第五章數(shù)字量輸入輸出3of7

1、 1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)有三種方法：軟件定時(shí)、不可編程的硬件定時(shí)、可編程的硬件定時(shí)器。8253為可編程的硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器。8253的主要功能：的主要功能： 具有具有3 3個(gè)獨(dú)立的個(gè)獨(dú)立的1616位計(jì)數(shù)器通道；位計(jì)數(shù)器通道； 每個(gè)計(jì)數(shù)器均可按二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)每個(gè)計(jì)數(shù)器均可按二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)(BCD(BCD碼碼) )； 每個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速率最高達(dá)每個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)速率最高達(dá)2.6MHz2.6MHz； 每個(gè)通道有每個(gè)通道有6 6種工作方式，可由程序設(shè)置和改變；種工作方式，可由程序設(shè)置和改變； 所有的輸入輸出都與所有的輸入輸出都與TTLTTL兼容。兼容。 28253 可編程定時(shí)可編程定時(shí)/

2、計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器要點(diǎn)：要點(diǎn)：u計(jì)數(shù)初值是如何置入的計(jì)數(shù)初值是如何置入的？u計(jì)數(shù)是如何啟動(dòng)的？計(jì)數(shù)是如何啟動(dòng)的？u輸出是如何變化的？輸出是如何變化的？ 3一、一、82538253工作原理工作原理1 1 三通道可編程三通道可編程1616位計(jì)數(shù)位計(jì)數(shù)/ /定時(shí)電路定時(shí)電路 處理脈沖信號(hào)1.1. 引腳及結(jié)構(gòu)引腳及結(jié)構(gòu) P265 P265 圖圖5.285.28、 P265 P265 圖圖5.295.292.2. 內(nèi)部寄存器的讀寫（內(nèi)部寄存器的讀寫（P266 P266 表表5.55.5） 4 58253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)*三個(gè)計(jì)數(shù)器（減法器） 3個(gè)獨(dú)立的16位減法器，可作定時(shí)/計(jì)數(shù)器使用； 計(jì)數(shù)器按二/BCD方式減法

3、計(jì)數(shù)，從預(yù)常減到零時(shí)，OUT端輸出一信號(hào)。數(shù)據(jù)總線緩沖 器計(jì)數(shù)器0讀/寫邏輯控制字寄存器計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2CLK0CLK1CLK2GATE0GATE1GATE2OUT0OUT1OUT2D7 D0RDWRA0A1CS8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線*數(shù)據(jù)總線緩沖器(傳送信息) 寫控制字, 寫計(jì)數(shù)初值， 讀計(jì)數(shù)值*讀寫邏輯*控制字寄存器(存放控制字) 6數(shù)據(jù)總線緩沖器計(jì)數(shù)器0讀/寫邏輯控制字寄存器計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2CLK0CLK1CLK2GATE0GATE1GATE2OUT0OUT1OUT2D7 D0RDWRA0A1CS8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線8253 的引線* 數(shù)據(jù)線（D7D0）* 地址線：選擇內(nèi)部

4、寄 存器；* 控制線：完成片選和 讀寫操作。CLK：輸入脈沖線；GATE：門控信號(hào)輸入線； GATE=0 禁止計(jì)數(shù)， GATE=1 允許工作；OUT：輸出引腳； 當(dāng)計(jì)數(shù)到“0”時(shí)，OUT 端輸出一信號(hào)。 7 三個(gè)計(jì)數(shù)器各占一個(gè)地址，可讀可寫。三個(gè)計(jì)數(shù)器各占一個(gè)地址，可讀可寫。 三個(gè)控制寄存器共用一個(gè)地址三個(gè)控制寄存器共用一個(gè)地址(A(A1 1A A0 0=11)=11)， 只寫。只寫。每個(gè)計(jì)數(shù)器要分別寫自己的控制字，用同一個(gè)地址，每個(gè)計(jì)數(shù)器要分別寫自己的控制字，用同一個(gè)地址，再根據(jù)控制字再根據(jù)控制字特征位特征位的不同取值，分別寫到各計(jì)數(shù)器的的不同取值，分別寫到各計(jì)數(shù)器的控制寄存器中控制寄存器中

5、 8CSRDWR A1A0寄存器選擇和操作01000寫入計(jì)數(shù)器 001001寫入計(jì)數(shù)器 101010寫入計(jì)數(shù)器 201011寫入控制寄存器00100讀計(jì)數(shù)器 000101讀計(jì)數(shù)器 100110讀計(jì)數(shù)器 200111無操作（三態(tài)）1*禁止（三態(tài)）82538253輸入信號(hào)組合的功能表輸入信號(hào)組合的功能表 916位讀出鎖存器16位減法計(jì)數(shù)器16位初值寄存器8位數(shù)據(jù)線I/O讀I/O寫置入鎖存(OUT指令)(IN指令) 101. 編程步驟 初始化編程： 寫控制字寫計(jì)數(shù)初值，可重復(fù)做。 工作編程： 寫控制字讀計(jì)數(shù)值，可重復(fù)做。2. 控制字 （CW） 功能：規(guī)定工作方式及操作類型 118253的控制字00

