第八章计数器定时器.

第八章可编程计数器/定时器82538.1概述8.28253的内部结构8.58253的工作方式8.48253的控制字8.38253的引脚功能8.68253的应用举例第8章计数器/定时器80X86系统常用接口芯片（一）并行接口芯片Intel8255，有三个8位端口A,B,CIntel8155，有三个端口,内带256字节RAM,两个定时器。（二）串行接口芯片Intel8251，同步异步串行接口。Intel8250，异步串行接口芯片。（三）计数定时器Intel8253/8254，三个通道16位定时计数器。（四）直接存取控制器（DMAC）Intel8237上述接口芯片功能可由程序改变，称为可编程接口芯片。第8章计数器/定时器8253主要功能：①以均匀分布的时间间隔中断操作系统，以便切换程序；②向I/O设备输出精确的定时信号，信号的周期可由程序控制；③用来作为可编程波特率发生器；④检测外部事件发生的频率或周期；⑤统计外部事件发生的次数，计数结果送至计算机；⑥在定时或计数达到编程规定的值以后，向CPU申请中断。8.1计数器/定时器概述微机应用系统的重要应用之一是如何用好定时/计数器。即常常需要实时钟或延时或对外部事件计数。实现定时或延时控制的常用方法：（1）软件延时：用一个不完成任何功能的程序段实现；（2）常用数字电路定时：555（3）可编程硬件定时：8253，其定时值和定时范围可以通过软件来确定和改变。第8章计数器/定时器Intel8253____三个通道16位可设置定时计数器，可由软件设定6种工作方式。8.28253内部结构第8章计数器/定时器①8253内部由三个独立通道组成，结构与工作原理完全相同。②每个通道是16位计数器可对外输入CLK进行二进制或十进制（BCD）减1计数是否计数由外引脚GATE控制。CLK已知频率的时钟信号外部事件发生源16位减法计数器2#最大216（0000H）最小1（0001H）10#最大104（0000H）最小1（0001H）③每个通道有6种工作方式，由控制寄存器选择。④计数器归0时由OUT引脚输出信号。⑤控制字寄存器只能写不能读，写入的控制字将控制通道的工作方式。⑥数据总线缓冲器用于与CPU间的信息通道。第8章计数器/定时器1.D7～D0：数据总线，双向，三态，直接与计算机数据总线相连。2.CLK0～CLK2：计数时钟输入端，下降沿使通道减1。3.GATE0～GATE2：门控制，输入，高电平有效或上升沿有效，有效时允许计数器对输入时钟计数。4.OUT0～OUT2：通道输出信号，计数器到“0”时由此输出一信号，输出波形形式取决于工作方式。5.A1、A0：寻址3个通道的计数器和控制寄存器(3个通道的控制寄存器共用一个端口地址).6.RD、WR和CS：8253的读、写和片选信号，均为低电平有效。01000010010101001011001000010100110功能对计数器0设置计数初值CSRDWRA1A0对计数器1设置计数初值对计数器2设置计数初值设置控制字从计数器0读出计数值从计数器1读出计数值从计数器2读出计数值8.38253的引脚功能第8章计数器/定时器8253与8086系统计算机连接D7～D0D7～D0RDWRA1A0CSIORIOWA13A15A14A10A12A1174LS3074LS04A9+5VA8A7A6A5+5VCBA74LS138Y2G2AG2BG18253A2A1GATE0GATE1GATE2OUT0OUT1OUT2CLK0CLK1CLK2PB1(8255)+5VPB0(8255)IRQ0(8259)刷新电路驱动器CPCLKDQQ74LS175说明：1.8253的数据线D7~D0接8086的数据总线的低8位。2.8253的A1和A0分别接系统的A2和A1，使用偶地址传递信息。3.由74LS138，74LS30和74LS04译码选中8253。