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1、,微型计算机原理与接口技术第5版第7章可编程计数器/定时器8253/8254及其应用,本章主要内容:7.1 8253的工作原理 7.2 8253/8254的应用举例,可编程计数器/定时器利用硬件电路和中断来控制定时，定时时间由软件确定，精确、灵活；还能对外部事件计数。8253是一种典型的可编程计数器/定时器，也称可编程间隔定时器(Programmable Interval Timer)内部具有3个相互独立的16位计数器通道；通过编程，每个通道可按6种不同的方式工作；可按二进制或BCD码计数，最高计数频率2MHz；采用倒计数方式，预先置入初值再进行减1计数。还可用于可编程方波频率产生器、分频器、
2、程控单脉冲发生器等多种场合。,7.1 8253的工作原理,7.1.1 8253的内部结构和引脚信号7.1.2 初始化编程和门控信号功能7.1.3 8253的工作方式,7.1.1 8253的内部结构和引脚信号,与CPU的接口8 位数据线：D0 D7寻址控制线：A0、A1、读写控制线：、各通道与外设的接口时钟输入：CLK门控输入：GATE波形输出：OUT,8253引脚信号,8253内部结构,内部结构包含以下几部分：数据总线缓冲器读/写控制逻辑计数器或计数通道03控制字寄存器从图中也可看到各部件相应的引脚信号。,1.数据总线缓冲器,是8253与数据总线连接时的接口电路，由8位双向三态缓冲器构成。CP
3、U用IN、OUT指令对8253进行读写的信息，都经D7D0传送，包括:对8253初始化编程时，CPU向它写入的控制字；CPU向某一计数器写入的计数初值；CPU从计数器读出的计数值。,2.读/写控制逻辑,接收控制总线的输入信号，组合后形成各种控制信号。可接收的信号有:1）片选信号，由I/O 端口译码电路产生2）读信号，CPU读取选定计数器中的内容3）写信号，CPU写入计数初值，或控制字4）A1A0，端口选择信号，即 A1A0=00，通道0；A1A0=01，通道1；A1A0=10，通道2；A1A0=11，控制字寄存器,输入信号组合形成的控制功能,=0时，才能工作=0时，可向3个计数器和控制口写入数
4、据=0时，可从3个计数器读出数据，但不能读控制口。和 都为0时为非法操作。,3.计数器02,8253有3个相同而独立的计数器/定时器通道，每通道都含1个8位控制字寄存器、1个16位计数初值寄存器、1个16位计数执行部件、1个16位输出锁存器。执行部件是1个16位减法计数器，从寄存器初值开始减1计数。输出锁存器随时记录计数器的值，必要时可从中读出瞬时值。初值寄存器、执行部件、输出锁存器都是16位，也可分成高8位和低8位，作8位寄存器用。,写入计数初值后，在门控信号控制下，对CLK脚上的脉冲进行减1计数。计数结束时，从OUT引脚输出脉冲信号。定时时间=时钟脉冲周期tc预置的计数初值n例如：设计数脉
5、冲频率为0.5MHz，即脉冲周期tc=2s，若计数初值n=500，则计数器进行减1计数，减到0时，定时时间为：T=2s500=1ms。,4.控制字寄存器,控制字写入控制字寄存器。用来选定计数通道，各通道工作方式、读写格式和计数数制。,7.1.1 8253的内部结构和引脚信号7.1.2 初始化编程和门控信号功能7.1.3 8253的工作方式,7.1.2 初始化编程和门控信号功能,1.8253的初始化编程步骤1）先写入控制字 控制字用来选定计数通道，规定工作方式和计数格式。2）后写入计数初值n 写入8/16位计数初值。16位要执行2条OUT指令，先送低8位，后送高8位。二进制计数时，n=0000-
