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第7章输入输出接口06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》2第7章输入输出接口主要内容:7.1I/O接口基础和传送方式7.2中断技术7.3定时器/计数器(8253/8254)7.4并行口8255A7.5A/D和D/A转换学时分配:18学时第三节

可编程定时/计数器8253movax,12hcalldisplayJmp1234h06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》47.3可编程定时/计数器8253掌握:引线功能及计数启动方法6种工作方式及其输出波形8253的使用:芯片与系统的连接芯片的初始化编程06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》5主要内容:7.3.18253/8254定时计数器7.3.28253编程7.3.38253在IBMPC系列机上的应用7.3.48253在扩充定时计数器的应用7.3.58253的应用7.3可编程定时/计数器8253学时分配:3学时06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》6定时/计数器的用途可以实现定时与计数两个功能,可用于系统时钟DRAM刷新定时定时采样实时控制脉冲的计数

。。。06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》7如何实现定时?软件方法:用一段程序实现延时利用程序循环延迟指定的时间缺点:CPU占用率?延时精度?兼容?硬件方法:定时/计数器电路利用脉冲计数在设定的时间输出定时信号●8253是一种硬件定时/计数器芯片06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》8定时器和计数器定时控制在微机系统中极为重要定时器由数字电路中的计数电路构成,通过记录高精度晶振脉冲信号的个数,输出准确的时间间隔;计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时,它主要反映脉冲的个数(进而获知外设的某种状态),常又称为计数器;06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》9定时功能的实现方法软件延时——利用微处理器执行一个延时程序段实现不可编程的硬件定时——采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间可编程的硬件定时——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06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》107.3.18253/8254定时计数器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8254是8253的改进型06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》11一、8253/8254的内部结构和引脚D7~D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT206二月2023中北大学《微机原理及接口技术》12内部结构及外部引线DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0IOWIOR片选信号06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》13内部结构及外部引线连接系统端的主要引线:D7~D0CSRDWRA1,A0

用于选择四个编址部件之一A1A0

选择00计数通道001计数通道110计数通道211控制寄存器06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》14内部结构及外部引线计数通道的主要引线(每通道均相同):CLKn

时钟脉冲输入,计数器的计时基准。GATEn

门控信号输入,控制计数器的启停。OUTn

计数器输出信号,不同工作方式下产生不同波形。(n=0~2)06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》158253的内部结构编址部件0编址部件1编址部件2编址部件306二月2023中北大学《微机原理及接口技术》16计数器结构示意图预置寄存器GATECLKOUT减1计数器输出锁存器06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》17计数器结构示意图计数初值存于预置寄存器;在计数过程中,减法计数器的值不断递减,而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时,锁定当前计数值06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》18计数器的3个引脚CLK时钟输入信号——在计数过程中,此引脚上每输入一个时钟信号(下降沿),计数器的计数值减1GATE门控输入信号——控制计数器工作,可分成电平控制和上升沿控制两种类型OUT计数器输出信号——当一次计数过程结束(计数值减为0),OUT引脚上将产生一个输出信号06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》19与处理器接口D0~D7数据线 A0~A1地址线RD*读信号 WR*写信号CS*片选信号CS*A1A0I/O地址读操作RD*写操作WR*00000101001140H41H42H43H读计数器0读计数器1读计数器2无操作写计数器0写计数器1写计数器2写控制字06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》20编程结构—程序员的观点计数器(3个)——包括控制寄存器——

存放控制命令字(只写)占用4个地址—3个计数器,1个控制寄存器16位初值寄存器16位计数寄存器(减法计数器)06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》21定时/计数的工作过程

1.设置8253的工作方式2.设置计数初值到初值寄存器

3.第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入计数寄存器4.以后每来一个CLK信号,计数寄存器减15.减到0时,OUT端输出一特殊波形的信号注:以上计数过程中还受到GATE信号的控制06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》22计数启动方式软件启动过程硬件启动过程GATE端保持为高电平写入计数初值后的第2个CLK脉冲的下降沿开始计数GATE端有一个上升沿对应CLK脉冲的下降沿开始计数程序指令启动————软件启动外部电路信号启动——硬件启动06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》23二、8253/8254的工作方式8253有6种工作方式,由方式控制字确定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每输入一个时钟计数器减1的计数过程⑹计数过程结束06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》24方式0计数结束中断①②⑤④⑥GATEOUTCLK