A15～A80～0端口00011011控制口A7A6A5A4A3A2A1地址040H0A0010XX通道0通道1通道2042H044H046H4.8253的三个通道输入时钟由系统PCLK分频得到，频率为：2.38636/2=1.1931816MHz.5.在IBM-PC/XT微机系统中，通道0定时OUT0接8259的IR0，通道1刷新动态存储器，通道2控制扬声器发声.第8章计数器/定时器M2M1M0：计数器工作方式选择000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式5BCD：计数器进制选择016位二进制计数器1BCD码计数器SC1SC0：计数器通道选择00通道001通道110通道211非法RW1RW0：计数器读写选择00计数器锁存01只读写低8位10只读写高8位11先读写低8位,再读写高8位控制字写入控制端口，各位含义如下：D0SC1D7SC0BCDRW1RW0M2M1M08.48253的控制字8253初始化：对一个通道先写入控制字再写入时间常数（计数初值）第8章计数器/定时器注：①写入控制字后，所有控制逻辑电路复位，输出端OUT进入初始状态。②CPU向8253写入的计数初值，要在CLK端输入一个正脉冲（）后才能被真正装入指定通道（若在此CLK下降沿之前读计数器，则其值是不定的）。之后再次输入时钟脉冲（CLK）才开始计数，且每次在脉冲的下降沿减1计数。即：写入计数初值后，经过一个CLK，8253才开始计数。第8章计数器/定时器（1）方式0——计数结束产生中断（2）方式1——可重复触发单稳触发器（3）方式2——分频器(频率发生器）（4）方式3——方波发生器（连续）（5）方式4——软件触发选通（6）方式5——硬件触发选通8.58253的工作方式第8章计数器/定时器CLKOUT43210FF方式0时序图CWN=4WR（1）方式0——计数结束产生中断①控制字（CW）写入后OUT即变为低电平，当计数器为0时，输出OUT变为高电平。②计数初值写入后在下一个CLK下降沿才送入计数器，因此计数值为N+1。③当GATE变为低电平时计数停止，再变为高电平时计数继续进行。④若计数过程中重新送入初值，则按新值重新计数。⑤计数到零后，不能自动恢复计数初值，OUT端保持高电平。再次写入计数初值，才又开始计数。第8章计数器/定时器例：若8253的地址为04H～07H，要使计数器工作在方式0，仅用8位二进制数，计数初值为128，初始化程序为：MOVAL，50HOUT07H，ALMOVAL，80HOUT05H，ALD0SC1D7SC0BCDRW1RW0M2M1M0D01D70001000第8章计数器/定时器（2）方式1——可重复触发单稳触发器①写入CW后OUT变为高电平，GATE上升沿触发后，OUT变为低并开始计数，归零时OUT变为高电平。②GATE再来一次上升沿使OUT为低，计数器以初值重新计数。③计数过程中，再次给通道写入时间常数，不影响现行操作过程，GATE再次触发后才按新的时间常数操作。④计数过程中，GATE触发沿提前到来，在下一个CLK的下降沿，计数器开始重新计数，这将使输出单稳脉冲比原先设定的计数值加宽。OUT3210方式1时序图CLKCWN=3WRFFFE32GATE可重复触发——当计数归零后，不用再次送计数值，只要给它触发脉冲，即可产生一个同样宽度的单稳脉冲输出。第8章计数器/定时器（3）方式2——分频器(频率发生器）①写入CW后OUT为高电平，写入时间常数后，下一CLK开始计数，减到1时OUT变低，经过一个CLK后OUT变高，计数重新开始。②GATE=1计数进行，GATE=0计数停止，且下一个CLK计数器重新赋初值，GATE变为高电平，计数重新开始。③计数期间送入新值，本周期继续进行，下一个周期按新值计数操作。OUT321方式2时序图CLKCWN=3WRGATE321321不用重复置数。计数器能够连续工作，输出OUT是输入CLK的n(初值）分频。软件同步：计数器写入控制字和计数初值后，如GATE一直处于高电平，那么，在下一个脉冲开始计数器计数。