计算机接口技术 第4章 定时器计数器接口电路

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第4章定时器/计数器接口电路

4.1基本概念

4.2可编程定时器/计数器

4.3ICH5中的定时器/计数器功能

4.4可编程定时器/计数器8253实验

习题4

<Back4

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4.1基本概念

4.1.1定时与计数

在计算机系统以及控制系统中经常需要进行定时

操作。比如，定时进行中断、定时进行数据采集或者

延迟一个固定的时间段进行某种操作等。

定时与计数问题还可以建立起与频率的关系，比

如每秒钟进行多少次数据采样的工作，这样便涉及到

采样频率的概念。

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4.1.2定时方法简介

常用的实现定时、延时或计数的方法有三种：软件

方法、硬件方法以及可编程硬件定时器/计数器方法。

软件方法经常通过编写软件延时程序，达到延时

的目的。这种方法不需要附加硬件设备，但是执行软

件延时程序要占用大量的CPU时间，因此降低了CPU

的利用率。

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在PC机中，常见的软件延时子程序如下

DELAYPROC

LOP：MOVBX,10

MOVCX,2801

WAIT：LOOPWAIT

DECBX

JNZLOP

RET

DELAYENDP

该子程序通过多次重复执行指令达到延时的目的。

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硬件方法一般使用小规模集成电路和RC（电阻、电

容）电路来实现。

可编程硬件定时器/计数器在计算机系统和控制系

统中被广泛采用。这种方法灵活方便，只要通过简单

的程序设计就可以使定时器/计数器电路按定时或计数

的要求工作。

<Back4

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4.2可编程定时器/计数器

4.2.1Intel8253的功能与结构

Intel8253是一种常用的可编程定时器/计数器接口芯

片。8253具有三个独立的功能完全相同的16位减法计

数器，24脚DIP封装，由单一的+5V电源供电。

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1.主要功能

(1)每片8253上有三个独立的16位减法计数器，最大计数

范围为0〜65535o

(2)每个计数器都可按二进制或二一十进制计数。

(3)每个通道都有六种不同的工作方式。

(4)计数脉冲的频率可达2MHzo

(5)输入/输出与TTL兼容。

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2.8253的内部结构

8253的内部结构如图4-1所示。

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图4-18253的内部结构

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1）数据总线缓冲器

数据总线缓冲器为8位双向、三态缓冲器，经数据

线D7〜D。可连接到系统的数据总线。

2）读/写逻辑

8253读/写逻辑信号组合的功能以及各计数器通道、

控制字寄存器在PC机中的地址分配如表4-1所示。

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表4-18253读/写逻辑信号组合功能及地址分配

CSWRRDAiA)操作功能PC机口地址

00100计数初值写入计数器040H

00101计数初值写入计数器141H

0w0110计数初值写入计数器242H

0011V1-写控制字寄存器43H

010w0V0*读计数器0当前计数值40H

010w01读计数器1当前计数值41H

01010读计数器2当前计数值42H

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3）控制字寄存器

接收从CPU发来的控制字，控制字决定了8253的工

作方式、计数方式以及使用哪个计数器等。控制字寄

存器只能写入不能读出。

4）计数器

8253内部有三个计数器通道：计数器0、计数器1

和计数器2。各计数器独立工作，都是16位计数器。每

个计数器有3条信号线：CLK、OUT和GATE。CLK为

时钟信号输入线，CLK信号可来自于系统内部或系统

外部，计数操作实际就是计所输入的CLK脉冲的个数。

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4.2.28253的才空制字

8253的控制字用于选择哪个计数器通道工作，三

个通道可同时工作，但是要分别进行初始化；用于规

定读/写操作格式或类型，8253可以有8位的计数值或

16位的计数值，可以按二进制计数或按二一十进制计

数；用于选择工作方式，8253共有六种工作方式。

8253是由主机编程设定的，通过把一个8位的控制字写

入8253的控制字寄存器，使8253按照某种给定的方式

工作。控制字的定义如图4-2所示。

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1BCD计数

0二进制计数

式

ooo方0

式

oOr方1

H-

式

oo方2

方

o式3

方

式4

±1o。

方

式5

1ov

±H-

方

