微机原理第八章

微机原理第八章1第1页，共57页，2023年，2月20日，星期六8.2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2第2页，共57页，2023年，2月20日，星期六定时/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。。。3第3页，共57页，2023年，2月20日，星期六如何实现定时？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4第4页，共57页，2023年，2月20日，星期六一、外部引线及内部结构8253概貌3个16位的定时/计数器（通道）24引脚双列直插式最高计数频率2MHzTTL电平兼容单电源+5V供电5第5页，共57页，2023年，2月20日，星期六8253的管脚分配

通道管脚数据线通道选择控制线6第6页，共57页，2023年，2月20日，星期六外部引线及内部结构DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A2A1WRRD片选信号7第7页，共57页，2023年，2月20日，星期六外部引线及内部结构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8第8页，共57页，2023年，2月20日，星期六外部引线及内部结构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）9第9页，共57页，2023年，2月20日，星期六8253的内部结构数据总线缓冲器

读／写控制电路

通道控制寄存器计数通道

10第10页，共57页，2023年，2月20日，星期六编程结构—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）11第11页，共57页，2023年，2月20日，星期六定时/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12第12页，共57页，2023年，2月20日，星期六二、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13第13页，共57页，2023年，2月20日，星期六三、工作方式方式0——计数结束中断方式1——可重复触发的单稳态触发器方式2——频率发生器方式3——方波发生器方式4——软件触发选通方式5——硬件触发选通14第14页，共57页，2023年，2月20日，星期六各种工作方式特点方式0（计数结束中断）计数过程中，GATE端应保持高电平。每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。计数过程中可随时修改初值重新开始计数。15第15页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式0——计数结束中断方式工作方式0有如下特点：a、门控信号GATE必须为1，计数器才能计数；b、计数时通道输出端OUT一直为0；c、通道计数器计数到0后，OUT由0到1，同时计数器停止工作。16第16页，共57页，2023年，2月20日，星期六各种工作方式特点方式1（单稳态触发器）门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。计数过程中写入新初值不影响本次计数。17第17页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式1——可编程序的单独负脉冲

方式1工作过程如下：a、门控信号GATE是触发信号，上升沿有效。即开始计数是由GATE的上升沿触发的；b、

触发后，通道计数器开始计数，输出端OUT由高变低；c、

计数器计数到0，OUT再由低变高。18第18页，共57页，2023年，2月20日，星期六各种工作方式特点方式2（频率发生器）GATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。计数过程自动重复进行。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。19第19页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式2——频率发生器方式2的特点如下：a、

GATE门为1，计数器才能工作，对CLK端上的脉冲进行计数；b、

当计数器“减”计数到1时，输出端由高变低，再经过一个CLK周期，即计数器计数到0时，输出端OUT又跳变为高。所以方式2输出周期性负脉冲信号，其宽度固定为一个CLK周期；c、

当计数器的值减为0时，自动重新装入计数初值，实现循环计数。20第20页，共57页，2023年，2月20日，星期六21第21页，共57页，2023年，2月20日，星期六各种工作方式特点方式3（方波发生器）OUT输出方波，前半周期为高，后半周期为低。计数过程中修改初值不影响本半轮计数过程。其余的与方式2类似。22第22页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式3——方波发生器

方式2虽然可以作分频电路，但其输出是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式323第23页，共57页，2023年，2月20日，星期六各种工作方式特点方式4（软件触发选通）计数过程中，GATE端应保持高电平。每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。24第24页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式4——软件触发方式方式4在工作过程中有以下特点：a、

门控信号GATE为高电平，计数器开始减1计数，OUT维持高电平；b、

当计数器减到0，输出端OUT变低，再经过一个CLK输入时钟周期，OUT输出又变高。25第25页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式4——软件触发方式26第26页，共57页，2023年，2月20日，星期六各种工作方式特点方式5（硬件触发选通）写入初值时，GATE端应保持低电平。GATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。27第27页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式5——硬件触发方式这种工作方式同方式4很相似，当控制字写入控制寄存器后，输出端OUT变高。同方式4不同的一点是当计数值写入通道计数器后，通道并未被触发，也就是计数器并不立即开始计数。只有当GATE信号的上升沿触发通道后，通道计数器才开始计数。28第28页，共57页，2023年，2月20日，星期六方式5——硬件触发方式29第29页，共57页，2023年，2月20日，星期六与频率发生器有关的工作方式

8253有两种方式与频率发生器有关，即方式2和发生3，对OUT端，方式2提供给用户的是负脉冲，方式3提供给用户的是方波。在这个两种方式下，GATE信号要始终保持为高。30第30页，共57页，2023年，2月20日，星期六与计数器有关的工作方式

对于计数器类，有方式0、1和方式4、5。启动计数器的方式有两种，一种是CPU把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，我们可以称之为软件启动方式，在这种启动方式下，GATE要始终保持为高电平，所以方式0和方式4可以称为软件启动方式。另一种是硬件启动计数器，即CPU把时间常数写入计数器后，即使GATE为高电平，计数器并不工作。只有GATE发生跳变，其上升沿启动计数器工作，所以方式1和方式5就可以称为硬件启动方式。计数器溢出时，OUT有两种输出形式，要么是电平，要么是负脉冲。前者有方式0方式1，后者有方式4和方式5。

