第9章_定时计数控制接口

第9章第9章定时计数控制接口教学重点8253的引脚和6种工作方式8253的编程8253在IBMPC系列机上的应用定时器和计数器定时控制在微机系统中极为重要定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间隔计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获知外设的某种状态），常又称为计数器定时功能的实现方法软件延时——利用微处理器执行一个延时程序段实现不可编程的硬件定时——采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间可编程的硬件定时——软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路9.18253/8254定时计数器3个独立的16位计数器通道每个计数器有6种工作方式按二进制或十进制（BCD码）计数8254是8253的改进型9.1.18253/8254的内部结构和引脚D7～D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2计数器结构示意图预置寄存器GATECLKOUT减1计数器输出锁存器计数初值存于预置寄存器；在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值计数器的3个引脚CLK时钟输入信号——在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1GATE门控输入信号——控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型OUT计数器输出信号——当一次计数过程结束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号2.与处理器接口D0~D7数据线A0~A1地址线RD*读信号WR*写信号CS*片选信号CS*A1A0I/O地址读操作RD*写操作WR*00000101001140H41H42H43H读计数器0读计数器1读计数器2无操作写计数器0写计数器1写计数器2写控制字计数器读写格式工作方式数制D7D6D5D4D3D2D1D000计数器001计数器110计数器211非法00计数器锁存命令01只读写低字节10只读写高字节11先读写低字节后读写高字节000方式0001方式1010方式2011方式3100方式4101方式50二进制1十进制示例9.1.28253/8254的工作方式8253有6种工作方式，由方式控制字确定熟悉每种工作方式的特点才能根据实际应用问题，选择正确的工作方式每种工作方式的过程类似：⑴设定工作方式⑵设定计数初值〔⑶硬件启动〕⑷计数初值进入减1计数器⑸每输入一个时钟计数器减1的计数过程⑹计数过程结束121.方式0：计数结束中断①②⑤④⑥GATEOUTCLK031244方式0WR①设定工作方式②设定计数初值④计数值送入计数器⑤计数过程⑥计数结束输出OUT信号随即变为低电平其输出OUT信号变为高电平门控信号为高时允许计数，为低暂停计数，重新为高时，接着当前计数值继续计数计数期间给计数器重装新值，在写入新值后重新开始计数132.方式1：可编程单稳脉冲（N×时钟周期的单稳负脉冲）①②⑤④⑥①设定工作方式②设定计数初值③③硬件启动④计数值送入计数器⑤计数过程⑥计数结束GATEOUTCLK031244方式1WR计数过程中写入新的计数值，不影响当前计数；若再次由GATE触发启动，则按照新值开始计数。计数过程结束前，GATE再次触发，则计数器重新装入计数值，从头开始计数输出OUT信号变为高143.方式2：频率发生器（分频器）03124GATEOUTCLK4方式2031240312403124WR计数器减为1时，OUT变为低，经过一个CLK，回复为高，且计数器重新开始计数计数过程中装入新值，将不影响现行计数；但从下个周期开始按新的计数值计数GATE为低电平将停止计数，并使输出为高。GATE为高电平，计数器将重新装入预置计数值，开始计数。这样。GATE能用硬件对计数器进行同步154.方式3：方波发生器03124GATEOUTCLK4方式3031240312403124WR计数值为偶数时，前一半输出为高电平，后一半输出为低电平。如果计数值为奇数，前一半比后一半多一个时钟脉冲的高电平，随后输出为低165.方式4：软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式42233310WR这种计数是一次性的计数过程中重新装入新值，将不影响当前计数。GATE为低禁止计数，变为高则计数器重新装入计数初值，开始计数176.方式5：硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式522333110WR计数过程中重新装入新值，不影响当前计数。GATE又有触发信号，则计数器重新装入计数初值，从头开始计数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50N0N0N0/N110NN/2N/20/N0N01N01N01讨论：计数开始的时刻计数开始的时刻需要注意：处理器写入8253的计数初值只是写入了预置寄存器，之后到来的第一个CLK输入脉冲（需先由低电平变高，再由高变低）才将预置寄存器的初值送到减1计数器。从第二个CLK信号的下降沿，计数器才真正开始减1计数。