微機(jī)原理08-定時計數(shù)接口

1、第第 8 8 章章第第8 8章：章：定時計數(shù)控制接口定時計數(shù)控制接口n 8253的引腳和工作方式的引腳和工作方式n 8253的編程的編程 n 8253在在IBM PC系列機(jī)上的應(yīng)用系列機(jī)上的應(yīng)用教學(xué)重點第第8 8章：章：定時器和計數(shù)器定時器和計數(shù)器定時控制在微機(jī)系統(tǒng)中具有極為重要的作用，計定時控制在微機(jī)系統(tǒng)中具有極為重要的作用，計數(shù)是許多過程控制領(lǐng)域常用的功能數(shù)是許多過程控制領(lǐng)域常用的功能它們都是由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成它們都是由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成 定時器定時器由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成，通過記錄由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成，通過記錄高精度晶振脈沖信號的個數(shù)，輸出準(zhǔn)確的時間間高精度晶振脈

2、沖信號的個數(shù)，輸出準(zhǔn)確的時間間隔隔 計數(shù)電路如果記錄外設(shè)提供的具有一定隨機(jī)性的計數(shù)電路如果記錄外設(shè)提供的具有一定隨機(jī)性的脈沖信號時，它主要反映脈沖的個數(shù)（進(jìn)而獲知脈沖信號時，它主要反映脈沖的個數(shù)（進(jìn)而獲知外設(shè)的某種狀態(tài)），常又稱為外設(shè)的某種狀態(tài)），常又稱為計數(shù)器計數(shù)器第第8 8章：章：定時功能的實現(xiàn)方法定時功能的實現(xiàn)方法軟件延時軟件延時利用微處理器執(zhí)行一個延時程序段實現(xiàn)利用微處理器執(zhí)行一個延時程序段實現(xiàn)不用硬件，但占用不用硬件，但占用CPU時間、定時精度不高，隨系時間、定時精度不高，隨系統(tǒng)時鐘頻率改變統(tǒng)時鐘頻率改變不可編程的硬件定時不可編程的硬件定時采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡易定時電路控制定時時

3、間采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡易定時電路控制定時時間定時電路簡單、定時時間可以在一定范圍改變定時電路簡單、定時時間可以在一定范圍改變可編程的硬件定時可編程的硬件定時軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時器芯片構(gòu)成一個方便軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時器芯片構(gòu)成一個方便靈活的定時電路靈活的定時電路具有多種工作方式、能夠輸出多種控制信號具有多種工作方式、能夠輸出多種控制信號第第8 8章：章：8.1 8253/8254定時計數(shù)器定時計數(shù)器3個獨立的個獨立的16位計數(shù)器通道位計數(shù)器通道每個計數(shù)器有每個計數(shù)器有6種工作方式種工作方式按二進(jìn)制或十進(jìn)制（按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼）計數(shù)碼）計數(shù)8254是是8253的改進(jìn)型的

4、改進(jìn)型第第8 8章：章：8.1.1 8253/8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳D7D0計數(shù)器0控制字寄存器計數(shù)器1計數(shù)器2內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制邏輯RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2第第8 8章：章：1. 1. 計數(shù)器計數(shù)器預(yù)置寄存器預(yù)置寄存器GATECLKOUT減減1計數(shù)器計數(shù)器輸出鎖存器輸出鎖存器計數(shù)初值存于計數(shù)初值存于預(yù)置寄存器預(yù)置寄存器；在計數(shù)過程中，在計數(shù)過程中，減法計數(shù)器減法計數(shù)器的值不斷遞減，的值不斷遞減，而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。輸出鎖存器輸出鎖存器用于寫入鎖存命令時，

5、用于寫入鎖存命令時，鎖定當(dāng)前計數(shù)值鎖定當(dāng)前計數(shù)值第第8 8章：章：計數(shù)器的計數(shù)器的3個引腳個引腳CLK時鐘輸入信號時鐘輸入信號在計數(shù)過程中，此引腳上每輸入一個時鐘信號在計數(shù)過程中，此引腳上每輸入一個時鐘信號（下降沿），計數(shù)器的計數(shù)值減（下降沿），計數(shù)器的計數(shù)值減1GATE門控輸入信號門控輸入信號控制計數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控控制計數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控制兩種類型制兩種類型OUT計數(shù)器輸出信號計數(shù)器輸出信號當(dāng)一次計數(shù)過程結(jié)束（計數(shù)值減為當(dāng)一次計數(shù)過程結(jié)束（計數(shù)值減為0），），OUT引腳上將產(chǎn)生一個輸出信號引腳上將產(chǎn)生一個輸出信號第第8 8章：章：2. 與處理器接口與處理器接