式2

1ro

±H-

方

式3

1rr

1H-H-

00计数器0

计数器选择01计数器1

10计数器2

11无意义，不用

图4-28253的控制字

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8253控制字各位的详细意义如下：

D7>D6用于选择工作的计数器。

D7D6=00：选择计数器0工作；

D7D6=01：选择计数器1工作；

D7D6=10：选择计数器2工作；

D7D6=11：无效。

D5,D4规定读/写操作格式或类型。

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D5D4=OO：计数器锁存命令，把写本命令时的当前计数值

锁存，以便以后读出；

D5D4=01：8位计数，只写低位字节，高位字节自动为0；

口5口4=10：16位计数，只写高位字节，低位字节自动为0；

口5口4=11：16位计数，先写低位字节，后写高位字节。

D3>D2>D］用于选择工作方式。

口3口2口1=000：使计数器工作于方式0；

口3口2口］=001：使计数器工作于方式1；

»3口2口1=010：使计数器工作于方式2；

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口3口2口1=011：使计数器工作于方式3；

口3口2口1=100：使计数器工作于方式4；

口3口2口1=101：使计数器工作于方式5。

Do使计数器按二进制计数或二一十进制（BCD码）计数o

Do=O：按二进制计数；

D0=l：按二一十进制计数。

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4.2.38253的工作方式

8253中的三个计数器都可独立工作，每个计数器都

有六种工作方式。工作方式由控制字设定，六种工作

方式输出的不同波形都从OUT端获得。门控信号GATE

对计数过程有影响。

1.方式0（计数到零可申请中断）

方式0的工作波形如图4-3所示。

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CW=10H

WR

GATE

OUT

42FE

图4-3方式0工作时序

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在工作方式0中计数器开始计数后只计一次数，计

数到0时，OUT保持高电平，只有重新写入计数初值后,

才开始再计数。计数过程中，如果门控信号GATE=0,

则暂停计数，GATE又变为高电平后接着计数，工作波

形见图4-4。如果在计数过程中写入新的计数值后，则

计数器将按新计数值重新开始计数，工作波形见图4-5。

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CW=10HLSB=4

图4-4方式0GATE信号的作用

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--------------------------------------------------------1-----------1----------1-----------1----------1-----------1----------1----------1----------

GATEI..................................................................................

11111111

.1111111_।_______

OUT\11!!11/1

\1__1___1___1__1___1___11

4；3；2；3；2；l；0FF

图4-5方式0计数过程改变计数初值

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设8253计数器0的端口地址为50H,采用8位计数，

只写低位字节，二进制计数，对8253计数器0进行设置,

使产生图4-3中方式0的波形，程序如下：

MOVAL,10H;控制字

OUT53H,AL;写入控制字寄存器

MOVAL,4;计数初值

OUT50H,AL;计数初值写入计数器0

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2.方式1(可编程单拍脉冲)

方式1的工作波形如图4-6所示。CPU写入控制字

CW(CW=12H)后，OUT保持高电平，CPU写入计数初

值(LSB=3)后，计数器并不立即开始计数，直到门控

脉冲GATE启动后的下一个CLK的下降沿才开始计数。

计数过程中OUT保持低电平，计数到零，OUT变为高

电平。

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CW=12HLSB=3

WR

unJJJJJunLTJJJ-

GATEji几

—

OUT__________/—L/L/

3210FFFE3210FF

图4-6方式1工作时序

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设8253计数器0的端口地址为50H,采用8位计数，只

写低位字节，二进制计数，对8253计数器0进行设置，

使产生图4-6中方式1的波形，程序如下：

MOVAL,12H；控制字

OUT53H,AL;写入控制字寄存器

MOVAL,3;计数初值

OUT50H,AL;计数初值写入计数器0

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3.方式2(N分频器)