6、選擇計(jì)數(shù)器001 選擇計(jì)數(shù)器110 選擇計(jì)數(shù)器211 非法選擇0=二進(jìn)制1=BCD計(jì)數(shù)器讀/寫格式工作方式數(shù)制D0D1D2D3D4D5D6D7 在8253的初始化編程中，由CPU向8253的控制字寄存器寫入一個(gè)控制字來規(guī)定8253的工作方式。00 計(jì)數(shù)器鎖存命令10 只讀/寫最高有效字節(jié)（高八位）01 只讀/寫最低有效字節(jié)（低八位）11 先讀寫最低有效字節(jié)然后讀寫最高有效字節(jié)000 方式0001 方式1*10 方式2*11 方式3100 方式4101 方式5 12 CW的格式：P267 圖5.30最高兩位是寄存器號(hào)，即最高兩位是寄存器號(hào)，即特征位輔助尋址特征位輔助尋址讀計(jì)數(shù)值前讀計(jì)數(shù)值前壓縮壓

7、縮BCD碼碼寫完后的讀，默認(rèn)為讀寫完后的讀，默認(rèn)為讀16位，用兩條位，用兩條 IN 指令指令 13 指令只將計(jì)數(shù)初值寫到初值寄存器，靠指令只將計(jì)數(shù)初值寫到初值寄存器，靠硬硬件信號(hào)件信號(hào)從初值寄存器置入計(jì)數(shù)器從初值寄存器置入計(jì)數(shù)器, ,然后才做然后才做減法計(jì)數(shù)。減法計(jì)數(shù)。初值都是初值都是1616位，但可以只寫一字節(jié)，缺省位，但可以只寫一字節(jié)，缺省字節(jié)默認(rèn)為零字節(jié)默認(rèn)為零 計(jì)數(shù)范圍計(jì)數(shù)范圍 對(duì)于十六進(jìn)制為對(duì)于十六進(jìn)制為 1(FFFFH+1)1(FFFFH+1)對(duì)于十進(jìn)制為對(duì)于十進(jìn)制為 1(9999+1)1(9999+1)0 0表示表示最大值最大值十進(jìn)制計(jì)數(shù)初值偽裝成十六進(jìn)制輸入十進(jìn)制計(jì)數(shù)初值偽裝成

8、十六進(jìn)制輸入 14有有6 6種工作方式供選擇（方式種工作方式供選擇（方式0505）每種方式可從每種方式可從5 5方面分析：方面分析：?jiǎn)?dòng)方式啟動(dòng)方式 軟件軟件/ /硬件啟動(dòng)，或兼有硬件啟動(dòng)，或兼有輸出波形輸出波形 OUTOUT端的波形變化端的波形變化暫停方式暫停方式 GATEGATE變變0 0后計(jì)數(shù)是否暫停，后計(jì)數(shù)是否暫停， GATEGATE再次變?cè)俅巫? 1后計(jì)數(shù)怎樣繼續(xù)后計(jì)數(shù)怎樣繼續(xù)能否重復(fù)能否重復(fù) 計(jì)到計(jì)到0 0后能否自動(dòng)重新開始后能否自動(dòng)重新開始更新初值的效果更新初值的效果 計(jì)數(shù)未完又重寫計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)未完又重寫計(jì)數(shù) 初值，新初值何時(shí)啟用。初值，新初值何時(shí)啟用。計(jì)數(shù)器工作方式一覽表計(jì)數(shù)器工作

9、方式一覽表 P272P272表表5.65.6 15P268圖5.31方式0的波形軟件啟動(dòng)、不自動(dòng)重復(fù)軟件啟動(dòng)、不自動(dòng)重復(fù)1N入計(jì)數(shù)器N入初始值寄存器1. 方式0* CW寫入，OUT=0；* 寫入初值，通道開始計(jì)數(shù)；* 計(jì)數(shù)到零，OUT=1；* 計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一遍；* OUT是N+1個(gè)CLK后變高；* 計(jì)數(shù)過程中,GATE=0, 計(jì)數(shù)暫停;* 計(jì)數(shù)過程中可改變計(jì)數(shù)值；* 8253無中斷控制，可用OUT信號(hào)作為中斷請(qǐng)求。經(jīng)過經(jīng)過CLK的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 16方式1（可編程單脈沖）* 寫入控制字OUT=1，寫入初值不計(jì)數(shù)；*

