第七章计数器.

微机系统原理与接口技术第七章计数器和定时电路18253的控制字2可编程定时/计数器的工作方式微机系统原理与接口技术1可编程计数/定时器8253/8254定时/计数器的作用生产线上统计产品的数目----计数器系统的动态存储器刷新----定时器系统时钟计时----定时器扬声器的频率源----定时器如何定时软件定时，优点是节省硬件；缺点是执行程序期间CPU一直被占用，降低了CPU效率硬件定时，要用额外的硬件—计数/定时器，但可提高CPU的利用率微机系统原理与接口技术8253基本功能具有三个相互独立的16位计数器通道每个通道都可设定以6种工作方式之一进行计数/定时每个计数器都可设为按二进制或BCD码计数具有计数和定时功能，基于减1计数工作定时器减为0后，可自动装入定时常数初值，并产生输出信号在减1操作中，任何时刻计数器的值都可由CPU经计数输出寄存器读取微机系统原理与接口技术8253引脚数据线控制线电源线D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1CSVCCGND8765432122231920212412Intel825391110151413181617CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2计数器0计数器1计数器2微机系统原理与接口技术8253引脚8253与CPU的接口8位数据线：D0~D7寻址控制线：A0、A0、/CS读写控制线：/RD、/WR8253与外设的接口注:三个独立的计数器/定时器时钟输入：CLK输入门控：GATE波形输出：OUT微机系统原理与接口技术8253寄存器选择表微机系统原理与接口技术8253内部结构数据总线缓冲器8D0~D7内部总线CLK0计数器0GATE0OUT0计数器1CLK1GATE1OUT1计数器2CLK2GATE2OUT2读/写逻辑A0A1WRRDCS控制字寄存器微机系统原理与接口技术内部的各计数器的结构&CLKGATE16位当前计数值锁存器16位减一计数器16位计数初值寄存器OUT（减1至0时）MSBLSB装入初值LSBMSB锁存后读出当前值微机系统原理与接口技术9.28253的控制字微机系统原理与接口技术例将计数器2初始化为工作方式3，计数初值为533H，为二进制计数方式，设寄存器地址为40H~43H控制字10110110B6HMOVAL，0B6H；计数器2，先低后高字节OUT43H，AL；写命令字MOVAX，533H；计数初值OUT42H，AL；写计数值低位MOVAL，AHOUT42H，AL；写计数值高位微机系统原理与接口技术例8253工作为计数器1，方式3，初值为4020D0111011177H编程MOVAL，77HOUT43H，AL；写计数器1的控制字MOVAL，20HOUT41H，AL；写计数器1的低8位初值MOVAL，40HOUT41H，AL；写计数器1的高8位初值微机系统原理与接口技术例2：计数器0，工作在模式2，计数初值和输出锁存器仅使用低8位，初值为100，计数值为二进制格式。MOVAL，00010100B；控制字OUT73H，ALMOVAL，100；计数初值OUT70H，AL微机系统原理与接口技术例3.计数器1，工作在模式1，CR和OL使用16位，初值为1234，先写入低8位，再写高8位，计数值为BCD。MOVAL，01110011B；控制字OUT73H，ALMOVAX，1234HBCD1234OUT71H，AL；计数初值低8位MOVAL，AHOUT71H，AL；计数初值高8位微机系统原理与接口技术因8253是减计数器，故计数初值越大，则计数减至0所用时间（即定时时间）就越长，但由于8253是先减1，再判是否到0，故最长的定时时间是设置计数初值为0，代表65536。十进制计数时范围是0001～10000，其中当计数初值寄存器为0000H代表十进制数10000。