6、口D0 D7數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線A0 A1地址線地址線CS*片選信號片選信號RD*讀信號讀信號WR*寫信號寫信號CS* A1 A0I/O地址地址讀操作讀操作RD*寫操作寫操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H讀計數(shù)器讀計數(shù)器0讀計數(shù)器讀計數(shù)器1讀計數(shù)器讀計數(shù)器2無操作無操作寫計數(shù)器寫計數(shù)器0寫計數(shù)器寫計數(shù)器1寫計數(shù)器寫計數(shù)器2寫控制字寫控制字第第8 8章：章：8.1.2 8253/8254的工作方式的工作方式8253有有6種工作方式，由方式控制字確定種工作方式，由方式控制字確定熟悉每種工作方式的特點才能根據(jù)實際應(yīng)熟悉每種工作方式的特點才能根據(jù)實際應(yīng)用問題，選擇正確的

7、工作方式用問題，選擇正確的工作方式每種工作方式的過程類似：每種工作方式的過程類似： 設(shè)定工作方式設(shè)定工作方式 設(shè)定計數(shù)初值設(shè)定計數(shù)初值 硬件啟動硬件啟動 計數(shù)初值進(jìn)入減計數(shù)初值進(jìn)入減1計數(shù)器計數(shù)器 每輸入一個時鐘計數(shù)器減每輸入一個時鐘計數(shù)器減1的計數(shù)過程的計數(shù)過程 計數(shù)過程結(jié)束計數(shù)過程結(jié)束第第8 8章：章：方式方式0：計數(shù)結(jié)束中斷：計數(shù)結(jié)束中斷GATEOUTCLK 031244方式方式0WR設(shè)設(shè)定定工工作作方方式式設(shè)設(shè)定定計計數(shù)數(shù)初初值值計計數(shù)數(shù)值值送送入入計計數(shù)數(shù)器器計計數(shù)數(shù)過過程程計計數(shù)數(shù)結(jié)結(jié)束束第第8 8章：章：方式方式1：可編程單穩(wěn)脈沖（：可編程單穩(wěn)脈沖（GATE上升沿觸發(fā)計數(shù)）上升沿

8、觸發(fā)計數(shù)）設(shè)設(shè)定定工工作作方方式式設(shè)設(shè)定定計計數(shù)數(shù)初初值值硬硬件件啟啟動動計計數(shù)數(shù)值值送送入入計計數(shù)數(shù)器器計計數(shù)數(shù)過過程程計計數(shù)數(shù)結(jié)結(jié)束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR第第8 8章：章：方式方式2：頻率發(fā)生器（分頻器）：頻率發(fā)生器（分頻器）03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403124WR第第8 8章：章：方式方式3：方波發(fā)生器：方波發(fā)生器03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WR第第8 8章：章：方式方式4：軟件觸發(fā)選通信號：軟件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WR第第8

9、8章：章：方式方式5：硬件觸發(fā)選通信號（：硬件觸發(fā)選通信號（GATE上升沿觸發(fā)）上升沿觸發(fā)）GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR第第8 8章：章：各種工作方式的輸出波形各種工作方式的輸出波形方式方式 0方式方式 1方式方式 2方式方式 3方式方式 4方式方式 50N0N0N0/N110NN/2 N/2 0/N0N0 1N0 1N0 1討論：討論：計數(shù)開始的時刻計數(shù)開始的時刻第第8 8章：章：8.1.3 8253/8254的編程的編程8253加電后的工作方式不確定加電后的工作方式不確定8253必須初始化編程，才能正常工作必須初始化編程，才能正常工作寫入控制字寫入控制字