方式2的工作波形如图4-7所示。CPU写入控制字

CW(CW=14H)后，OUT输出高电平，CPU写入计数初

值(LSB=3)后，计数器开始计数。计数过程中，OUT

保持高电平,计数到1时OUT变为低电平，OUT的低电

平保持一个CLK周期后,OUT又变为高电平,计数器又

重新开始计数。

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CW=14HLSB=3

WR

GATE

OUT

图4-7方式2工作时序

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4.方式3(方波速率发生器)

方式3的工作波形如图4-8所示。当CPU写入控制字

CW(CW=16H)后，OUT变为高电平，写入计数初值

(LSB=4)后，开始计数。在计数过程中，OUT保持高电

平；计数计到计数初值的一半值时，OUT变为低电平，

计数到0时，OUT又变为高电平，重新开始计数过程。

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CW=16HLSB=4

WR

CLKJWWWWWWWWL

图4-8方式3工作时序

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5.方式4(软件触发选通)

方式4的工作波形如图4-9所示。CPU写入控制字

CW(CW=18H),OUT变为高电平，只要GATE保持高

电平，写入计数初值(LSB=5)后，计数器就开始计数，

这相当于软件触发选通。计数到0,OUT变为低电平，

在OUT保持一个CLK周期的低电平后又变为高电平，

并停止计数。重新写入计数初值才开始下一次计数过程。

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CW=18HLSB=5

WR

----------1-----------1----------1----------1----------1-----------1----------1----------1--------1-

GATE1-1----------1----------1----------1----------1----------1----------1--------1

111111111

1111______1[111______1

1111|\1/111

OUT/1111)\1/111

IIII।\___r।।।

54।321'0FFFE'FD

图4-9方式4工作时序

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计数过程中，如果GATE=O,则停止计数；GATE

=1,则允许计数。为保证实现软件触发选通，GATE

应保持为高电平。计数过程中写入新计数初值，相当

于一个新的软件触发选通，按新计数初值计数。

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6.方式5(硬件触发选通)

