微机原理第8章8253及其应用课件

学习可编程接口芯片的方法可编程接口芯片从以下几个方面掌握：芯片的功能芯片的工作方式芯片的编程方法与CPU如何连接完成各种实际应用第八章可编程计数器/定时器8253及其应用了解8253的功能熟悉8253的工作方式掌握8253的编程方法掌握每种工作方式下GATE对OUT的影响学会使用8253计数和定时功能(P304)第八章计数器/定时器:通常按计数的实现方法可将计数器操作分为增量计数器和减量计数器两种。增量计数器是指当计数脉冲（事件）到来后，计数的计数值加“1”；减量计数器反之。增量计数器常用于对事件的累计，而减量计数常用于限量计数。增量计数关心的是当前计数的量，减量计数关心的是计数终到的时刻。在微机系统或微机应用系统，特别是控制系统中，经常有计数和计时的要求。如汽车里程表的公里计数，电话通话时间计时等。这些应用在计算机中的处理方法不外乎两种：软件方法和硬件方法。8.18253的工作原理 (P304)计数器/定时器的功能:对外部事件发生次数进行计数;

产生计算机系统需要的定时信号。计数和计时本质上是相同的，它们都是对一个输入脉冲进行计数。计数器的输入信号可以是随机信号，定时器的输入信号要求具有固定周期。计数器/定时器需要做到三个基本功能：可以设定工作方式、计数值可以控制何时开始计数，还可以暂停或重新写入计数值计数/计时结束时要有提示如果输入脉冲的频率一定，那么记录脉冲的个数与所需的时间是一一对应的关系。例如输入脉冲频率为2MHz，那么计数2106计时1秒。8253的工作原理 一个计数器/定时器的组成:控制字寄存器——决定工作模式（8位）状态寄存器——反映工作状态初值寄存器——计数的初值（16位）计数输出寄存器——当前计数值(16位)。计数器——执行计数操作，CPU不能访问。（16位）输入计数器脉冲门控信号输入端输出端8253的工作原理 计数器/定时器的组成:首先，CPU把控制字写入控制寄存器，计数初值写入初值寄存器；计数从初值开始，每当CLK脉冲信号出现一次，计数值在门控信号GATE控制下决定是否减1；当计数值减到0，从OUT端输出规定的信号；CLK信号出现时,计数器是否减1,由门控信号GATE控制。8253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号123456789101112242322212019181716151413D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDCLK1OUT1GATE1CLK2OUT2GATE2A1A0VCCWRRDCS82538253管脚图

8253的三个计数通道在结构上和功能上完全一样，每个通道均有两个输入引脚CLK和GATE，一个输出信号引脚OUT。8253是24引脚双列直插式芯片，它与CPU的接口引线如下：

D7~D0是数据线引脚，RD和WD分别是读写控制引脚，CS是片选信号。A1,A0是片内地址选择引脚。

由CPU输入的控制信号CS、RD和WR与A1,A0组合实现的功能见教材P322表8-1。8253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号

