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1、第八章 可编程定时/计数器8253及其应用,计算机系统中，实现定时或延时有三种方法：软件定时、不可编程的硬件定时、可编程的硬件定时器。也可进行计数。8253为可编程的硬件定时/计数器。,8.1 Intel8253-PIT的工作原理,一.8253的功能,8253为可编程的硬件定时/计数器。,主要功能*具有3个独立的16位计数器通道；*每个计数器均可按二进制或二十进制计数；*每个计数器的计数速率高达2MHz；*每个通道有6种工作方式，可由程序设置和改变；*所有的输入输出都与TTL兼容。,二.8253的内部结构,*三个计数器（减法器）3个独立的16位减法器，可作定时/计数器使用；计数器按二/BCD方
2、式减法计数，从预常减到零时，OUT端输出一信号。,*数据总线缓冲器(传送信息)写控制字,写时间常数（计数初值），读计数值,*读写逻辑,*控制字寄存器(存放控制字),三.8253 的引线,*数据线（D7D0）*地址线：选择内部寄 存器；片内寻址 A1 A0=00、01、10、11 对应：通道0、1、2和控制口地址*控制线：完成片选和 读写操作。,*三个计数通道，可单独使用CLK：输入时钟脉冲线；GATE：门控信号输入线；分电平控制或上升沿控制两种OUT：输出引脚；当计数到“0”时，OUT 端输出一信号。具体波形由工作出方式决定。,计数初值寄存器,减一计数器,输出锁存器,CLKGATE,OUT,8
3、253计数通道结构,8253 编程结构（每一个通道的结构）,8253使用：外部事件计数时：CLK上的计数脉冲有外部事件产生，间隔可以不等。定时时：CLK上输入精确的时钟脉冲。定时时间=预置的计数初值nCLK周期Tc 或=预置的计数初值n/时钟频率fc,8253输入信号组合的功能表,8253/8254的功能较差，没有复位信号，上电后，其工作方式是不确定的，输出信号OUT的电平不能确定（这在某些应用中是不允许的），CPU必须对其进行初始化，才能正常工作。8253/8254在单次、可重复触发的单稳和波特率发生器等方面功能较强。但没有输入捕获和输出比较功能，在精密时间测量和直流马达控制中很不方便。,四
4、.8253-PIT的控制字,0=二进制1=BCD,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来规定8253的工作方式。,五.8253-PIT的编程,8253-PIT初始化编程的步骤：,1.先写入通道控制字，规定通道的工作方式；（A1A0=11）2.再写入计数初值（由控制字的D7D6确定通道号）。若规定只写入低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0；若规定只写入高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0；若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。（同一计数器地址，写两次）BCD：0000H9999H（10000，19999）二进制：0
5、000HFFFFH（65536，165535）3.三个通道分别初始化,顺序任意。,初值写入后，要经过一个时钟脉冲的上升和下降沿，才将计数初值写入实际的计数器，然后在门控信号控制下，开始对CLK上的脉冲进行递减计数。,六.8253-PIT的工作方式,*CW写入，OUT=0；*写入计数初值，通道开始计数；*计数到零，OUT=1；*OUT是N+1个CLK后变高；*计数器只计数一遍（单次）；*8253无中断控制，可用OUT信号作为中断请求。,*计数过程中，GATE变低，使计数暂停，变高后，继续计数。*计数过程中若改变计数初值，则按新的计数值开始新的计数。,1.方式0-计数结束中断方式,4,方式1（可编
6、程单稳）,写入控制字，OUT=1，写入时常不计数；由GATE启动计数，下一个CLK的下降沿 OUT=0；计数到0，OUT=1。,单稳负脉冲宽度为N*TC由GATE重新启动；计数中，若GATE再次触发，则重新装入初值，重新计数。使输出负脉冲加宽；计数中，可改变计数初值，到再次触发后有效。,由硬件启动计数,可当限时器来用,方式2（波特率发生器）,写入控制字OUT=1；写入时常后启动对CLK的计数；计数到1，OUT=0；一个CLK周期后，OUT=1，且自动重新计数。通道连续工作，不需重置时常；,计数过程中，GATE=0，OUT=1,计数暂停，GATE变高后重新计数；计数中，改变计数初值，到计数值为0