031244方式0WR①设定工作方式②设定计数初值④计数值送入计数器⑤计数过程⑥计数结束06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》25方式1可编程单稳脉冲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1WR06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》26方式2频率发生器(分频器)03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》27方式3方波发生器03124GATEOUTCLK

4方式3031240312403124WR06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》28方式4软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式42233310WR06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》29方式5硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式522333110WR06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》30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/N0N01N01N01讨论:计数开始的时刻06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》31计数开始的时刻需要注意:处理器写入8253的计数初值只是写入了预置寄存器,之后到来的第一个CLK输入脉冲(需先由低电平变高,再由高变低)才将预置寄存器的初值送到减1计数器。从第二个CLK信号的下降沿,计数器才真正开始减1计数。实验:计数开始的时刻06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》32三、8253/8254的编程8253加电后的工作方式不确定8253必须初始化编程,才能正常工作写入控制字写入计数初值读取计数值8254新增读回命令D7D6D5D4D3D2D1D006二月2023中北大学《微机原理及接口技术》331写入方式控制字计数器读写格式工作方式数制D7D6D5D4D3D2D1D000计数器001计数器110计数器211非法00计数器锁存命令01只读写低字节10只读写高字节11先读写低字节后读写高字节000方式0001方式1010方式2011方式3100方式4101方式50二进制1十进制控制字写入控制字I/O地址(A1A0=11)示例06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》342写入计数值选择二进制时计数值范围:0000H~FFFFH0000H是最大值,代表65536选择十进制(BCD码)计数值范围:0000~99990000代表最大值10000计数值写入计数器各自的I/O地址示例06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》353读取计数值对8位数据线,读取16位计数值需分两次计数在不断进行,应该将当前计数值先行锁存,然后读取:向控制字I/O地址:给8253写入锁存命令从计数器I/O地址:读取锁存的计数值读取计数值,要注意读写格式和计数数制06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》36[例1]

写出8253的初始化程序。其中,3个CLK频率均为2MHZ。1、计数器0在定时100s后产生中断请求;

2、计数器1用于产生周期为10s的对称方波;

3、计数器2每1ms产生一个负脉冲。编写8253的初始化程序。编程举例06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》37方法:先确定各个计数器的工作方式,再计算其计数器的初值。编程举例06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》38编程举例1.计数器0在定时100s后产生中断请求;编写8253的初始化程序。计数器0工作在方式0,初值为100s/0.5s=200,可以只写低8位,二进制计数。所以控制字为:00010000B=10HMOVDX,0FF07HMOVAL,10H;计数器0,只写计数值低8位,方式0,二进制计数OUTDX,ALMOVDX,0FF04HMOVAL,200;计数器0计数初值OUTDX,AL06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》39编程举例2.计数器1用于产生周期为10s的对称方波计数器1工作在方式3,初值为10s/0.5s=20,可以只写低8位,二进制计数。所以控制字为:01010110B=56HMOVDX,0FF07HMOVAL,56H

;计数器1,只写计数值低8位,方式3,二进制计数OUTDX,ALMOVDX,0FF05HMOVAL,20;计数器1的初值OUTDX,AL06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》40编程举例3.计数器2每1ms产生一个负脉冲。计数器2工作在方式2,初值为1ms/0.5s=2000,需要写16位,二进制计数。所以控制字为:10110100B=B4HMOVDX,0FF07HMOVAL,0B4H;计数器2,先写低8位再写高8位,方式2,二进制计数OUTDX,ALMOVDX,0FF06HMOVAX,2000;计数器2的初值OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》41START:MOVDX,0FF07H

MOVAL,10H

;计数器0,只写计数值低8位,方式0,二进制计数

OUTDX,AL

MOVAL,56H

;计数器1,只写计数值低8位,方式3,二进制计数

OUTDX,AL

MOVAL,0B4H;计数器2,先写高8位再写低8位,方式2,二进制计数

OUTDX,AL

编程举例06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》42

MOVDX,0FF04H

MOVAL,200

;计数器0计数初值

OUTDX,ALMOVDX,0FF05HMOVAL,20;计数器1的初值OUTDX,AL

MOVDX,0FF06H

MOVAX,2000

;计数器2的初值

OUTDX,AL

MOVAL,AH

OUTDX,AL06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》437.3.28253的控制字编程

