語言與接口技術(shù)-第10章 可編程定時計數(shù)器芯片ppt課件

1、n10.1 定時/計數(shù)器的概念 n10.2 Intel 8253可編程定時/計數(shù)器 n10.3 Intel 8253控制字和任務(wù)方式n10.4 Intel 8253編程 開開 始始10.1 定時/計數(shù)器的概念 n實現(xiàn)定時和計數(shù)有兩種方法：硬件定時和軟件定時。1軟件定時 軟件定時是利用CPU每執(zhí)行一條指令都需求幾個固定的指令周期的原理，運(yùn)用軟件編程的方式進(jìn)展定時。 2硬件定時 1簡單硬件定時 經(jīng)過數(shù)字電路來實現(xiàn)定時，通常是運(yùn)用單穩(wěn)延時電路。 2可編程定時 目前在控制系統(tǒng)中，通常采用可編程定時/計數(shù)芯片來實現(xiàn)延時。 前往本章首頁前往本章首頁10.2 Intel 8253可編程定時/計數(shù)器 n10.

2、2.1 Intel 8253的內(nèi)部構(gòu)造 n10.2.2 Intel 8253的功能 前往本章首頁前往本章首頁10.2.1 Intel 8253的內(nèi)部構(gòu)造 n8253是一種24引腳的雙列直插式芯片，其中13條用于與CPU的銜接，另外9條分配給3個獨(dú)立的16位定時/計數(shù)器也稱為三個獨(dú)立通道用于與外設(shè)的銜接。如圖10-1所示。 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR A0 A1 CS Vcc 地 電源線 控制線 數(shù)據(jù)線 CLK0 GATE0 OUT0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2 GATE2 OUT2

3、計數(shù)器 0 號 計數(shù)器 1 號 計數(shù)器 2 號 9 11 10 15 14 13 18 16 17 8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12 圖10-1 8253的引腳配置1與CPU相連的信號線n1數(shù)據(jù)總線D0D7；2寫輸入信號；n3讀輸入信號；4片選信號n5片內(nèi)存放器地址輸入信號A0、A1CSWRRDA0A1寄存器選擇和操作0000000010111100001X00001111XXXXX10000000011111111無操作三態(tài)從計數(shù)器1中讀出當(dāng)前計數(shù)值從計數(shù)器0中讀出當(dāng)前計數(shù)值向計數(shù)器1寫入初值設(shè)置控制字或者給一個命令從計數(shù)器1中讀出當(dāng)前計數(shù)值未選中，三態(tài)

4、向計數(shù)器2寫入初值向計數(shù)器0寫入初值無操作三態(tài)INTERNALBUSDATA BUSBUFFER8DO-D7DO-D7READ/WRITELOGICCONTROLWORDREGISTERRDRDWRWRA0A0A1A1CSCSCOUNTER#0CLK0CLK0GATE0GATE0OUT0OUT0COUNTER# 1COUNTER# 2CLK2CLK2CLK1CLK1GATE2GATE2GATE1GATE1OUT2OUT2OUT1OUT12計數(shù)器與外設(shè)相連的信號線計數(shù)器與外設(shè)相連的信號線每個計數(shù)器均有三條信號線與外設(shè)相連，它們分別是：1計數(shù)輸入時鐘信號CLK 2計數(shù)器輸出信號OUT3選通訊號門控

5、輸入GATE前往本節(jié)前往本節(jié)10.2.2 Intel 8253的功能 n8253的主要功能有：n1每個計數(shù)器有六種任務(wù)方式；n2計數(shù)脈沖可以是系統(tǒng)脈沖，也可以是外部事件；n3計數(shù)時可以運(yùn)用二進(jìn)制，也可以運(yùn)用BCD碼；n4觸發(fā)方式可以是軟件觸發(fā)，也可以是硬件觸發(fā)；n5最大計數(shù)范圍可達(dá)065535；n6一切的輸入輸出與TTL兼容。 13個獨(dú)立的16位計數(shù)器每個計數(shù)器內(nèi)部都有一個8位的控制存放器、一個16位的計數(shù)初值存放器CR、一個16位的計數(shù)執(zhí)行部件CE和一個16位的輸出鎖存器OL組成。初始化時，首先向計數(shù)初值存放器CR寫入計數(shù)初值，然后送入計數(shù)執(zhí)行部件CE。 計數(shù)執(zhí)行部件CE實踐上是一個16位的