7、时，按新初值计数。,产生连续的负脉冲序列 FOUT=FCLK/N,方式3（方波速率发生器）,*与方式2的区别在于：输出为周期是N个CLK脉冲的方波。*若计数值为偶数，每个CLK使计数值减2，计到0，OUT改变状态，重装计数值开始新的计数。,*若计数初值为奇数，第一个脉冲先减1，以后，每个CLK使计数值减2，计到0 时，OUT改变状态，重装计数值后，第一个脉冲减3，以后，每个CLK使计数值减2，计到0时，OUT改变状态。,*GATE信号控制计数过程同方式2；*计数过程中写入新的计数值，将在半周期结束时装入计数器。,FOUT=FCLK/N,例：要求计数器0工作于方式3，输出方波的频率为2KHz，计
8、数脉冲的频率为2.5MHz，采用BCD计数，试写出初始化程序段。,2.计数初值：N=2.5MHz/2KHz=1250,MOV AL，37HOUT 83H，ALMOV AL，50HOUT 80H，ALMOV AL，12HOUT 80H，AL,1.8253的端口地址为：80H，81H，82H，83H。,4.初始化程序段：,方式4（软件触发选通）,*写入控制字OUT=1；*写入时常后启动CLK计数*计数到0，OUT=0；*一个CLK周期后，OUT=1，计数器停止计数。*计数器只计数一遍（单次）*OUT是N+1个CLK后变低；,*计数过程中，GATE=0，计数暂停，为高后重新计数；*若在计数过程中，改
9、变计数值，则按新的计数值重新开始计数。,方式5（硬件触发选通）,*写入控制字OUT=1；*写入常数后，由GATE的上升沿启动计数；*计数到0，OUT=0；*一个CLK周期后，OUT=1，计数器停止计数。,*计数器只计数一次；*OUT是N+1个CLK后变低；*在计数过程中出现的GATE脉冲，将使计数器重新开始计数，对输出状态没有影响；*若在计数过程中改变计数值，只要没有GATE信号触发，不影响计数过程。有新的GATE信号触发则按新的计数值开始计数。,七.8253-PIT工作方式小结,1.输出端OUT的初始状态 只有方式0是在写入控制字后输出为低，其它均为高；,2.计数初值的设置 任一种方式，只有
10、在写入计数值后才能开始计数。方式0、2、3、4在写入计数值后，计数自动开始方式1、5需外部触发，才开始计数。,计数初值N与输出波形的关系,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 5,0,N,0,N,0,N,0/N,1,1,0,N,N/2,N/2,0/N,0,N,0 1,N,0 1,N,0 1,3.门控信号的作用-GATE输入总是在CLK输入时钟的上升沿被采样。在方式0，2，3，4中，GATE输入是电平起作用。在方式1，2，3，5中 GATE输入是上升沿起作用的。,4.在计数过程中改变计数值立即有效是写入计数值后的下一个CLK脉冲后，新的计数值开始起作用。
11、,5.计数到0后计数器的状态计数器减到0后并不停止，在方式0，1，4，5，计数器减到0后从FFFF/9999继续计数。方式2，3是连续计数，计数器自动装入计数值后，继续计数。,例1：某8253端口地址为F8HFBH，欲用通道0以方式1，按BCD计数，计数值为5080。,1.确定通道控制字；2.计数值的低8位为80；3.计数值的高8位为50。,初始化程序为：MOV AL，33HOUT 0FBH，ALMOV AL，80HOUT 0F8H，ALMOV AL，50HOUT 0F8H，AL,在计数过程中，8253读计数器现行值的方法：（将计数值存入内部锁存器）,MOV AL，03H；计数器0的锁存命令O
12、UT 0FBH，AL；写入控制寄存器IN AL，0F8H；读低8位MOV CL，AL；存入CL中IN AL，0F8H；读高8位MOV CH，AL；存入CH中,8.2 Intel8253-PIT的应用举例,例2：用8253产生各种定时波形。要求：,（1）通道0输出频率为2KHz的方波；（2）通道1产生宽度为1ms的负脉冲；（3）通道2以硬件方式触发，输出单脉冲时常为26。,已知：8253基地址为310H，3通道所用时钟脉冲频率为1MHz。,通道0工作于方式3，控制端GATE0接+5V，时间常数 N0=1MHz/2KHz=500；通道1工作于方式1，由控制端GATE1的正跳变触发，OUT1的宽度为
13、时常，单次触发，时间常数 N1=1ms/0.001ms=1000通道2工作于方式5，由控制端GATE2的正跳变触发，可连续触发，时间常数N2=26。,分析：,；通道0初始化程序MOV DX，316HMOV AL，00110111BOUT DX，ALMOV DX，310H MOV AL，00HOUT DX，ALMOV AL，05HOUT DX，AL,；通道1初始化程序MOV DX，316HMOV AL，01110011BOUT DX，ALMOV DX，312H MOV AL，00HOUT DX，ALMOV AL，10HOUT DX，AL,；通道2初始化程序MOV DX，316HMOV AL，10
