微机接口技术-第4章 定时计数技术

第4章定时/计数技术

4.1基本概念一。定时/计数1.定时完成某一个时间段的设定，称为定时2.计数对事件个数的测量，称为计数3.定时和计数的关系定时的本质就是对均匀时间段（用脉冲周期表示）的计数。二。频率－－声音－－音乐对脉冲个数的计数和时间的测量，就能测出脉冲频率。数字录音过程中，采样脉冲的频率设定需要定时和计数技术

设定声音信号的频率（音调）和时长，就能获得音乐三。微机系统中的定时内部定时：指CPU各总线周期的时间基准或时序关系（设计CPU时设定的，固定的。用户不可更改的）外部定时：用户通过某种方法获得某一个时间段的定时。四。定时方法（指外部定时方法）软件定时：程序员利用程序执行产生等待延时优点：不需增加硬件设备，成本低缺点：增加CPU开销，时间随主机频率改变而改变（即定时程序通用性插）

硬件定时：通过通用的定时/计数器或单稳延时电路产生定时或延时。优点：定时时间精确，定时程序通用性好。不占用CPU资源，定时时间长，使用灵活。缺点：增加硬件成本4.2可编程定时/计数器8253/8254一。外部特性和内部逻辑1.外部特性D0-7数据信号线/RD/WR读写控制信号/CS芯片选择输入，用来选择芯片A1-0：地址输入，用来选择内部端口

01000010010101001011001000010100110计数初值装入计数器0写控制器寄存器读计数0读计数1读计数2A1A0CSRDWR操作功能计数初值装入计数器2计数初值装入计数器1表3-1

8253读/写操作逻辑与系统总线的连接方法。思考：按此连接方法，8253的四个内部端口地址分别是什么？

/CS

A1

A0

D0-7

/RD

/WR

/IOY2

XA1

XA0

XD7-0

/XIOR

/XIOW

译

码

器T0端口（8bit）8个读&写&/WR/RDD0-7A0-1/CS8个同时控制8个3态门内部选中线，用于选中1个存单元或IO端口外译

码

器/XIOW/XIORXA0-1XA5--98253芯片与系统总线连接及T0口读写控制原理图XD0-7I读出I写入/Y0/IOY2T1T2T3、TWT400010

000

00来自CPU中(AL)的数据执行OUT40H,AL指令，写8253T0端口的系统总线时序CLKXA9-0XREADYXD7-0XA9-5通过外部译码器选中8253芯片通过内部译码器选中T0口XA4-2没有使用，可以取任意值XXXT1T2T3、TWT4写8253T0端口时，8253内部信号时序图CLK/CS

来自CPU内部的(AL)D7-0（来自XD7-0）I写入（内部“写”与门输出）/Y0XA9-5来自外部译码器/IOY2,仅在T1-T4节拍生效，启动内部译码器XA1-0使内部译码器/Y0生效，仅在T1-T4节拍生效内部“写”与门仅在/XIOW和/Y0都为0时才输出1，只有在T2T3节拍，2个输入才同时为0，故仅T2t2拍才打开写开关2.内部逻辑OUT0OUT1GATE2数据总线缓冲器计数器

0＃计数器

1＃计数器

2＃读/写逻辑控制字寄存器内部总线D0~D7WRRDA0A1CSGNDVCCCLK0GATE0CLK1GATE1CLK2OUT2OUT0OUT1GATE2（1）.数据总线缓冲器：负责与CPU的接口，CPU通过数据总线缓冲器向8253写入控制字、计数初值，读取某一通道的计数值。D0～D7

与CPU的数据总线D0～D7相连。（2）.读/写逻辑：接收CPU发出的读、写信号和地址信号，负责对8253内部有关寄存器的读/写操作。（3）.控制字寄存器：接收CPU写入的控制字，只能写入，不能读出。（4）.三个计数器(0＃，1＃，2＃)

注意：可以直接读取计数初值，但不可以从减1计数器中读出当前值。要想读当前值，应该先发锁存命令把当前值锁入当前计数值锁存器，然后读出所存器的值。二。计数初值初值的设定为输入脉冲频率和输出脉冲的频率比值三。编程命令1.方式命令作用计数器选择(D7D6)数据读/写格式(D5D4)工作方式选择(D3D2D1)数制选择(D0)若D0＝0，则按二进制计数，计数范围0000H～0FFFFH，即1～65536。若D1＝1，则按BCD码计数，计数范围4位10进制数，即1～10000。D7D6D5D4D3D2D1D0计数器读/写格式工作方式数制0—二进制1—二―十进制（BCD）000方式0001方式110方式211方式3100方式4101方式500计数器锁存命令10只读/写高8位01只读/写低8位11首先写低8位然后写高8位00选择计数器001选择计数器110选择计数器211非法选择2.方式命令的格式2.8253计数过程中，读取当前计数值的方法(1).利用GATE信号使计数过程暂停。(2).写入控制字，令8253通道中的锁存器锁存当前计数值，再读取。例2。读0#计数器的当前值先锁存当前计数值Moval,0000XXXXBOut43H,al再读0#计数器的当前计数值锁存器Inal,40H四。工作方式