方式5的工作波形如图4-10所示。CPU写入控制字

CW(CW=1AH)后，OUT保持为高电平，CPU写入计

数初值(LSB=3)后，计数器并不立即开始计数，在门

控脉冲GATE启动后的下一个CLK的下降沿才开始计数。

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若计数初值为N,经门控脉冲触发，过N+1个CLK

后才输出一个负脉冲。在计数过程中有新GATE触发，

计数器重新开始计数。在计数过程中，写入新的计数

初值，只有在有GATE脉冲触发时才按新值开始计数。

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CW=1AHLSB=3

sK_n_n_n_叽叽n_n_叽叽n_

图4-10方式5工作时序

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7.六种工作方式小结

上面已经分别介绍了Intel8253可编程定时器/计数器

接口芯片的六种工作方式，下面再对它们的共同点和不

同点进行简单总结。

1)OUT的输出波形

在六种工作方式中，只有方式0在写入控制字后，

OUT输出为低电平，其他五种方式OUT输出都为高电平。

方式2、方式4和方式5都是输出宽度为一个CLK周期的

负脉冲，输出波形都相同，但方式2是连续工作的，方

式4是由软件触发的，方式5是由硬件门控脉冲触发的。

计数初值N与输出波形的关系见表4-2。

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表4-2计数初值N与输出波形的关系

方式计数初值N与输出波形的关系：

0写入N后，经N+1个CLK,OUT变为高电平

1单扫肱迎的宽度为N念~CLK脉冲的宽度

2每N公CLK,输出一个宽度为CLK周期的脉冲

写入N后，若N为偶数,则煎N/2个CLK期间OUT为高电平,后N/2个CLK期间OUT

3为低电平；若N为奇数，则煎(N+l)/2个CLK期间OUT为高电平，后个CLK

期间OUT为低电平

4写入N后傲件触发)，经过N+1个CLK后，输出宽度为1个CLK的负脉冲

5门控脉冲触发后，经过N+1念“CLK后，输出宽度为1个CLK的负脉冲

第4章定时器/计数器接口电路

2）门控信号GATE的作用

一般情况下，GATE信号为低电平时禁止计数，为

高电平时允许计数，方式1和方式5则需要有由低变高

的上升沿触发脉冲来启动计数。GATE信号对各种工作

方式的影响如表4.3所示。

第4章定时器/计数器接口电路

表4-3GATE信号作用

GATE

方式

高低或变低上升沿

0允许计数禁止计数—

1——启动计数，下一个CLK脉冲使输出为低

2允许计数禁止计数重新装入计数初值，启动计数

3允许计数禁止计数，立即使输出为高重新装入计数初值，启动计数

4允许计数禁止计数—

5——启动计数，从初值开始计数

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3）计数初值的设置

任何一种工作方式，只有在写入计数初值后才能

开始计数。门控信号GATE保持为高电平，方式0、方

式2、方式3和方式4在写入计数初值后，计数过程就开

始了；而方式1和方式5需要有外部GATE触发，才能开

始计数。

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4）计数过程中改变计数值的影响

8253在计数过程中写入新的计数初值，对计数过程

的影响见表4-4。

定时器/计数器接口电路

表4-4计数过程中改变计数值的影响

方式写入新的计数值

0立即有效

1外部GA1E触发后有效

2计数到1后有效

3计数到0后有效或外部GAIE触发后有效

4立即有效

5外部GATE触发后有效

力就第4章定时器/计数器接口电路_________________

4.2.48253的编程

8253没有复位信号，加电开机后，其工作方式是不

确定的。

1.8253的初始化编程

8253的初始化编程包括写入控制字和写入计数初值。

完成8253的初始化设置以后，只要门控信号GATE处于

正确的状态，8253就可以工作了。

D7D6D5D4D3D2RD°

选择计数器读写类型选择工作方式数制

第4章定时器/计数器接口电路

通过设置控制字，可以规定使用哪一个计数器；规

定读写类型，采用8位计数还是16位计数；选择六种工

作方式中的哪一种方式等；数制如果选择二进制，则

计数值的范围是0H〜OFFFFH,如果选择二一十进制或

者说BCD码计数，则计数值的范围是0-9999。

例4.1设8253的端口地址为50H〜53H,使用计数

器1,工作于方式3,二进制计数，计数初值为3000H,

请编写初始化程序。

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解（1）16位计数，先写低8位，后写高8位。

MOVAL,76H；控制字01110110B

OUT53H,AL；控制字写入控制字寄存器

MOVAL,OOH；计数初值低8位

OUT51H,AL；计数初值低8位写入计数器1

MOVAL,30H；计数初值高8位

OUT51H,AL；计数初值高8位写入计数器1

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(2)16位计数，只写高8位，低8位自动为0。

MOVAL,66H；控制字01100110B

OUT53H,AL；控制字写入控制字寄存器

MOVAL,30H；计数初值高8位

OUT51H,AL；计数初值高8位写入计数器1

解法(1)和解法(2)效果相同。

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例4.2设8253的端口地址为5F0H〜5F3H,使用计