8253输入信号组合的功能表CSRDWRA1A0功能

0001001对计数器A1A0设置计数初值

1001011设置控制字或给一个命令

0000101从计数器A1A0读出计数值

108253的工作原理一、8253A的内部结构和引脚信号8253作为定时器使用时，其定时时间计算公式为：例：在某系统中，8253的CLK上的计数脉冲频率为0.5MHz，8253计数器的初值是n=500。定时时间=时钟脉冲周期tclk预置的计数初值n注意：8253外部输入引脚CLKi上的时钟脉冲频率不能大于2MHz。0.5MHz的时钟脉冲周期为T=2s，则定时时间=2s500=1ms计数初值为0000时，如何计数？初值写进去之后，门控信号允许时，计数过程是：1、初值放入计数当前值寄存器2、CLK到来一个脉冲当前值寄存器减13、判断当前值是否为0，如果不为0，返回2，否则当前一次计数结束。BCD:初值可以为0000~9999H;当初值为0时，先减1得9999H，到最后减为0，进行了10000次计数，所以初值0相当于10000二进制：0000~FFFFH;初值0000H相当于65536CLK确定的情况下，一个定时器的最长定时时间=？？对应的计数初值是？？8253的工作原理二、8253的初始化步骤和门控信号的功能1.初始化步骤：(1)写入控制字；(2)按控制字要求写入计数初值。计数初值N=fCLK/fOUT=TOUT/TCLK例(P309)：8253的地址为3F0H、3F2H、3F4H、3F6H 要求8253的计数器0工作于方式3，BCD码计数， 计数器初值 n=1234H,初始化程序为：MOV AL,37HMOV DX,3F6HOUT DX,ALMOV AL,34HMOV DX,3F0HOUT DX,ALMOV AL,12HOUT DX,AL8253的工作原理二、8253的初始化步骤和门控信号的功能2.门控信号控制功能：（P310）门控信号GATE的控制功能如教材P310表8-2所示，由表可知：方式0，4时：门控信号为电平触发

方式1，5时：门控信号为上升沿触发

方式2，3时：门控信号为电平或上升沿触发三、8253的工作方式（P310）工作方式决定以下内容：1）门控信号的影响

高电平允许:当GATE=0，即使出现CLK，也不计数——方式0，2，3，4上升沿允许（上升沿触发）——方式1，5，2，38253的工作原理三、8253的工作方式1.方式0：计数结束中断方式特点：CLKWRCWOUTN=44321GATE0可作为INTR信号计数器只计数一遍；计数过程中，可由门控信号控制暂停计数；在计数过程中可改变计数值。写入新值后，计数器按新值重新开始计数8253的工作原理三、8253的工作方式2.方式1：可编程单稳态输出方式特点：若计数值为N，则输出脉冲宽度为N*CLK；计数到0，可由GATE上升沿再次触发，输出一个脉冲，不需重新赋值；若计数过程中，门控信号再次触发，计数器在触发信号的下一个CLK重新开始计数；CLKWRCWOUTN=3321GATE3若计数过程中，CPU改变计数值，但计数过程不受影响，再次触发后，按新值重新计数。8253的工作原理三、8253的工作方式3.方式2：比率发生器（分频器）P312特点：计数器能连续工作；计数过程中，若GATE变低，计数器暂停工作，GATE变高后，计数器重新取出初值，开始计数；计数过程中，若写入新的初值，对当前的计数过程无影响，但下一个计数过程，以新的初值开始计数；CLKWRCWOUTN=44321GATE43218253的工作原理三、8253的工作方式5.方式4：软件触发选通（P313）N值写入后，如Gate为高，则下一个CLK开始计数，相当于软件启动；GATE=“1”,允许计数，GATE=“0”,禁止计数，因此，要做到软件启动，必须使GATE=“1”；CLKWRCW特点：OUTN=44321GATE0写一次初值，只计一次；计到0时，产生低电平维持一个周期后变高计数过程中改变计数值，按新值重新计数到0；8253的工作原理三、8253的工作方式6.方式5：硬件触发选通（P314）N值写入后，计数器并不计数,当GATE的上升沿出现时,取出初值开始计数；计数过程中改变计数值，若没有GATE的触发,不影响计数过程,当计数到“0”后,若有GATE触发,则按新的计数值计数.CLKWRCW特点：OUTN=54321GATE05558253的工作原理三、8253的工作方式6种工作方式主要区别：

OUT输出波形不同。启动计数器的触发方式不同。计数过程中门控信号GATE对计数操作的影响不同。有的工作方式具备“初值自动重装”的功能。初值自动重装的功能是：当计数值减到规定的数值（通常为0）后，计数初值将会自动地重新装入计数器。8253的工作原理三、8253的工作方式6种工作方式小结：方式4：计数初值N写入CR后,触发计数（此时GATE必须为高电平），经N个时钟脉冲,输出端产生选通负脉冲信号,宽度=1个CLK 只计一次方式3：计数初值N写入CR后，当GATE为高电平时,n为偶数时OUT输出一系列方波(N分频器)

