方式0工作，采用二进制计数，先低后高写入计数值。

（2）设置8253的计数器1为方式2工作，采用二进制计数，先低后高写入计数值。（2）方式控制字：74H＝01110100B2/2/202311例2：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2/2/202312

8253内部有3个相同的16位计数器，它们都能以6种方式工作，具体由方式控制字确定。

（1）方式0——计数结束产生中断（2）方式1——可重复触发的单稳态触发器

（3）方式2——频率发生器

（4）方式3——方波发生器

（5）方式4——软件触发选通信号发生器

（6）方式5——硬件触发选通信号发生器38253的工作方式2/2/2023138253具体工作在何种工作方式下，由方式控制字确定。只有熟悉每种工作方式的特点才能根据实际应用问题，选择正确的工作方式。每种工作方式的过程类似：⑴设定工作方式⑵设定计数初值〔⑶硬件启动〕⑷计数初值进入减1计数器⑸每输入一个时钟脉冲，计数器减1的计数过程⑹计数过程结束(309页例题)2/2/202314（1）方式0——计数结束产生中断计数器对CLK输入信号进行减法计数，每一个时钟周期计数器减1。当设定该方式后，计数器的输出OUT变低；当计数减到零————计数结束时，输出OUT变高。该输出信号可以作为中断请求信号来使用。门控信号GATE的作用：当GATE为高电平时，允许计数；若GATE为低电平，则禁止计数。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值重新工作。2/2/202315方式0计数结束中断①②④③⑤GATEOUTCLK

031244方式0WR①设定工作方式②设定计数初值③计数值送入计数器④计数过程⑤计数结束2/2/202316n=5CLKOUTWR①

5432108253的0方式时序波形WROUT③

n=998n=443210n=5WRGATEOUT②

543210442/2/202317（2）方式1——可重复触发的单稳态触发器情况一：（1）写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；（2）门控信号GATE上升沿开始启动计数，才开始工作，使输出OUT变成低电平；（3）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。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。2/2/202318方式1可重复触发的单稳态触发器①②⑤④⑥①设定工作方式②设定计数初值③③硬件启动④计数值送入计数器⑤计数过程⑥计数结束GATEOUTCLK

031244方式1WR2/2/2023198253的1方式时序波形n=3WR③n=2OUT

3210210GATEn=4CLKGATEWROUT①

43210OUT②

4321GATE402/2/202320（3）方式2——频率发生器（分频器）

装入初值后开始计数。减到1时OUT输出一个负脉冲，宽度为一个时钟周期，自动装入时间常数重新计数。03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR2/2/202321方式3工作方式与方式2基本相同，也具有自动装入时间常数（计数初值）的功能，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。（4）方式3——方波发生器2/2/202322n=5CLKWROUT①

2n=42228253的3方式时序波形OUT②

WR32322/2/202323（5）方式4——软件触发选通信号发生器

设置此方式后，OUT变为高电平。一旦装入计数值，计

数立即开始。计数到0，OUT输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。只有GATE为高电平计数才进行，否则禁止计数。（6）方式5——硬件触发选通信号发生器

设置此方式后，OUT输出高电平。GATE的上升沿使计数开始。计数到0，OUT输出一个负脉冲。2/2/2023241）寻址8253占用4个接口地址，地址由、A0、A1来确定。配合RD、WR控制信号，可以实现对8253的各种读写操作。48253的寻址及连接2/2/202325图8253与8088系统总线的连接2）连接接口地址:FF04H～FF07H2/2/2023268253无复位引脚，上电后各寄存器的值不定，其工作方式也是随机的。使用前必须对其进行初始化。

（1）写入控制字：用于确定工作方式、指定初值的装入顺序及计数数制。

（2）写入计数初值：按控制字的要求向选定的计数器写入计数初值。

逐个对计数器进行初始化。先写所有计数器的方式字，再装入各计数器计数值。58253初始化及其应用2/2/202327一个计数器的初始化顺序另一种初始化编程顺序

2/2/202328程序段1如下：（假设端口地址40H、41H、42H、43H）MOVAL,36H;计数器0，双字节，方式3，二进制计数OUT43H,AL;写入控制寄存器MOVAL,0;计数初值0000HOUT40H,AL;写低字节OUT40H,AL;写高字节工作在方式3，在OUT0输出端可以获得对称方波。2/2/202329程序段2：MOVAL,54H;计数器1方式2,只写低字节,2进制计数OUT43H,AL;写入控制寄存器MOVAL,18H;将低字节计数值18H写入计数器1OUT41H,AL2/2/20