数器0,工作于方式4,二进制计数；使用计数器2,工

作于方式5,二—十进制计数。计数器0和计数器2的计

数初值都等于十进制数值512,请编写初始化程序。

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解MOVAL,38H；控制字00111000B

MOVDX,5F3H；控制字寄存器端口地址

OUTDX,AL；控制字写入控制字寄存器

MOVDX,5F0H；计数器0端口地址

MOVAL,00H；计数初值低8位

OUTDX,AL；计数初值低8位写入计数器0

MOVAL,02H；计数初值高8位

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OUTDX,AL；计数初值高8位写入计数器0

MOVAL,OBBH；控制字10111011B

MOVDX,5F3H；控制字寄存器端口地址

OUTDX,AL；控制字写入控制字寄存器

MOVDX,5F2H；计数器2端口地址

MOVAL,12H；计数初值低8位

OUTDX,AL；计数初值低8位写入计数器2

MOVAL,05H；计数初值高8位

OUTDX,AL；计数初值高8位写入计数器2

第4章定时器/计数器接口电路

2.8253当前计数值的读取

有时因为某种特殊要求，需要读取8253的当前计

数值。为了读取稳定的计数值，可以设置门控信号

GATE或时钟信号CLK使计数器暂停计数，然后读取

8253的当前计数值。

另一种方法是使用计数器锁存命令（设置控制字的

D5D4位=00）,把当前计数器值锁存到8253内部的专

用寄存器中，然后再读取8253的当前计数值。下面给

出具体的例子。

新k第4章定时器/计数器接口电路

例4.3设8253的端口地址为5F0H〜5F3H,请编写程序读

取计数器2的当前计数值。

MOVAL,80H；计数器2的锁存命令

MOVDX,5F3H；控制字寄存器端口地址

OUTDX,AL；计数器2的锁存命令写入控

制字寄存器

MOVDX,5F2H；计数器2端口地址

INDX,AL;读取计数初值低8位

MOVBL,AL；计数初值低8位存入BL

INDX,AL;读取计数初值高8位

MOVBH,AL；计数初值高8位存入BH

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4.2.58253的应用

1.应用举例

例4.4设定时器/计数器8253的计数器2的端口地址

为42H,控制字寄存器的端口地址为43H,DATE2保持

高电平，CLK2端输入的时钟频率为100kHz,要求

OUT2端输出波形的频率为10kHz,且输出波形中高电

平的占空度与低电平的占空度之比为9：lo

第4章定时器/计数器接口电路

解控制字的设定中使用十进制计数，只写低8位，

高8位自动为0,所以控制字为10010101B。实现的程序

如下：

MOVAL,95H;计数器1控制字

OUT43,AL；控制字寄存器

MOVDX,42H;计数器2

MOVAL,10;计数初值10

OUT42,AL

第4章定时器/计数器接口电路

例4.5设计算机系统中有一片8253,其中计数器0

已被系统占用，计数器1、计数器2可供用户使用，所

有GATE都保持为高电平，已知要加在8253上的输入时

钟CLK的频率为512kHz,若要使计数器2的OUT2产生

周期为1S的对称方波，采用二—十进制计数，应如何

使用8253芯片来实现。请画出电路连接的简单示意图

并编写程序。设8253的端口地址为4F0H〜4F3H。

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分析：要使8253产生周期为1s的对称方波，可使

8253的计数器通道工作于方式3。对于8253的每个计数

器通道有

FoulFcJn

式中，F°ut为计数器通道OUT端输出波形的频率,

Ek为计数器通道CLK输入的频率，n为计数初值。

TournXTclk

式中，丁而为计数器通道OUT端输出波形的周期,

Tdk为计数器通道输入的CLK的周期，n为计数初值。

第4章定时器/计数器接口电路

根据题目要求有

n=I^=TlltXFr1,=1X512000=512000

,I,CzLILLlx.