[例2]某个8253的计数器0、1、2端口和控制端口地址依次是40H~43H;设置其中计数器0为方式0,采用二进制计数,先低后高写入计数值MOVAL,30H;方式控制字:30H=00

11

000

0BOUT43H,AL;写入控制端口:43H06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》448253的计数初值编程;设置计数器0采用二进制计数,写入计数初值:1024(=400H)MOVAX,1024

;计数初值:1024(=400H)

;写入计数器0地址:40HOUT40H,AL

;写入低字节计数初值MOVAL,AHOUT40H,AL

;写入高字节计数初值06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》458253/8254的I/O地址01000010010101001011001000010100110功能对计数器0设置计数初值CSRDA1A0WR对计数器1设置计数初值对计数器2设置计数初值设置控制字从计数器0读出计数值从计数器1读出计数值从计数器2读出计数值06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》467.3.58253的应用与系统的连接设置工作方式置计数初值编程06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》47与系统的连接示意图CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器高位地址A15-A28253共三组8253占用4个接口地址:

计数器0

计数器1

计数器2

控制寄存器(决定8253的基地址)06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》48初始化程序流程写控制字写计数值低8位写计数值高8位*非必须写入顺序:可按计数器分别写入控制字和初值。也可先写所有计数器控制字,再写入它们的初值06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》498253应用举例采用8253作定时/计数器,其接口地址为0120H~0123H。输入8253的时钟频率为2MHz。计数器0:每10ms输出1个CLK脉冲宽的负脉冲计数器1:产生10KHz的连续方波信号计数器2:启动计数5ms后OUT输出高电平。画线路连接图,并编写初始化程序。06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》508253应用举例(续)确定计数初值:CNT0:10ms/0.5us=20000CNT1:2MHz/10KHz=200CNT2:5ms/0.5us=10000确定控制字:

CNT0:方式2,16位计数值00110100CNT1:方式3,低8位计数值01010110CNT2:方式0,16位计数值1011000006二月2023中北大学《微机原理及接口技术》518253应用举例(续)CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2?线路连接图:06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》528253应用举例

初始化程序CNT0:MOVDX,0123HMOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,0120HMOVAX,20000OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALCNT1:……CNT2:……06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》538253小结包含3个16位计数器通道4个编址部件:CNT0/1/2和控制寄存器每个计数器通道工作前必须初始化:控制字和计数初值6种工作方式每种工作方式:启动方式、输出波形、是否可重复计数等各不相同06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》54结束语掌握定时/计数器8253的原理掌握定时/计数器8253的使用方法06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》55复习题(三):7.318253A的功能作用?有哪些工作方式?7.32当8253的输入信号*CS=0、*RD=1、*WR=0且A1=A0=1时,此8253执行的操作是

。7.33要产生对称方波,可考虑使用8253的方式

。7.348253内每个计数通道的计数过程均为()计数06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》56复习题题解(三):7.318253A的功能作用?有哪些工作方式?

8253A起着计数或定时的作用,提供可编程的三个16位定时/计数器通道。它有方式0到方式5共6种工作方式,分别是:计数结束中断方式,可编程单程方式,频率发生器,方波发生器,软件触发的选通信号,硬件触发的选通信号。06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》57复习题题解(三):7.32当8253的输入信号*CS=0、*RD=1、*WR=0且A1=A0=1时,此8253执行的操作是接收一个控制字

。7.33要产生对称方波,可考虑使用8253的方式

3(方波发生器)。

7.348253内每个计数通道的计数过程均为(减法)计数06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》58复习题(三):7.35若使用8253定时,CLK的频率为2MHz,那么一个计数器的最大定时时间为

,一个8253芯片共有

计数器:每个计数器有

工作方式。7.36若8253中某一个定时器的定时时间为50ms,而计数值为50000D,则输入时钟脉冲CLK的频率应为

。06二月2023中北大学《微机原理及接口技术》59复习题题解(三):7.35若使用8253定时,CLK的频率为2MHz,那么一个计数器的最大定时时间为

65536*0.5us=32768us

,一个8253芯片共有

3计数器:每个计数器有

6

工作方式。7.36若8253中某一个定时器的定时时间为50ms,而计数值为50000

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