6、FFFFH，0表示65536，BCD计数时，n=0000-9999H，0表示10000。,例7.1,设8253的3个计数器口地址为3F0H、3F2H和3F4H，控制字寄存器地址为3F6H，要求通道0工作于方式3，采用BCD计数，计数初值n=1234H，试编写初始化程序。MOV AL，00110111B；控制字:选择通道0，先读/写；低字节，方式3，BCD计数 MOV DX，3F6H；指向控制口 OUT DX，AL；写入控制字 MOV AL，34H；计数值低字节 MOV DX，3F0H；指向计数器0端口 OUT DX，AL；先写入低字节 MOV AL，12H；计数值高字节 OUT DX，AL；后
7、写入高字节,2.门控信号控制功能,写入计数初值后，方式0，2，3，4，在GATE为高电平时允许计数。方式1，5，由GATE的上升沿触发计数。,7.1.1 8253的内部结构和引脚信号7.1.2 初始化编程和门控信号功能7.1.3 8253的工作方式,7.1.3 8253的工作方式,方式0：计数结束中断，输出一个正跳变方式1：可编程单稳输出，输出一个宽度可调的负脉冲方式2：比率发生器，输出序列负脉冲方式3：方波发生器，方式2，3均可n分频方式4：软件触发选通，写入n开始计数方式5：硬件(GATE上升沿)触发选通,各工作方式的共同点,写入控制字后，进入选中的工作方式，输出端OUT进入初始态：方式0
8、输出低电平，其余均输出高电平。写入计数初值后在GATE控制下计数。如允许计数，要经过1个时钟脉冲的上升沿，到下降沿时计数器执行部件才开始减1计数。下面讨论中，黄色部分为要求掌握的基本工作原理。计数过程中，有的允许改变计数初值，有的允许GATE多次触发计数，有的重新装入初值从头开始计数，各不相同。这些内容用绿色表示，大致了解即可。,方式0计数结束中断,向计数通道写入计数初值n，OUT置为0。只有GATE=1才能进行计数。n写入1个CLK后才开始减1计数，在(n1)个CLK后计数值减为0，从OUT输出1个正跳变可作中断请求信号。计数过程中可重写或改变计数值。,计数初值m=5,方式1可编程单稳输出,
9、写入控制字置为方式1，OUT变低。装入计数初值，GATE产生时，才启动计数。计数器减为0时，OUT由低变高，产生1个负脉冲。允许当前计数未完时，由GATE多次触发计数，OUT输出会保持N个CLK脉宽的低电平。下个GATE到来时将初值n重装入，从n开始计数。,方式2比率发生器,GATE=1，写入计数初值n后减1计数，减到1时OUT输出1个与CLK脉冲等宽的负脉冲，然后自动装入n，重新开始计数。这样，每隔n个时钟脉冲就会输出1个负脉冲，对时钟脉冲进行n分频。计数过程中装入新初值n后，下次计数时按n计数。GATE变低停止计数，由低变高后重装入初值计数。,方式3方波发生器,类似于方式2，对时钟脉冲进行
10、n分频，但输出方波。若初值为偶数，每次减2，减到0时OUT=0；又从初值起减2，减到0时OUT=1，不断循环进行，输出一系列对称方波。若初值为奇数，先减1，后每次减2，减到0时OUT=0；又从初值起先减3，后每次减2，减到0时OUT=1，循环进行，输出不完全对称方波。计数过程中GATE变低，停止计数。变高后，重新从n开始计数。,方式4软件触发选通,GATE=1，写入计数初值n后，触发减1计数，减到0时输出1个脉宽的单个负脉冲，n一次有效。如要继续计数，必须重新装入n。计数过程中GATE变低，停止计数，由低变高后，重新装入初值开始计数，减到0后输出一个负脉冲。,方式5硬件触发选通,写入计数初值后，等GATE产生正跳变，由硬件触发计数。计数值减到0，输出1个脉宽的负脉冲，并自动装入计数初值，但不计数，仍要等硬件触发计数。计数过程中，允许当前计数未完时的多次重触发，从计数初值开始计数。也允许写入新计数值，硬件触发按新初值计数。,