Aclk

8253有三个计数器通道，每个计数器通道计数值的范

围是0〜65535（二进制计数）或0〜9999（二一十进制计数）。

如果实际需求超过计数器通道允许的最大计数值时，应

如何进行处理呢？

定时器/计数器接口电路

图4-118253计数器通道的串联使用

新k第4章定时器/计数器接口电路

解计数器通道串联使用的简图如图4-11所示，实现的程序

如下：

MOVDX,4F3H；控制字寄存器

MOVAL,77H;计数器1控制字

OUTDX,AL

MOVDX,4F1H;计数器1

MOVAL,0；计数初值1000

OUTDX,AL

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MOVAL,10H

OUTDX,AL

MOVDX,4F3H

MOVAL,B7H;计数器2控制字

OUTDX,AL

MOVDX,4F2H;计数器2

MOVAL,12H;计数初值512

OUTDX,AL

MOVAL,5H

OUTDX,AL

第4章定时器/计数器接口电路

例4.6设计算机系统中有一片8253,要求利用计数

器0每隔10ms从OUT。端输出宽度为1个CLK的脉冲信

号。该脉冲信号作为计数器1的门控信号GATE］，用于

触发计数器1,使计数器1每隔10ms就在OUT1端产生

一个宽度为2ms的单拍脉冲。已知要加在8253上的输

入时钟CLK的频率为1kHz,设8253的端口地址为

4F0H~4F3Ho请1H出电路的简单不意图并编写程序。

第4章定时器/计数器接口电路

分析：要使计数器0每隔10ms从OUT。端连续输出

宽度为1个CLK的脉冲信号，可以使计数器0工作于方

式2。计数器0输出波形的周期T°ut=10ms=0.01s,所以

计数初值&（参照例4.5）可以根据下式计算：

T

&=-ToutXFclk=0.01X1000=10

1elk

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根据工作于方式2输出波形可知，工作于方式2产

生的宽度为1个CLK的输出脉冲信号是低电平，把它作

为计数器1的GATE信号时需要加上反向器电路。

第4章定时器/计数器接口电路

要求计数器1用GATE信号触发，计数器1只可能使

用工作方式1或方式5。由题目要求：使计数器1每隔10

ms就在OUT［端产生一个宽度为2ms的单拍脉冲，可使

计数器1工作于方式1,并且可知计数器1输出波形的周

期T0ut=10ms。要使计数器1的OU.端产生的单拍脉冲

的宽度为2ms,计数初值叫可以根据下式计算：

第4章定时器/计数器接口电路

单拍脉冲的宽度=叫义输入时钟CLK的周期=

ni><Tdk=n]X(l/Fdk)

叫=单拍脉冲的宽度/输入时钟CLK的周期=

0.002/(1/1000)