31第31页，共57页，2023年，2月20日，星期六四、控制字用于确定各计数器的工作方式。8253必须先初始化才能正常工作。每个计数器都必须初始化一次。CPU通过OUT指令把控制字写入控制寄存器。32第32页，共57页，2023年，2月20日，星期六

8253只有一个控制字，8253的一个方式控制字只决定一个计数通道的工作模式。8253的控制字格式如图所示。共分为4部分，通道选择、计数器读/写方式、工作方式和计数码的选择。33第33页，共57页，2023年，2月20日，星期六 在8253的初始化编程中，由CPU向8253的控制字寄存器写入一个控制字，它规定了8253的工作方式。其格式如图所示。

34第34页，共57页，2023年，2月20日，星期六35第35页，共57页，2023年，2月20日，星期六

（1）计数器选择（D7D6）。控制字的最高两位决定这个控制字是哪一个计数器的控制字。 （2）数据读/写格式（D5D4）。CPU向计数器写入初值和读取它们的当前状态时，有几种不同的格式。

36第36页，共57页，2023年，2月20日，星期六（3）工作方式（D3D2D1）。8253的每个计数器可以有6种不同的工作方式，由这三位决定。每一种方式的特点 （4）数制选择（D0）。8253的每个计数器有两种计数制：二进制计数和BCD码计数，由这位决定。37第37页，共57页，2023年，2月20日，星期六五、8253的应用与系统的连接设置工作方式置计数初值编程38第38页，共57页，2023年，2月20日，星期六与系统的连接示意图CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBWRRDA2A1译码器高位地址A15-A38253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)39第39页，共57页，2023年，2月20日，星期六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40第40页，共57页，2023年，2月20日，星期六8253应用举例采用8253作定时/计数器，其接口地址为0120H~0126H。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。41第41页，共57页，2023年，2月20日，星期六8253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1011000042第42页，共57页，2023年，2月20日，星期六8253应用举例（续）CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBWRRDA2A1译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？线路连接图：43第43页，共57页，2023年，2月20日，星期六8253应用举例初始化程序CNT0：MOVDX,0126HMOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,0120HMOVAX,20000OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALCNT1：……CNT2：……44第44页，共57页，2023年，2月20日，星期六*如何读出当前计数值第1种方法——在计数过程中读计数值先锁存当前计数值，再用两条输入指令将16位计数值读出。第2种方法——停止计数器再读用GATE信号使计数器停止，再规定RL1和RL0的读写格式，然后读出。45第45页，共57页，2023年，2月20日，星期六*扩展定时/计数范围

当定时长度不够时，可把2个或3个计数通道串联起来使用，甚至可把多个8253串联起来使用。例如：CLK频率为1MHz，要求在OUT1端产生频率1Hz的脉冲。这时可将计数器0、1串联，工作方式都均为方式3，计数初值均为1000。连接方法见下页。46第46页，共57页，2023年，2月20日，星期六扩展定时/计数范围8253OUT1GATE1CLK1OUT0GATE0CLK0+5V+5V1MHz1KHz1Hz47第47页，共57页，2023年，2月20日，星期六六、8253应用举例

例1：现有一个高精密晶体振荡电路，输出信号是脉冲波，频率为1MHz。要求利用8253做一个秒信号发生器，其输出接一发光二极管，以0.5秒点亮，0.5秒熄灭的方式闪烁指示。设8253的通道地址为80H～86H（偶地址）48第48页，共57页，2023年，2月20日，星期六解：1、时间常数计算这个例子要求用8253作一个分频电路，而且其输出应该是方波，否则发光二极管不可能等间隔闪烁指示。频率为1MHz信号的周期为1微妙，而1Hz信号的周期为1秒，所以分频系数N可按下式进行计算：49第49页，共57页，2023年，2月20日，星期六

由于8253一个通道最大的计数值是65536，所以对于N＝1000000这样的大数，一个通道是不可能完成上述分频要求的。由于即取两个计数器，采用级联方式。

2、电路50第50页，共57页，2023年，2月20日，星期六

3、工作方式选择由于通道1要输出方波信号推动发光二极管，所以通道1应选工作方式3。对于通道0，只要能起分频作用就行，对输出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以选用。

这样对于通道0，我们取工作方式2，二进制计数；对于通道1，我们取工作方式3，二进制计数（当然也可选BCD计数）51第51页，共57页，2023年，2月20日，星期六4、程序

MOVAL,00110100B ；通道0控制字

OUT86H,AL MOVAX,1000 ；通道0初始计数值

OUT80H,AL MOVAL,AH OUT80H,AL MOVAL,01110110B ；通道1控制字

OUT86H,ALMOVAL,0E0H ；通道1初始计数值，

OUT82H,AL;03E8H=1000BCD MOVAL,03H OUT82H,AL52第52页，共57页，2023年，2月20