微机系统原理与接口技术计数取值范围在二进制计数时是0001H～10000H，其中10000H代表65536，在计数初值寄存器中的值是0000H。可以从8253中读出当前计数值，但其读出过程是：先将当前计数初值写入到输出锁存器，然后再从输出锁存器中读出，在这同时，8253还在不停地进行减计数，虽然输出锁存器中的值不变，但减计数单元却在不断地减计数，因此，从输出锁存器中读出的值并不一定是真正的当前计数值。微机系统原理与接口技术3工作方式与功能方式0：计数结束产生中断输出（软件控制）方式1：重复触发的单稳输出（硬件控制）方式2：分频器（软件控制）方式3：方波发生器（软件控制）方式4：选通信号发生器（软件触发）方式5：选通信号发生器（硬件触发）微机系统原理与接口技术8253各工作方式的共同点控制字写入计数器时，所有控制逻辑立即复位，输出端OUT进入初始态写入初值后，要经过一个时钟周期后计数执行部件CE才开始工作时钟脉冲CLK的上升沿，门控信号GATE被采样微机系统原理与接口技术方式0CLKOUT加载计数值7N1234567123451234512345123451234561234561231234567812345方式1CLKOUT用计数值5触发GATECLKOUT方式2加载计数值5方式3CLKOUT加载计数值6CLKOUT用计数值8触发方式4CLKGATEOUT方式5用计数值5触发*对于方式2、3、4,GATE＝0时停止计数。图7.218253的6种工作方式时序图18微机系统原理与接口技术方式0—计数结束产生中断预置初值之后，OUT仍保持低电平。只有当计数器中计数值减为0时，OUT才会输出高电平并维持计数初值寄存器CR在延迟一个CLK脉冲后传到CE中，因此N＋1个CLK脉冲后计数值才变为0GATE=0，计数停止；1，继续计数计数过程中可重写或改变计数值微机系统原理与接口技术方式0特点：（1）计数器只计数一遍（2）输出信号OUT会在N+1个CLK脉冲后变高（3）GATE变低电平可以停止计数过程（4）改变计数立即有效n=4432222210CWCLKOUTGATEWRn=343213210CWn=4CLKOUTGATE=1WR微机系统原理与接口技术方式0初始化设计数器0工作于方式0，8位二进制计数，初值为9。端口地址为0E0H～0E3H初始化程序MOVAL，10H；设计数器0，工作方式0OUT0E3H，AL；写入控制寄存器MOVAL，9；设计数初值OUT0E0H，AL；写初值入计数器0的CR微机系统原理与接口技术方式1—可重触发的单稳触发器门控信号GATE正脉冲启动定时/计数允许当前计数未完时的多次重触发，GATE再触发后，OUT输出会保持N个CLK脉宽的低电平下个GATE正脉冲触发信号到来时，会将新初值装入CE中，使计数单元从新初值开始计数微机系统原理与接口技术方式1特点：（1）计数到0后，如果有外部触发，就可以按原来的计数初值工作（2）计数过程中GATE信号可以用作重新触发，计数器重新计数（3）改变计数初值并不是立即有效，只有等到下一个GATE上升沿，才将新初值装入计数单元并按新初值启动计数。43210CWn=4n=5CLKOUTGATEWR微机系统原理与接口技术方式1初始化设计数器1工作于方式1，BCD码计数，计数值为十进制4000。设端口地址为0E0H～0E3H16位计数初值，但由于计数值低8位为0，所以可以设定读/写操作控制段只写高8位，CR低8位自动清0。控制字为01100011B，初始值40HMOVAL，63H；设控制字OUT0E3H，ALMOVAL，40H；设初值40H（高8位）OUT0E1H，AL微机系统原理与接口技术方式2—分频器计数器减到1时，OUT仅输出一个CLK脉宽的低电平，然后自动装入重新计数GATE由低变高会重新装入初值新初值在下次计数才起作用微机系统原理与接口技术方式2特点：（1）不用重新设置计数值，通道可以连续工作（2）以GATE信号停止计数。