10、 GATE啟動(dòng)計(jì)數(shù)，OUT=0；* 計(jì)數(shù)到，OUT=1。*單拍脈沖寬度為N；*由GATE重新啟動(dòng)；*計(jì)數(shù)中，可重新啟動(dòng)；*計(jì)數(shù)中，可改變計(jì)數(shù)值，再次啟動(dòng)有效。P269圖5.33方式1的波形經(jīng)過經(jīng)過CLK的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)上升沿啟動(dòng)N入計(jì)數(shù)器 17方式2（速率發(fā)生器）* 寫入控制字OUT=1；* 寫入初值，通道開始計(jì)數(shù)；* 計(jì)數(shù)到1，OUT=0；* 一個(gè)CLK周期后，OUT=1，重新計(jì)數(shù)。* 通道連續(xù)工作不需重置初值；* 計(jì)數(shù)過程中，GATE=0，計(jì)數(shù)暫停，GATE變高后重新計(jì)數(shù)；* 計(jì)數(shù)過程中可改變計(jì)數(shù)值；新的計(jì)數(shù)值

11、在下一次有效。P270圖5.34方式2的波形經(jīng)過經(jīng)過CLK的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 18方式3（方波發(fā)生器）* 與方式2的區(qū)別在于：輸出為周期是N個(gè)CLK脈沖的方波。* 若計(jì)數(shù)值為偶數(shù)，每個(gè)CLK使計(jì)數(shù)值減2，計(jì)到0，OUT改變狀態(tài)，重裝計(jì)數(shù)值開始新的計(jì)數(shù)。*若計(jì)數(shù)值為奇數(shù)，第一個(gè)脈沖先減1，以后，每個(gè)CLK使計(jì)數(shù)值減2，計(jì)到0 時(shí)，OUT改變狀態(tài)，重裝計(jì)數(shù)值后，第一個(gè)脈沖減3，以后，每個(gè)CLK使計(jì)數(shù)值減2，計(jì)到0時(shí)，OUT改變狀態(tài)。*GATE信號(hào)控制計(jì)數(shù)過程；*計(jì)數(shù)過程中寫入新的計(jì)數(shù)值將在半周期結(jié)束時(shí)裝入計(jì)數(shù)器。P270

12、 圖5.35 方式3的波形經(jīng)過經(jīng)過CLK的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 19例：要求計(jì)數(shù)器0工作于方式3，輸出方波的頻率為2KHz，計(jì)數(shù)脈沖的頻率為2.5MHz，采用BCD計(jì)數(shù)，試寫出初始化程序段。2. 初值計(jì)算：N = 2.5MHz/2KHz=1250MOV AL，37HOUT 83H，ALMOV AL，50HOUT 80H，ALMOV AL，12HOUT 80H，AL1. 8253的端口地址為：80H，81H，82H，83H。000111113. 8253的方式控制字為： 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 0 0；先寫低再寫高；方式；先寫低再寫

13、高；方式3 3；十進(jìn)制；十進(jìn)制4. 初始化程序段： 20方式4（軟件觸發(fā)選通）* 寫入控制字OUT=1；* 寫入初值，通道開始計(jì)數(shù)；* 計(jì)數(shù)到0，OUT=0；* 一個(gè)CLK周期后，OUT=1，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。* 計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一遍；* OUT是N+1個(gè)CLK后變低；* 計(jì)數(shù)過程中, GATE=0, 計(jì)數(shù)暫停；* 若在計(jì)數(shù)過程中，改變計(jì)數(shù)值，則按新的計(jì)數(shù)值重新開始計(jì)數(shù)。P271 圖5.35 方式4的波形經(jīng)過經(jīng)過CLK的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 21方式5（硬件觸發(fā)選通）* 寫入控制字OUT=1；* 寫入初值后，由GATE的上升沿

14、啟動(dòng)計(jì)數(shù)；* 計(jì)數(shù)到0，OUT=0；* 一個(gè)CLK周期后，OUT=1，計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。* 計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一次；* OUT是N+1個(gè)CLK后變低；* 在 計(jì)數(shù)過程中出現(xiàn)的GATE脈沖， 將使 計(jì)數(shù)器重新開始計(jì)數(shù)，對(duì)輸出狀態(tài)沒有影響；* 若在計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，只要沒有GATE信號(hào)觸發(fā)，不影響計(jì)數(shù)過程。有新的GATE信號(hào)觸發(fā)則按新的計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)。上升沿啟動(dòng)N入計(jì)數(shù)器P271圖5.37 方式5的波形經(jīng)過經(jīng)過CLK的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)的一個(gè)上升邊沿和一個(gè)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)下降邊沿，初值進(jìn)入計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 228253工作方式小結(jié)1. 輸出端OUT的初始狀態(tài) 只有方式0是在寫入控制字后輸出為低，