8253的每个计数通道有六种工作方式可供选择，完成定时，计数或脉冲发生器等多种功能。结合每种方式的工作时序波形图，注意以下几点：1.写入方式字后，OUT引脚信号的变化。2.启动计数器开始计数的触发方式。3.计数过程中，OUT引脚的输出波形。4.GATE信号的作用1.方式0(低电平输出，软触发)方式0计数：GATE高电平时，写入计数初值启动计数表示写入控制命令10表示写入计数初值4软件触发:指GATE=1时，CPU执行OUT指令后引起计数开始方式0时GATE信号的作用：GATE低电平电平期间计数暂停方式0时计数过程中重新写入计数值：触发重新计数自己学学看，应该没有问题吧2.方式1(低电平输出，硬触发)方式1正常计数：写入初值并不启动计数，GATE上跳沿触发计数硬件触发:外部硬件电路对GATE引脚送来一个上跳变时引起计数开始方式1时GATE信号的作用：计数期间，新的GATE上跳沿触发重新计数3.方式2(周期负脉冲输出，软触发)方式2正常计数：GATE高电平时，写入计数初值启动计数方式2时GATE的作用：GATE低电平电平期间计数暂停4.方式3(方波发生器)方式3计数值为偶数时的波形方式3计数值为奇数时的波形方式3GATE信号的作用:同于方式0方式3计数过程中改变计数值：同于方式2自己学学看，应该没有问题吧5.方式4(单次负脉冲输出)方式4启动计数：GATE=1时，写入初值就触发计数（同于方式0）方式4GATE信号的作用：GATE=1,计数；GATE=0,暂停。（同于方式0）方式4计数过程中改变计数值：同于方式2自己学学看，应该没有问题吧6.方式5(单次负脉冲方式，硬触发)

方式5启动计数：GATE上跳沿触发计数（同于方式1）OUTLSB=3WRCLKGATECW=1A3210FF3方式5时GATE信号的作用：计数过程中GATE新的上跳沿到来触发重新计数。同于方式1方式5时计数过程中改变计数值：同于方式1自己学学看，应该没有问题吧总结：（1）：输出信号：方式0,1计数期间输出低电平；方式2、3输出周期信号；方式4、5输出单个负脉冲（2）触发方式：方式0、2、3、4软触发，即GATE保持高电平，写入初值开始计数；计数期间GATE低电平计数暂停；重新写入初值触发重新计数。

方式1、5硬触发，即写入初值不能触发计数，必须等GATE上跳沿开始计数；计数期间新的GATE上跳沿触发重新计数；重新写入初值并不触发重新计数，必须等新的GATE上跳沿触发重新计数。4.38253应用举例可编程定时器/计数器8253可与各种微型计算机系统相连并构成完整的定时、计数或脉冲发生器。使用8253时，要先根据实际应用要求，设计一个包含8253的硬件逻辑电路或接口，再对8253进行初始化编程，只有初始化后8253才可以按要求正常工作。1.8253定时功能的应用例1：设某应用系统中，系统提供一个频率为10KHZ的时钟信号，要求每隔10ms完成一次扫描键盘的工作。为了提高CPU的工作效率，采用定时中断的方式进行键盘的扫描。（一）硬件设计：在系统中，采用8253定时器的通道0来实现这一要求。将8253芯片的CLK0接到系统的10KHZ时钟上，OUT0输出接到CPU的中断请求线上，8253口地址为10H~13H,所示。

CLK

0

10KH

Z

GATE

0

+5V

OUT

0

中断请求

信号

10

ms

10ms

XA1

XA0

DB

CS

8253

OUT

0

A

1

A

0

/RD

/WR

CLK

0

10KH

Z

GATE

0

+5V

OUT

0

中断请求

信号

10

ms

10ms

XD0-7

/XIOR

/XIOW

CS

8253

OUT

0

8253用于定时中断

A

1

A

0

译码器10H-13H

（二）．软件设计（1）选择工作方式由于系统每隔10ms完成一次动作，则扫描键盘的动作频率为100HZ，可选用方式2来实现。当8253定时器工作在方式2时，在写入控制字与计数初值后，定时器就启动工作，每到10ms时间到，即计数器减到1时，输出端OUT0输出一个CLK周期的低电平，向CPU申请中断，完成键盘扫描，同时按原设定值重新开始计数，实现了计数值的自动重装。（2）确定计数初值

已知fCLK0=10KHZ,则TCLK0=0.1ms。所以计数初值N＝TOUT0/TCLK0=10ms/0.1ms=100,即64H。（3）初始化编程根据以上要求，可确定8253通道0的方式控制字为00010100B，即14H。初始化程序段如下：MOV

AL，14H；通道0，写入初值低8位，高8位置0，；方式2，二进制计数。OUT

13H,AL ；写入方式到控制字寄存器MOV

AL，64HOUT

10H，AL ；写入计数初值低8位到通道02.8253计数功能的应用例2：通过PC机系统总线在外部扩展一片8253，利用其通道0记录外部事件的发生次数，每输入一个高脉冲表示事件发生一次。当事件发生100次后就向CPU提出中断请求（边沿触发），假设8253片选信号的I/O地址范围为200H~203H。(一)硬件设计（一）。硬件设计

/CSGATE0

A1OUT0

A0

D0-7

/RDCLK0

/WR

XA1

XA0

XD7-0

/XIOR

/XIOW

译码器

XA2-9

VCC

中断请求

外部事件脉冲

XA9

XA8

XA7

XA6

XA5

XA4

XA3

XA2

译码器:200H-203H，输出有效“选中”信号/Y

200H-203H/Y8253初始化程序段如下：MOV

DX，203H；设置方式控制字MOVAL，10H；设定为工作方式0，二进制，只写 ；低字节计数值OUT

DX，ALMOV

DX，200H；设置计数初值MOV

AL，64H；计数初值为100OUT

DX，AL（二）软件设计：根据要求，可