。N值为奇数时,输出矩形波，高低电平时间不同(差一个时钟周期)

。 自动重装入初值。方式5：计数初值N写入CR后，硬触发(GATE输入一个正脉冲)后,经N个时钟脉冲,输出端产生选通负脉冲信号,宽度=CLK 不必每次都写初值8.28253的应用举例(P315)实际应用例子的解题思路：确定端口地址—确定计数初值-确定工作方式—确定电路图——编程（写入控制字、初值）8253的编程只需要初始化。初始化之后，芯片自动工作，无需程序干扰注意：用到多个通道时，对每个通道都要依次写控制字，写初值。8253的应用举例程序如下页，见教材P316。例1：3）计数器2：模式5，OUT2输出门控单脉冲，N2=26A9~A0=1100010XX0310H~316H480us宽单脉冲CLK0808674LS1388253CLK1CLK2GATE0OUT0GATE1OUT1GATE2OUT21MHzCSA1A0RDWRD7~D0D7~D0WRRDA1A2A0A3A4ABCG2BG2AG1A5A6A7A8A9M/IO2KHzY4负脉冲+5V;通道0方式字及初值MOVDX,316HMOVAL,00110111BOUTDX,ALMOVDX,310HMOVAL,00HOUTDX,ALMOVAL,05H；通道1方式字及初值MOVDX,316HMOVAL,01110011BOUTDX,ALMOVDX,312HMOVAL,80HOUTDX,ALMOVAL,04HOUTDX,AL；通道2的方式字及初值MOVDX,316HMOVAL,10011011BOUTDX,ALMOVDX,314HMOVAL,26HOUTDX,AL8.28253的应用举例(P315)例2：时钟脉冲以2MHz输入8253，实现每5秒定时中断（设8253端口地址40H~46H）分析：按照公式计数初值n=Tout/Tclk=107,而初值计数器只有16位，最大计数次数为65536，所以一个计数器不行，所以需要两个计数器串联，一个计数器的输出作为另一个计数器的输入。连接如图：OUT0GATE0CLK0OUT1GATE1CLK1+5V+5V2MHz每5秒产生一个脉冲确定端口地址—确定计数初值—确定电路图—确定工作方式—编程（写入控制字、初值）级联时每个计数器初值的计算N0=Tout0/Tclk0=Tout0/Tout1=Tout0/(N1*Tclk1)N0*N1=Tout0/Tclk1=107采取级联后，要使得级联的两个计数器的计数初值的乘积为107，所以两个计数器的初值N1、N2可以多种取值，只要N1*N2=107即可。可以取N1=10000，N2=1000首先，选择工作方式要实现每5秒，即自动循环计数，那么方式0：只计数一次，不符合1：每次要用上升沿才能触发计数，不行2：只要Gate为高电平就可以自动循环计数，满足3：类似方式2，也满足4：Gate为高电平时，计数一次5：必须用Gate上升沿才能触发计数，同18253的应用举例例2：计数器1：方式2，OUT1每5ms输出一个脉冲,初值 N1=定时时间/Tc=5ms/0.5s=10000计数器0：方式2，OUT0每5s输出一个脉冲,初值 N2=定时时间/Tc=5s/5ms=1000OUT0GATE0CLK0OUT1GATE1CLK1+5V+5V2MHz每5秒产生一个脉冲5ms产生一个脉冲计算初值：OUT1每5s输出一个脉冲,初值 N=定时时间/Tclk=5s/0.5s=107>655358253的应用举例START:MOVAL,01110100B;定时器1,16位,方式2，MOVDX,46H ;二进制。 OUTDX,AL ; MOVAX,10000MOVDX,42H OUTDX,AL MOVAL,AH OUT42H,AL例2：程序： MOVAL,00110100B;定时器0,16位,方式2，MOVDX,46H ;二进制。 OUTDX,AL MOVAX,1000