10、寫入計數(shù)初值寫入計數(shù)初值讀取計數(shù)值讀取計數(shù)值D7D6D5D4D3D2D1D0第第8 8章：章：1. 寫入方式控制字寫入方式控制字計數(shù)器計數(shù)器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000 計數(shù)器計數(shù)器001 計數(shù)器計數(shù)器110 計數(shù)器計數(shù)器211 非法非法00 計數(shù)器鎖存命計數(shù)器鎖存命令令 01 只讀寫低字節(jié)只讀寫低字節(jié)10 只讀寫高字節(jié)只讀寫高字節(jié)11 先讀寫低字節(jié)先讀寫低字節(jié) 后讀寫高字節(jié)后讀寫高字節(jié)000 方式方式0001 方式方式1x10 方式方式2x11 方式方式3100 方式方式4101 方式方式50 二進(jìn)制二進(jìn)制1 十進(jìn)制十進(jìn)制控制字寫入控制字控制字

11、寫入控制字I/O地址（地址（A1A011）82538253控制字舉例控制字舉例 例：例： 現(xiàn)需要對現(xiàn)需要對82538253的定時器的定時器0 0進(jìn)行設(shè)置；要進(jìn)行設(shè)置；要求定時器求定時器0 0為先低后高寫入計數(shù)初值，工作為先低后高寫入計數(shù)初值，工作在方式在方式0 0，采用二進(jìn)制計數(shù)，請寫出相應(yīng)的，采用二進(jìn)制計數(shù)，請寫出相應(yīng)的方式控制字方式控制字: : 方式控制字方式控制字定時器定時器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000 定時器定時器001 定時器定時器110 定時器定時器211 非法非法00 鎖存命令鎖存命令 01 只讀寫低只讀寫低 字節(jié)字節(jié)10 只讀寫高

12、只讀寫高 字節(jié)字節(jié)11 先讀寫低先讀寫低 字節(jié)后讀字節(jié)后讀 寫高字節(jié)寫高字節(jié)000 方式方式0001 方式方式1x10 方式方式2x11 方式方式3100 方式方式4101 方式方式50 二進(jìn)制二進(jìn)制1 十進(jìn)制十進(jìn)制 0 0 1 1 0 0 0 0 定時器定時器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制第第8 8章：章：2. 寫入計數(shù)值寫入計數(shù)值選擇二進(jìn)制時選擇二進(jìn)制時計數(shù)值范圍：計數(shù)值范圍：0000HFFFFH0000H是最大值，代表是最大值，代表65536選擇十進(jìn)制（選擇十進(jìn)制（BCD碼）碼）計數(shù)值范圍：計數(shù)值范圍：000099990000代表最大值代表最大值10000計數(shù)值寫入計數(shù)器各自的

13、計數(shù)值寫入計數(shù)器各自的I/O地址地址示例示例第第8 8章：章：3. 讀取計數(shù)值讀取計數(shù)值對對8位數(shù)據(jù)線，讀取位數(shù)據(jù)線，讀取16位計數(shù)值需分兩次位計數(shù)值需分兩次計數(shù)在不斷進(jìn)行，應(yīng)該將當(dāng)前計數(shù)值先行計數(shù)在不斷進(jìn)行，應(yīng)該將當(dāng)前計數(shù)值先行鎖存，然后讀?。烘i存，然后讀?。合蚩刂谱窒蚩刂谱諭/O地址：給地址：給8253寫入鎖存命令寫入鎖存命令從計數(shù)器從計數(shù)器I/O地址：讀取鎖存的計數(shù)值地址：讀取鎖存的計數(shù)值讀取計數(shù)值，要注意讀寫格式和計數(shù)數(shù)制讀取計數(shù)值，要注意讀寫格式和計數(shù)數(shù)制8253初始化編程舉例初始化編程舉例1MHz1Hz的方波的方波IORIOWA0A1譯 碼 地 址 ：譯 碼 地 址 ：2FCH2F

14、FHD0D7RDWRA0A1CLK0OUT0CLK1OUT1GATE0GATE11MHz1Hz的方波的方波+5VCSD0D78253工作于方式工作于方式3 3（方波發(fā)生器）（方波發(fā)生器）計數(shù)初值計數(shù)初值 N=fCLK/fOUT本例中本例中 N=N0N1=106/1=106 N0=N1=1000 =3E8H定時器定時器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000 定時器定時器001 定時器定時器110 定時器定時器211 非法非法00 鎖存命令鎖存命令 01 只讀寫低只讀寫低 字節(jié)字節(jié)10 只讀寫高只讀寫高 字節(jié)字節(jié)11 先讀寫低先讀寫低 字節(jié)后讀字節(jié)后讀 寫高字