14、011011BOUT DX，ALMOV DX，314H MOV AL，26HOUT DX，AL,例3：设定时器0、定时器1工作于方式2，外部提供一个时钟,频率f=2MHZ。要求定时器1每5ms产生一个脉冲，定时器0每5s产生一个脉冲。1).一个定时器的最大定时时间：65536/（2*106）=0.032768 s=32.768ms2).将定时器1的CLK1接2MHZ时钟，计数初值：3).将定时器1的OUT1端接到定时器0的CLK0端,定时器0的计数初值:,每5ms产生一个脉冲,例4：8253控制LED。要求：LED点亮10秒，熄灭10秒,分析：8253的地址线与CPU高8位数据线D8D15相连
15、，8253的各端口的地址为81H、83H、85H、87H。OUT1输出占空比为1:1的方波，8253端口1工作在方式3。,时钟频率为2MHz时，16位计数通道的最大定时时间为：0.5s65536=32.768ms,级连：通道0输出400Hz脉冲（时常5000），通道1输出0.05Hz方波（时常8000）。,；通道0初始化程序MOV AL，00110101BOUT 87，ALMOV AL，00HOUT 81，ALMOV AL，50HOUT 81，AL,；通道1初始化程序MOV AL，01110111BOUT 87，ALMOV AL，00HOUT 83，ALMOV AL，80HOUT 83，AL,
16、例5：用8253设计一个自动计数系统（计数500向CPU提出中断申请）。,8253端口地址：F0H，F2H，F4H，F6H，,8253工作方式：计数器1工作于方式0，按BCD计数，先读写低字节，后读写高字节。,；通道1初始化程序MOV AL，01110001BOUT 0F6H，ALMOV AL，99HOUT 0F2H，ALMOV AL，04HOUT 0F2H，AL,；读通道1计数值程序MOV AL，01000000BOUT 0F6H，ALIN AL，0F2HMOV AH，ALIN AL，0F2HXCHG AH，AL,当前计数值的读取（1）利用GATE控制信号，使计数器停止计数。故干扰了计数过程
17、，需要硬件电路配合。（2）利用计数器锁存命令锁存现行计数值，就可从相应的计数器通道中读取计数值。,第三节 Intel8253-PIT在PC/XT机中的应用,40H-43H,方式3，n=0,方式2，n=18,方式3，n=1331,本章要求掌握8253的功能掌握初始化编程的方法了解6中工作方式的特点会解决简单的问题,35,方式0 计数结束中断,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,写入4,写入方式0,WR,GATE：开关作用,设定工作方式设定计数初值计数值送入计 数器计数过程计数结束,36,方式1 可编程单稳脉冲,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,写入4,写入方式1,WR,GA
18、TE：触发作用,设定工作方式设定计数初值硬件启动计数值送入计 数器计数过程计数结束,37,方式2 频率发生器（分频器）,0,3,1,2,4,GATE,OUT,CLK,写入4,写入方式2,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,WR,GATE：开关作用,38,方式3 方波发生器,0,3,1,2,4,GATE,OUT,CLK,写入4,写入方式3,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,WR,GATE：开关作用初值N为偶数：N/2脉冲数输出高，N/2脉冲数输出低初值N为奇数：(N+1)/2脉冲数输出高，(N-1)/2脉冲数输出低,39,方式4 软件触发选通信号,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,写入4,写入方式4,2,3,写入3,1,0,WR,GATE：开关作用,40,方式5 硬件触发选通信号,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,写入4,写入方式5,2,2,3,3,写入3,1,1,0,WR,GATE：触发作用,重触发：装计数值,触发,