15、其它均為高；2. 計(jì)數(shù)值的設(shè)置 任一種方式，只有在寫入計(jì)數(shù)值后才能開始計(jì)數(shù)，方式0、2、3、4在寫入計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)自動(dòng)開始，方式1、5需外部觸發(fā)，才開始計(jì)數(shù)。 23計(jì)數(shù)值N與輸出波形的關(guān)系方式功能N與輸出波形的關(guān)系0計(jì)完最后一個(gè)數(shù)中斷 寫入計(jì)數(shù)值N后，經(jīng)過N+1 個(gè)CLK脈沖輸出變高1硬件再觸發(fā)單拍脈沖 單拍負(fù)脈沖的寬度為N個(gè)CLK脈沖2速率發(fā)生器 N個(gè)CLK脈沖，輸出寬度為一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖3方波速率發(fā)生器寫入N后，輸出N /2 個(gè)CLK高電平，N /2 個(gè)CLK低電平（N為偶數(shù)） ； （N+1）/2 個(gè) CLK 高電平， （N-1）/2 個(gè) CLK 低電平（N為奇數(shù)）4軟件觸發(fā)選通 寫

16、入N后，過N+1 個(gè)CLK，輸出寬度為一個(gè)CLK的負(fù)脈沖5硬件觸發(fā)選通 門控觸發(fā)后過N+1 個(gè)CLK，輸出寬度為一個(gè)CLK的負(fù)脈沖 243. 門控信號(hào)的作用-GATE輸入總是在CLK輸入時(shí)鐘的上升沿被采樣。在方式0，2，3，4中，GATE輸入是電平起作用。在方式1，2，3，5中 GATE輸入是上升沿起作用的。GATE方式功 能低或變?yōu)榈蜕仙馗?計(jì)完最后一個(gè)數(shù)中斷禁止計(jì)數(shù)_允許計(jì)數(shù)1硬件再觸發(fā)單拍脈沖-啟動(dòng)計(jì)數(shù)下一個(gè) CLK 脈沖使輸出變低-2速率發(fā)生器禁止計(jì)數(shù)立即使輸出為高重新裝入計(jì)數(shù)值啟動(dòng)計(jì)數(shù)允許計(jì)數(shù)3方波速率發(fā)生器禁止計(jì)數(shù)立即使輸出為高啟動(dòng)計(jì)數(shù)允許計(jì)數(shù)4軟件觸發(fā)選通禁止計(jì)數(shù)-允許計(jì)數(shù)5硬

17、件觸發(fā)選通-啟動(dòng)計(jì)數(shù)- 25方式功能 改變計(jì)數(shù)值0計(jì)完最后一個(gè)數(shù)中斷立即有效1硬件再觸發(fā)單拍脈沖外部觸發(fā)后有效2速率發(fā)生器計(jì)數(shù)到 1 后有效3方波速率發(fā)生器外部觸發(fā)后有效計(jì)數(shù)到 0 后有效4軟件觸發(fā)選通立即有效5硬件觸發(fā)選通外部觸發(fā)后有效4. 在計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值立即有效是寫入計(jì)數(shù)值后的下一個(gè)CLK脈沖后，新的計(jì)數(shù)值開始起作用。5.計(jì)數(shù)到0后計(jì)數(shù)器的狀態(tài)計(jì)數(shù)器減到0后并不停止，在方式0，1，4，5，計(jì)數(shù)器減到0后從FFFF/9999繼續(xù)計(jì)數(shù)。方式2，3是連續(xù)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器自動(dòng)裝入計(jì)數(shù)值后，繼續(xù)計(jì)數(shù)。 268253 的編程8253-PIT8253-PIT初始化編程的步驟：初始化編程的步驟：1.寫入通道控制字，規(guī)定通道的工作方式；（A1A0=11）2. 寫入計(jì)數(shù)值（由控制字的D7D6確定通道號(hào)）。若規(guī)定只寫入低8位，則寫入的為計(jì)數(shù)值的低8位，高8位自動(dòng)置0；若規(guī)定只寫入高8位，則寫入的為計(jì)數(shù)值的高8位，低8位自動(dòng)置0；若是16位計(jì)數(shù)值，則分兩次寫入，先寫入低8位，再寫入高8位。 271 1、連接、連接通道通道0 0 日時(shí)鐘，即提到的日時(shí)鐘，即提到的55ms55ms定時(shí)定時(shí) （18.218.2次次/ /秒）秒） （方式（方式3 3）通道通道1 1 動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新 （方式（方式2 2）通道通