出处：教材第217页第15行实验：计数开始的时刻9.1.38253/8254的编程8253加电后的工作方式不确定8253必须初始化编程，才能正常工作写入控制字写入计数初值读取计数值8254新增读回命令D7D6D5D4D3D2D1D01写入方式控制字计数器读写格式工作方式数制D7D6D5D4D3D2D1D000计数器001计数器110计数器211非法00计数器锁存命令01只读写低字节10只读写高字节11先读写低字节后读写高字节000方式0001方式1010方式2011方式3100方式4101方式50二进制1十进制控制字写入控制字I/O地址（A1A0＝11）示例2写入计数值选择二进制时计数值范围：0000H～FFFFH0000H是最大值，代表65536选择十进制（BCD码）计数值范围：0000～99990000代表最大值10000计数值写入计数器各自的I/O地址示例3读取计数值对8位数据线，读取16位计数值需分两次计数在不断进行，应该将当前计数值先行锁存，然后读取：向控制字I/O地址：给8253写入锁存命令从计数器I/O地址：读取锁存的计数值读取计数值，要注意读写格式和计数数制moval,36h；36H＝00110110B；计数器0为方式3，采用二进制计数；先低后高写入计数值out43h,al；写入方式控制字moval,0；计数值为0out40h,al；写入低字节计数值out40h,al；写入高字节计数值294.8254的读回命令8254比8253多了读回命令，可以令3个通道的计数值和状态锁存，向CPU返回一个状态字读回命令写入控制端口，状态字和计数值都通过计数器端口读取9.28253在IBMPC系列机上的应用A0A1———A0—A1—D0～D7D0～D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2DQCLK+5V接至DMA控制器接至扬声器驱动器PB0PB1IRQ0DRQ08253+5V1.19318MHzDACK0BRDIORIOWRDWRCST/CCS9.2.1定时中断和定时刷新从阅读初始化程序段看计数器0作为定时中断的作用将计数器1作为定时刷新看如何编写初始化程序段定时中断moval,36h;计数器0为方式3，采用二进制计数，;先低后高写入计数值out43h,al;写入方式控制字moval,0;计数值为0out40h,al;写入低字节计数值out40h,al;写入高字节计数值8253初始化计数器0：定时中断计数器0：方式3，计数值：65536，输出频率为1.19318MHz÷65536＝18.206Hz的方波门控为常启状态，这个方波信号不断产生OUT0端接8259A的IRQ0，用作中断请求信号每秒产生18.206次中断请求，或说每隔55ms（54.925493ms）申请一次中断DOS系统利用计数器0的这个特点，通过08号中断服务程序实现了日时钟计时功能计数器1：定时刷新需要重复不断提出刷新请求门控总为高，选择方式2或32ms内刷新128次，即15.6s刷新一次计数初值为18定时刷新moval,54h;计数器1为方式2，采用二进制计数，只写低8位计数值out43h,al;写入方式控制字moval,18;计数初值为18out41h,al;写入计数值8253初始化9.2.2扬声器控制计数器2的输出控制扬声器的发声音调计数器2只能工作在方式3，才能输出一定频率的方波，经滤波后得到近似的正弦波，进而推动扬声器发声扬声器还受控于并行接口（8255芯片）必须使PB0和PB1同时为高电平，扬声器才能发出预先设定频率的声音频率设置speakerprocpushaxmoval,0b6hout43h,al;写入控制字popaxout42h,al;写入低8位计数值moval,ahout42h,al;写入高8位计数值retspeakerendp扬声器控制扬声器开speakonprocpushaxinal,61horal,03h;D1D0＝PB1PB0＝11B，其他位不变out61h,alpopaxretspeakonendp扬声器控制扬声器关speakoffprocpushaxinal,61handal,0fch;D1D0＝PB1PB0＝00B，其他位不变out61h,alpopaxretspeakoffendp扬声器控制主程序;数据段freqdw1193180/600;代码段movax,freqcallspeaker;设置扬声器音调callspeakon;打开扬声器声音movah,1;等待按键int21hcallspeakoff;关闭扬声器声音扬声器控制9.2.3可编程硬件延时利用日时钟每隔55ms中断一次不变的特点，可以编写一段不随系统时钟频率变化的固定延时程序由于日时钟中断的时间单位是55ms，所以无法实现更短时间的延时这时只有利用实时时钟中断，不过它的最短延时约是1ms（976s）日时钟;延时开始movah,0int1ahadddx,90;加5秒（5×18＝90）movbx,dx;期望值送bxrepeat:int1ah;再读日时钟cmpbx,dx;与期望值比较jnerepeat;不等，则循环……;相等，延时结束可编程硬件延时实时时钟;延时开始movcx,0movdx,1952;延时1.952ms＝2×976smovah,86hint15h;功能调用返回时，定时时间到可编程硬件延时9.3扩充定时计数器的应用例题9.2利用扩充定时计数器对外部事件的计数例题9.3为A/D转换电路提供可编程的采样信号例9.2A0A1———A0—A1外部事件产生源8253OUT0GATE0CLK0200～207HIRQD0～D7D0～D7译码电路AENA3～A9+5VCSIORIOWRDWR初始化程序段movdx,203h;设置方式控制字moval,10houtdx,almovdx,200h;设置计数初值moval,64h;计数初值为100outdx,al例9.2输出：明确向哪个端口输出什么数据输入：清楚从哪个端口输入什么数据例9.3为A/D转换电路提供可编程的采样信号8253OUT0GATE0CLK0OUT1GATE1CLK1OUT2GATE2CLK2启动转换时钟源频率F+5V计数值MNLA0A1A1A2200H～207HCS初始化计数器0moval,14hmovdx,206houtdx,almoval,cnt0movdx,200houtdx,al例9.3初始化计数器1moval,52hmovdx,206houtdx,almoval,cnt1movdx,202houtdx,al例9.3初始化计数器2moval,96hmovdx,206houtdx,almoval,cnt2movdx,204h