第10章 定时器／计数器

主讲教师：XXX系部：XXXXXXXX微型计算机原理及应用1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2§10.1定时/计数技术概述

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）

§10.1.1系统的时间基准31.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4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。5§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。

6§10.2.28253内部结构

78253内部结构8图10.2计数器的内部逻辑

9§10.2.38253外部特性

10表10.18253端口操作中各信号组合所实现的功能

11§10.2.48253方式控制字（CW）

128253计数通道结构13

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）

方波发生器1初始化编程举例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142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

15§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。

16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。

17

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10.1：18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，AL19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

20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，AL21§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。

228253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。238253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。248253工作方式258253工作方式举例26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/N0N01N01N0127§10.2.88253应用举例

28§10.2.88253应用举例

29§10.2.88253应用举例

30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。

31例10.33．确定控制字定时器0：定时器1：

324．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，AL33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。

34图10.11例10.4硬件连接图

35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/fout36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。373．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

38MOV 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