%=2

注意这里的计数初值要根据单拍脉冲的宽度来计算。

第4章定时器/计数器接口电路

解按题目要求编写的程序如下：

MOVDX,4F3H；控制字寄存器的端口地址

MOVAL,53H；计数器1控制字，BCD计数

OUTDX,AL

MOVDX,4F1H；计数器1的端口地址

MOVAL,2；计数初值

OUTDX,AL

MOVDX,4F3H

MOVAL,15H；计数器0控制字，BCD计数

第4章定时器/计数器接口电路

OUTDX,AL

MOVDX,4F0H；计数器0的端口地址

MOVAL,10H；计数初值10

OUTDX,AL

根据题目要求画出8253的连接电路图如图4-12所示。

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图4-12例4.6的8253连接电路图

第4章定时器/计数器接口电路

例4.6的程序执行时的时序图如图4-13所示。其中

GATE1是由OUT。经过反向器后产生的波形。

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CWLSB

6

FPFKFF

oIT

图4-13例4.6的8253计数器的时序图

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2.8253在PC机中的应用

IBMPC/XT机系统板上使用了一片8253,其连接

如图4-14所示。三个计数器通道分别用于日时钟计时、

动态RAM定时刷新和扬声器发声。

滥缸第4章定时器/计数器接口电路

P%PB］来自8255A

图4-14PC/XT中的8253

第4章定时器/计数器接口电路

1）计数器0——日时钟中断请求

计数器0工作于方式3,门控信号线GATE接+5Vo

OUT。接到8259A的IRQ。，每隔55ms向8259A提出一次

作为XT机的日时钟的中断请求。计数初值为65536（实

际写入值为0）,因此输出信号的频率为1.19318

MHz/65536=18.206Hz,即每秒产生18.2次中断请求。

初始化程序如下：

新k第4章定时器/计数器接口电路

MOVAL,36H

;控制字，计数器0,方式3,二进制计数，16位计数

OUT43H,AL;写入控制字

MOVAL,0;计数初值65536

OUT40H,AL;写入计数初值低8位

OUT40H,AL;写入计数初值高8位

第4章定时器/计数器接口电路

2）计数器1-----定时DMA请求

计数器1工作于方式2,门控信号线GATE接+5Vo

OUT1连往DMA请求电路，每隔15.12然向DMA的0通

道请求一次DMA操作，作为动态内存刷新的DMA请求

信号。初始化程序如下：

第4章定时器/计数器接口电路

MOVAL,54H

;计数器1,方式2,只写低8位，二进制计数

OUT43H,AL;写入控制字

MOVAL,12H;计数初值

OUT41H,AL;写入计数初值

第4章定时器/计数器接口电路

3）计数器2——发声程序

计数器2的输出送往扬声器发声电路。门控信号

GATE2接8255并行接口电路的PB。，因此计数器2的计

数过程将受到PB。的控制，而PB°又受I/O端口61H的D0

位的控制，当PB°=1时，OUT2才能输出方波。OUT2和

PB］经过一个与门接至扬声器驱动电路。因此OUT?也

将受到PB】的控制，而PB】又受I/O端口61H的D1位的控

制。ROM-BIOS中的发声子程序BEEP使计数器2工作

于方式3,产生约为1kHz的方波，程序如下：

高丫第4章定时器/计数器接口电路

BEEPPROC

MOVAL,10110110B

;计数器2,方式3,16位计数，二进制计数

OUT43H,AL；写入控制字

MOVAX,0533H

；计数初值为0533H=1331(1.19318MHz/1331=896Hz)

OUT42H,AL；写入计数初值低8位

MOVAL,AH

OUT42H,AL;写入计数初值高8位

INAL,61H；读8255端口B的原值

新k第4章定时器/计数器接口电路

MOVAH,AL;暂存AH

ORAL,03H;使PB°=1、PB[=1

OUT61H,AL;输出，使扬声器发声

SUBCX,CX

LOP:LOOPLOP;延时

DECBL；BL值由入口参数提供，决定发声长短

JNZLOP;BL=6发长声，BL=1发短声

第4章定时器/计数器接口电路

MOVAL,AH

OUT61H,AL

;恢复8255端口B的原值，停止发声

RET；返回

BEEPENDP

新k第4章定时器/计数器接口电路

例4.7利用PC机中的8253的计数器2连续发出26个

频率不同的声音。要求第一个发出声音的频率为896

Hz,其后发出声音的频率逐次降低，使最后一个发出

声音的频率约为407Hzo

第4章定时器/计数器接口电路

解要使8253发出声音的频率为896Hz,计数初值

应为1331(见例4.6)。要使8253发出声音的频率逐次降

低，只要逐次增大8253的计数初值即可。程序中每次

循环使计数初值都增加64,最后一次发出声音时的计

数初值为初31+(25X64)=2931,声音频率为1.19318

MHz/2931=407Hz。程序如下：

滥缸第4章定时器/计数器接口电路

CSEGSEGMENT

ASSUMECS：CSEG

GENSOUNDPROCFAR

PUSHDS

MOVAX,0

PUSHAX

MOVAL,0B6H;计数器2,方式3,16位计数，二进制计数

OUT43H,AL

MOVDX,26

MOVAX,1331；计数初值为1331(1.19318MHz/1331=896

Hz)