15、節(jié)寫高字節(jié)000 方式方式0001 方式方式1x10 方式方式2x11 方式方式3100 方式方式4101 方式方式50 二進(jìn)制二進(jìn)制1 十進(jìn)制十進(jìn)制 0 0 1 1 0 1 1 0 定時器定時器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制寫入方式控制字、計數(shù)初值寫入方式控制字、計數(shù)初值 MOV AL,36H MOV DX,2FFH ；DX指向控制端口指向控制端口 OUT DX,AL ；寫入方式控制字寫入方式控制字 MOV AX,3E8H MOV DX,2FCH ；DX指向定時器指向定時器0 0 OUT DX,AL ；先低后高寫入計數(shù)初值先低后高寫入計數(shù)初值 MOV AL,AH OUT DX,AL

16、 思考題：思考題：1 1、該例中能否采用十進(jìn)制計數(shù)？如果采用、該例中能否采用十進(jìn)制計數(shù)？如果采用十進(jìn)制計數(shù)，計數(shù)初值應(yīng)為多少？十進(jìn)制計數(shù)，計數(shù)初值應(yīng)為多少？2 2、請編寫初始化程序。、請編寫初始化程序。定時器定時器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000 定時器定時器001 定時器定時器110 定時器定時器211 非法非法00 鎖存命令鎖存命令 01 只讀寫低只讀寫低 字節(jié)字節(jié)10 只讀寫高只讀寫高 字節(jié)字節(jié)11 先讀寫低先讀寫低 字節(jié)后讀字節(jié)后讀 寫高字節(jié)寫高字節(jié)000 方式方式0001 方式方式1x10 方式方式2x11 方式方式3100 方式方式410

17、1 方式方式50 二進(jìn)制二進(jìn)制1 十進(jìn)制十進(jìn)制 0 0 1 1 0 1 1 1 定時器定時器讀寫格式讀寫格式工作方式工作方式數(shù)制數(shù)制寫入方式控制字、計數(shù)初值寫入方式控制字、計數(shù)初值 MOV AL,37H MOV DX,2FFH ；DX指向控制端口指向控制端口 OUT DX,AL ；寫入方式控制字寫入方式控制字 MOV AX,1000H MOV DX,2FCH ；DX指向定制器指向定制器0 0 OUT DX,AL ；先低后高寫入計數(shù)初值先低后高寫入計數(shù)初值 MOV AL,AH OUT DX,AL 第第8 8章：章：9.2 8253在在IBM PC系列機(jī)上的應(yīng)用系列機(jī)上的應(yīng)用A0A1 A0 A1D

18、0D7D0D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2D QCLK+5V接至接至DMA控制器控制器接至揚聲器驅(qū)動器接至揚聲器驅(qū)動器PB0PB1IRQ0DRQ0 8253+5V1.19318MHzDACK0 BRDIORIOWRDWRCST/CCS61H第第8 8章：章：9.2.1 定時中斷和定時刷新定時中斷和定時刷新從閱讀初始化程序段從閱讀初始化程序段看看計數(shù)器計數(shù)器0作為定時中斷作為定時中斷的作用的作用n將將計數(shù)器計數(shù)器1作為定時刷新作為定時刷新n看如何編寫初始化程序段看如何編寫初始化程序段第第8 8章：章：計數(shù)器計數(shù)器0 0：初始化程序：初始化程序mo

19、v al,36h；36H00 11 011 0B；計數(shù)器；計數(shù)器0為方式為方式3，采用二進(jìn)制計數(shù)，采用二進(jìn)制計數(shù)；先低后高寫入計數(shù)值；先低后高寫入計數(shù)值out 43h,al；寫入方式控制字；寫入方式控制字mov al,0；計數(shù)值為；計數(shù)值為0out 40h,al；寫入低字節(jié)計數(shù)值；寫入低字節(jié)計數(shù)值out 40h,al；寫入高字節(jié)計數(shù)值；寫入高字節(jié)計數(shù)值第第8 8章：章：計數(shù)器計數(shù)器0：定時中斷：定時中斷計數(shù)器計數(shù)器0：方式方式3，計數(shù)值：計數(shù)值：65536，輸出頻率為，輸出頻率為1.19318MHz6553618.206Hz的方波的方波門控為常啟狀態(tài)，這個方波信號不斷產(chǎn)生門控為常啟狀態(tài)，這個方