在GATE变成高电平后的下一个CLK脉冲，计数器恢复原来的初值，重新计数（3）改变计数值不是立即有效，只有当计数值减至0时，下一轮计数过程按新初值进行。微机系统原理与接口技术方式2初始化设计数器工作于方式2，二进制计数，计数初值0304H。端口地址0E0H～0E3HMOVAL，0B4H；控制字OUT0E3H，ALMOVAL，04H；计数器低字节OUT0E2H，ALMOVAL，03H；计数器高字节OUT0E2H，AL微机系统原理与接口技术方式3—方波发生器与方式2类似，但其输出方波或准方波计数值完成一半时，使OUT变低，直到计数任务全部完成为止，OUT恢复为高初值为偶数时，每次减1，直至n/2时OUT输出变为低电平，然后又从初值开始，每次减1，直至n/2时OUT输出变为高电平初值为奇数时，每次减1，减(n+1)/2次时，OUT输出变为低电平，然后从(N-1)/2开始，每次减一，直至为0，所以有(N+1)/2个脉宽的高电平,(N-1)/2个脉宽的低电平。GATE由低变高时，重新开始计数微机系统原理与接口技术方式3特点：（1）GATE信号由低变高可以使计数过程重新开始（2）改变计数初值并不影响现行的计数过程微机系统原理与接口技术方式3初始化计数器0工作于方式3，二进制计数，初值为4。端口地址为0E0H～0E3HMOVAL，16H；控制字OUT0E3H，ALMOVAL，4；初值OUT0E0H，AL微机系统原理与接口技术方式4—软触发的选通发生器计数减到0时输出一个脉宽的低电平GATE由低到高时，计数器恢复工作，而不重置初值计数过程中，新初值立即起作用微机系统原理与接口技术方式4特点：（1）如果设置计数初值为N，则输出信号OUT会在N+1个CLK脉冲后输出一个负脉冲。（2）改变计数值为立即有效微机系统原理与接口技术方式4初始化设计数器1工作于方式4，二进制计数，计数初值为3。端口地址为0E0H～0E3HMOVAL，58H；控制字OUT0E3H，ALMOVAL，3；初值OUT0E1H，AL微机系统原理与接口技术方式5—硬触发的选通发生器如方式1，方式5也是硬件触发计数器到0，输出一个脉宽的负脉冲允许当前计数未完时的多次重触发GATE触发，按新初值计数微机系统原理与接口技术6、方式5WRCLKCW=1ALSB=3GATEOUT3210FF3微机系统原理与接口技术方式5特点：（1）若设置计数值为N，则经过N+1个CLK脉冲后OUT引脚输出一个负脉冲（2）GATE信号重新触发，可以令计数器重新计数（3）改变计数初值并不是立即有效微机系统原理与接口技术方式5初始化设计数器2工作于方式5，二进制计数，计数初值为3，端口地址为0E0H～0E3HMOVAL，9AH；控制字OUT0E3H，ALMOVAL，3；初始值OUT0E2H，AL微机系统原理与接口技术工作方式总结初态计数开始计数结束OUT重新装入初值GATE工作方式012345LLHLGATE触发H允许L禁止HHHHHH23自动H允许L禁止触发G自动G自动G微机系统原理与接口技术初始化编程的原则：–先写入控制字，后设置计数初值；–设置初值的过程必须符合控制字中规定的格式。•计数----输入信号为外部计数脉冲。•定时----输入信号为已知准确的、固定周期时钟。–定时时间t=n×TCK；n为计数初值，TCK为时钟周期•编程命令读出命令----读输出锁存器内容写入命令设置控制字（工作方式）发锁存命令设置计数初值控制字微机系统原理与接口技术方式0与方式4的比较（软件控制）相同点都是软触发，无自动重装入能力写入控制字及初值后，若GATE=H，CE开始减计数当CE=0时，OUT改变电平状态不同点方式0在计数期间OUT=L，计数结束OUT=H方式4在计数期间OUT=H，计数结束OUT=负脉冲OUTOUT微机系统原理与接口技术方式1与方式5的比较（硬件触发）相同点写入控制字及初值后，若GATE输入上升沿脉冲触发，