滥缸第4章定时器/计数器接口电路

AGAIN:PUSHAX

OUT42H,AL;写入计数初值低8位

MOVAL,AH

OUT42H,AL;写入计数初值高8位

INAL,61H

MOVAH,AL

ORAL,3

OUT61H,AL;输出，使扬声器发声

MOVBX,0FFFFH

新k第4章定时器/计数器接口电路

WAIT1：MOVCX,2801

DELAY：LOOPDELAY;延时

DECBX

JNZWAIT1

MOVAL,AH

OUT61H,AL

POPAX

ADDAX,64;使计数初值加64

DECDX

力就第4章定时器/计数器接口电路_________________

JNZAGAIN；判断循环是否结束

RET

GENSOUNDENDP

CSEGENDS

ENDGENSOUND

力就第4章定时器/计数器接口电路_________________

3.用8253演奏简单乐曲

利用PC机中的定时器/计数器电路8253可以使扬声器

发声并且还可以用来演奏简单的乐曲。

1）声音的产生

在PC机中产生声音可以通过使用8253的计数器2,

工作于方式3来实现。设置控制字的指令为

MOVAL,0B6H

;计数器2,方式3,16位计数，二进制计数

OUT43H,AL

新k第4章定时器/计数器接口电路

设置好控制字后要根据声音的频率对计数器2（也就

是42H端口），设定对应的计数初值。指令如下：

MOVAL,计数初值低8位

OUT42H,AL

MOVAL,计数初值高8位

OUT42H,AL

新k第4章定时器/计数器接口电路

然后通过设定PC机中的并行接口电路8255的PB。、

PBr打开扬声器的门电路，就可以发出该频率的声音

了。实现该功能的指令如下：

INAL,61H；读取8255端口B的值

MOVAH,AL;暂存AH

ORAL,03H；使PBO=1、PB1=1

OUT61H,AL;输出，使扬声器发声

第4章定时器/计数器接口电路

2）音符与频率

在音乐中声音的频率就是音高。图4-15中画出了部

分钢琴键盘，图中C、D、E等是音符的音名，数字表

示乐音的频率，单位为Hz。

不包括钢琴键盘的黑键，用简^表示的C大调音符

与频率近似值的对应关系如下：

音符123456712345671

频率131147165175196220247262294330

349392440494523

力就第4章定时器/计数器接口电路_________________

8253计数器的计数初值与发出声音的频率之间的关

系如下式所示：

计数初值=时钟频率

发出声音的频率

第4章定时器/计数器接口电路

如果提供给8253计数器2的CLK的时钟频率为1193

180Hz,即1234DCH,并把要求发出的声音的频率值

放入DI中，使AX获得对应的计数初值的指令为

MOVDX,12H

MOVAX,34DCH

DIVDI

上述指令执行后计数初值在AX中，然后可以分别按

低字节和高字节输出至42H端口，使计数器产生所需频

率的声音（音符）。在实际应用中，计数初值要根据实际

系统中的时钟频率来计算。

第4章定时器/计数器接口电路

（中音）

图4-15钢琴键盘音符与频率的关系

第4章定时器/计数器接口电路

3）延时程序及其作用

当时钟为1193180Hz时，延时10ms可用如下延时

程序实现：

DELAY：MOVCX,2801

LOPIO：LOOPLOP10

如果实际应用环境中的时钟频率较高，则应重新计

算并设置延时时间。

滥缸第4章定时器/计数器接口电路

例4.8利用PC机中的8253的计数器2,演奏“音乐

之声”中的乐曲《孤独的牧羊人》中的一部分。要演

奏的部分曲谱如下：

图4-16《孤独的牧羊人》部分曲谱

第4章定时器/计数器接口电路

解编写演奏乐曲《孤独的牧羊人》，需要把与音

符所对应的频率放在FREQ表中，把与音符所对应的节

拍（延时次数值）放在TIME表中。然后由主程序控制，

逐一按音符的频率和节拍值，使扬声器发出声音。当

与音符对应的频率值为0时，停止演奏。

新k第4章定时器/计数器接口电路

子程序PLAY的功能是使扬声器发出声音，演奏乐曲。

由DI指定音符的频率，BX指定与音符对应的节拍。SI

指向频率表FREQ,BP指向节拍表TIME。频率表以0结

尾，用于作为程序结束的条件：如果取来的频率值为0,

则程序结束。

高丫第4章定时器/计数器接口电路

DATASEGMENT

FREQDW196,392,392,392,196,196

DW196,349,349,330

DW2DUP(196,392,196,196)

DW196,440,392,0;与音符对应的频率表

TIMEDW25,12,12,25,12,12

DW4DUP(25)

DW8DUP(12)

DW25,25,50;与音符对应的节拍表

新k第4章定时器/计数器接口电路

DATAENDS

CODESEGMENT

ASSUMECS:CODE,DS:DATA

START:MOVAX,DATA

MOVDS,AX

LEASI,FREQ

LEABP,TIME

第4章定时器/计数器接口电路

LOP:MOVDI,[SI]；取频率值

CMPDI,0

JZEXIT；若取来的频率值为0,则转程序退出

MOVBX,DS:[BP]；取节拍值

CALLPLAY

INCSI

INCSI

INCBP

INCBP

JMPLOP

第4章定时器/计数器接口电路

EXIT:MOVAH,4CH

INT21H

PLAYPROC

PUSHAX

PUSHBX

PUSHCX