20、波信號不斷產(chǎn)生OUT0端接端接8259A的的IRQ0，用作中斷請求信號，用作中斷請求信號每秒產(chǎn)生每秒產(chǎn)生18.206次中斷請求，或說每隔次中斷請求，或說每隔55ms（54.925493ms）申請一次中斷）申請一次中斷DOS系統(tǒng)利用計數(shù)器系統(tǒng)利用計數(shù)器0的這個特點，通過的這個特點，通過08號中斷號中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了日時鐘計時功能服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了日時鐘計時功能第第8 8章：章：計數(shù)器計數(shù)器1：DRAM定時刷新定時刷新利用計數(shù)器利用計數(shù)器1不斷提出不斷提出DRAM刷新請求刷新請求門控總為高，選擇方式門控總為高，選擇方式2或或3n2ms內(nèi)刷新內(nèi)刷新128次，即次，即15.6 s刷新一次刷新一次計數(shù)初值為

21、計數(shù)初值為18第第8 8章：章：計數(shù)器計數(shù)器1：初始化程序：初始化程序mov al,54h；54H01 01 010 0 B；計數(shù)器計數(shù)器1為方式為方式2，采用二進(jìn)制計數(shù)，采用二進(jìn)制計數(shù)；只寫低；只寫低8位計數(shù)值位計數(shù)值out 43h,al；寫入方式控制字；寫入方式控制字mov al,18；計數(shù)初值為；計數(shù)初值為18out 41h,al；寫入計數(shù)值；寫入計數(shù)值第第8 8章：章： 8.2.2 揚聲器控制揚聲器控制計數(shù)器計數(shù)器2的輸出控制揚聲器的發(fā)聲音調(diào)的輸出控制揚聲器的發(fā)聲音調(diào)計數(shù)器計數(shù)器2只能工作在方式只能工作在方式3，才能，才能輸出一定輸出一定頻率的方波，經(jīng)濾波后得到近似的正弦波，頻率的方波

22、，經(jīng)濾波后得到近似的正弦波，進(jìn)而推動揚聲器發(fā)聲進(jìn)而推動揚聲器發(fā)聲揚聲器還受控于并行接口（揚聲器還受控于并行接口（8255芯片）芯片）必須使必須使PB0和和PB1同時為高電平，揚聲器才同時為高電平，揚聲器才能發(fā)出預(yù)先設(shè)定頻率的聲音能發(fā)出預(yù)先設(shè)定頻率的聲音第第8 8章：章：例題例題8.1 8.1 揚聲器聲音的控制揚聲器聲音的控制；數(shù)據(jù)段；數(shù)據(jù)段freq dw 600；代碼段；代碼段mov bx,freqcall speaker；設(shè)置揚聲器音調(diào)；設(shè)置揚聲器音調(diào)call speakon；打開揚聲器聲音；打開揚聲器聲音mov ah,1；等待按鍵；等待按鍵int 21h；按鍵后；按鍵后call speak

23、off；關(guān)閉揚聲器聲音；關(guān)閉揚聲器聲音8253在在IBM PC系列機(jī)上的應(yīng)用系列機(jī)上的應(yīng)用A0A1 A0 A1D0D7D0D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2D QCLK+5V接至接至DMA控制器控制器接至揚聲器驅(qū)動器接至揚聲器驅(qū)動器PB0PB1IRQ0DRQ0 8253+5V1.19318MHzDACK0 BRDIORIOWRDWRCST/CCS61H第第8 8章：章：第第8 8章教學(xué)要求章教學(xué)要求1. 掌握掌握8253引腳，尤其是引腳，尤其是CLK、OUT、GATE引腳的功能引腳的功能2. 掌握掌握8253的六種工作方式中的方式的六種工作方式中的方式0、2、3，相關(guān)編程及其應(yīng)用，相關(guān)編程及其應(yīng)用習(xí)題習(xí)題8 8.1 8.3 8.4 8.5計數(shù)開始的時刻計數(shù)開始的時刻需要注意：