微机可编程记数定时器接口

微机可编程记数定时器接口1第一页，共三十九页，编辑于2023年，星期二可编程定时／计数器接口芯片8253功能:

定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连续检测，下面介绍的INTEL8253可编程定时／计数器就是可以实现所要求这方面功能。8253内部有3个独立的16位定时／计数器通道。计数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时范围可在1—65535之间改变，每个通道有6种工作方式，计数频率可高达2MHz以上。2第二页，共三十九页，编辑于2023年，星期二8253的管脚分配

通道管脚数据线通道选择控制线3第三页，共三十九页，编辑于2023年，星期二8253的编程:

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。4第四页，共三十九页，编辑于2023年，星期二D7、D6：选择计数器，11为非法；D5、D4：控制计数器读/写的字节及读写高低字节的顺序；00-锁存命令；01-只读/写一个低字节；10-只读/写一个高字节；读/写2个字节，先低后高；D3、D2、D1：选择计数器的工作方式，自方式0至方式5；D0：计数器码制，0-二进制，1-二十进制。5第五页，共三十九页，编辑于2023年，星期二编程结构—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）6第六页，共三十九页，编辑于2023年，星期二定时/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7第七页，共三十九页，编辑于2023年，星期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8第八页，共三十九页，编辑于2023年，星期二五、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9第九页，共三十九页，编辑于2023年，星期二工作方式方式0软件启动，不自动重复计数。装入初值后OUT端变低电平，计数结束OUT输出高电平。(计数结束中断)10第十页，共三十九页，编辑于2023年，星期二1、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。11第十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期二方式1

硬件启动（GATE上升沿触发），不自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，计数开始OUT端变为低电平，计数结束后又变高。(单稳态触发器)方式112第十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期二2、方式1——可编程序的单个负脉冲

（单稳）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。方式113第十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期二方式2软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，计数到最后一个CLK时OUT输出负脉冲，并连续重复此过程。GATE=1允许计数；=0后停止计数。恢复=1后，按原定的计数值重新开始计数。(频率发生器)方式2-频率发生器14第十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期二3、方式2——频率发生器（自动装入时间常数的N分频器）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，OUT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。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。15第十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期二16第十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期二工作方式3

方式3软、硬件启动，自动重复计数。装入初值后OUT端变高电平，然后OUT连续输出对称方波：(方波发生器)前N/2或（N+1）/2个CLK，OUT为高，后N/2或（N-1）/2个CLK，OUT为低。17第十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期二4、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318第十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期二方式4方式4软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲(软件触发选通)19第十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期二5、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。方式420第二十页，共三十九页，编辑于2023年，星期二方式4——软件触发方式21第二十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期二方式5

方式5

硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形与方式4相同(硬件触发选通)22第二十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期二6、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。23第二十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期二方式5——硬件触发方式24第二十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期二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。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。25第二十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期二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。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。26第二十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期二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。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第二十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期二8253的工作方式小结8253的六种工作方式可归为两类，一个是充当频率发生器，另一类主要是作计数器来使用。下面我们就从这个角度来讨论总结OUT和GATE门的作用。

28第二十八页，共三十九页，编辑于2023年，星期二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。29第二十九页，共三十九页，编辑于2023年，星期二与计数器有关的工作方式

有方式0、1和方式4、5。启动方式有两种：一种是CPU把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，可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。

30第三十页，共三十九页，编辑于2023年，星期二8253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）31第三十一页，共三十九页，编辑于2023年，星期二解：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：32第三十二页，共三十九页，编辑于2023年，星期二

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33第三十三页，共三十九页，编辑于2023年，星期二

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，BCD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）34第三十四页，共三十九页，编辑于2023年，星期二4、程序 moval,00110101b ；通道0控制字 out86h,al moval,00 ；通道0初始计数值 out80h,al moval,10h out80h,al moval,01110110b ；通道1控制字 out86h,almoval,0e0h ；通道1初始计数值，03E8H=1000BCD out82h,al moval,03h out82h,al35第三十五页，共三十九页，编辑于2023年，星期二例2：计件系统。计件系统的功能就是记录脉冲的个数。

一个脉冲代表一个事件，比如交通道路检测系统中通过检测点的车辆，工业控制系统中流水线上已加工好的工件。要求在计件过程中，PC机可以显示当前计数器的内容，当完成10000个工件记录后，系统发出1KHz信号推动喇叭发音通知用户。36第三十六页，共三十九页，编辑于2023年，星期二解：1、电路:需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另一个产生1KHz信号，选用通道1。工作原理如下，传感器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道0计数，当记录10000个事件后，通道0计数器溢出，GATE端输出高电平，这时通道1开始工作，产生1KHz信号推动喇叭发音。37第三十七页，共三十九页，编辑于2023年，星期二2、工作方式选择对于通道1，由