通过写入计数初值使计数器同步，称为～。硬件同步：由前述②知，门控信号可实现计数器的同步，称为硬件同步第8章计数器/定时器第8章计数器/定时器（4）方式3——方波发生器（连续）①写入CW后OUT变为高电平，输入时间常数后，下一个时钟开始计数，计到一半时输出变为低电平，计到终值时重新变为高电平，并开始下一次计数过程。②若N为偶数，高低电平持续时间相等；若为奇数，则高电平持续时间为（N+1）/2，低电平持续时间为（N-1）/2。③GATE=1计数进行。在计数过程中若GATE=0，计数停止且OUT为高，计数器重新赋初值，GATE回到高时计数重新开始。④计数期间送入新值，本周期继续进行，下一个周期按新值计数。OUT321方式3时序图CLKCWN=4WR32GATE441第8章计数器/定时器（5）方式4——软件触发选通①写入CW后OUT为高电平，输入时间常数后，下一个CLK开始计数，计数器为0时，输出一个周期负脉冲，并停止操作。②GATE=1允许计数，GATE=0禁止计数。③计数期间送入新的时间常数，则下一个时钟按新值重新计数。（6）方式5——硬件触发选通①写入CW后OUT为高电平，输入时间常数后由GATE上升沿启动计数。计数为0时输出一个时钟的负脉冲，并停止操作。②计数过程中，若GATE又来一个上升沿，则下一个时钟计数器重新赋值计数。③计数过程中写入时间常数，当前周期不受影响，在下一个GATE上升沿启动新值计数。OUT3210方式5时序图CLKCWN=3WRFFFE32GATE10OUT321方式4时序图CLKCWN=3WRGATE0FFFEFDFC计数过程由软件将计数初值装入通道来触发第8章计数器/定时器8253有6种不同的工作方式。小结如下：方式0——写入CW后，输出即变低，计数结束输出为高，常用该输出信号作为中断源。其余5种方式写入CW后，输出均变高。方式0可用来实现定时或对外部事件进行计数。方式1用来产生单脉冲。方式2用来产生序列负脉冲，每个负脉冲的宽度与CLK的周期相同。方式3用于产生连续的方波。方式2和方式3都实现对CLK的n分频。方式4和方式5的波形相同，都是计数器归0后的1个负脉冲，宽度为1个CLK。方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个CLK周期的负脉冲。但方式2是连续的，方式4是由软件（设置初值）触发启动，而方式5由硬件（门控脉冲）触发启动。方式1、5触发计数方式相同，但输出波形不同。方式1为输出n个CLK脉冲周期的负脉冲（计数过程中输出为低），而方式5输出的是宽度为1个CLK脉冲周期的负脉冲（计数过程输出为高）。任一种方式，只有在写入计数值后才能开始计数，方式0、2、3和4都是在写入计数值后，计数过程就开始了，而方式1和5需要外部触发启动，才开始计数。第8章计数器/定时器（一）BIOS对8253初始化1.对计数器0的初始化MOVAL，36HOUT46H，ALMOVAL，00HOUT40H，ALOUT40H，AL说明：（1）计数器0工作于方波发生器方式，对CLK（1.1931816MHz）进行65536（216）分频。（2）计数器0的输出端OUT0接8259的IR0，每次归0产生一次中断请求，中断号由BIOS设置为8。（3）中断时间间隔为54.925ms，每秒钟来18.2次中断。（4）通道0的时间间隔是计算机系统时标基础。2.对计数器1的初始化MOVAL,54HOUT46H,ALMOVAL,18（18分频）OUT42H,AL（1）通道1给DMA控制器提供时钟。（2）输出频率为66.288KHz.8.68253应用举例第8章计数器/定时器（一）BIOS对8253初始化3.对计数器2的初始化和接通喇叭MOVAL,0B6HOUT46H,ALMOVAX,533HOUT44H,ALMOVAL,AHOUT44H,ALINAL,62H；读入8255的PB口MOVAH,AL；保护原值OR