6、減1計數(shù)器，當(dāng)減至0時，輸出端輸出相應(yīng)信號表示計數(shù)終了。 輸出鎖存器OL用來鎖存計數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，假設(shè)要獲取計數(shù)初值，那么從計數(shù)初值存放器中直接讀出。CR、CE和輸出鎖存器OL均為16位存放器,也可以用作8位存放器,這樣在8位數(shù)據(jù)總線的情況下8253依然可以運(yùn)用。 8253邏輯構(gòu)造如下圖，內(nèi)部有六個模塊，分別是： 13個獨(dú)立的16位計數(shù)器2控制字存放器3讀/寫邏輯4數(shù)據(jù)總線緩沖器2控制字存放器此存放器用來保管來自CPU送入的控制字。控制字將決議計數(shù)器的任務(wù)方式、計數(shù)方式及輸出方式，也能決議應(yīng)如何裝入計數(shù)器初值。8253的3個控制字存放器只占用一個地址號，根據(jù)控制字中最高二位來指定當(dāng)前的控

7、制字是發(fā)給哪一個計數(shù)器的?？刂谱执娣牌髦荒軐懭耄荒茏x取。 3讀/寫邏輯讀/寫邏輯的義務(wù)是接納來自CPU的控制信號，完成對8253各計數(shù)存放器的讀/寫操作。 4數(shù)據(jù)總線緩沖器這是一個雙向、三態(tài)8位緩沖器，它用于8253和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線銜接。 前往本節(jié)前往本節(jié)10.3 Intel 8253控制字和任務(wù)方式n10.3.1 Intel 8253的控制字 n10.3.2 Intel 8253的任務(wù)方式 前往本章首頁前往本章首頁10.3.1 Intel 8253的控制字的控制字n18253的端口地址CSA1A0端口地址(符號) PC/XT使用的地址 擴(kuò)展板使用的地址 功能 000COUNT0 40H304

8、H選中計數(shù)器0 001COUNT1 41H305H選中計數(shù)器1010COUNT2 42H306H選中計數(shù)器2 011COUNT3 43H307H選中控制寄存器 100器件未選中 28253的編程控制字1SC1SC0D7D6用于選擇計數(shù)器。2M2M0D3D1用于選擇計數(shù)器的任務(wù)方式。3RL1RL0D5D4用于控制計數(shù)器讀/寫的字節(jié)數(shù)1或2字節(jié)以及讀/寫高低字節(jié)的順序。4BCDD0用于指定計數(shù)器的碼制，是按二進(jìn)制還是按BCD碼進(jìn)展計數(shù)。38253的讀操作方法有兩種：1讀之前先停頓計數(shù)在讀數(shù)之前，先使計數(shù)器停頓任務(wù)，然后讀數(shù)，目前普通不會運(yùn)用這種方法。2讀之前先送計數(shù)值鎖存命令這是常用的方法。在計數(shù)

9、過程中，CPU讀取計數(shù)值時，讀取的高低字節(jié)能夠不是同一時辰的值，為了防止CPU讀到這種無效值，CPU進(jìn)展計數(shù)值讀取時必需鎖存。 當(dāng)CPU向8253寫入一個適宜的控制值即RL1RL0=00時，OLH和OLL鎖存CE中的當(dāng)前計數(shù)值，然后跟隨計數(shù)執(zhí)行部件CE變化，直到允許鎖存供CPU讀取當(dāng)前計數(shù)值時才停頓。CPU讀取之后又跟隨CE變化。 前往本節(jié)前往本節(jié)10.3.2 Intel 8253的任務(wù)方式 n8253作為一個可編程的芯片，可以用6種方式任務(wù)，但不論運(yùn)用哪種方式任務(wù)，都要遵守下面幾條根本規(guī)那么： 1控制字寫入計數(shù)器時，一切的控制邏輯電路立刻復(fù)位，輸出端OUT進(jìn)入初始形狀高電平或低電平；2初始值

10、寫入之后，要經(jīng)過一個時鐘的上升沿和下降沿，計數(shù)執(zhí)行部件才開場計數(shù)；3通常，在時鐘脈沖CLK的上升沿，選通訊號GATE被采樣。 4在時鐘脈沖的下降沿，計數(shù)器進(jìn)展減1計數(shù)。0是計數(shù)器所能包容的最大初始值模16時，二進(jìn)制的0相當(dāng)于216；模10000時，BCD碼的0相當(dāng)于10000。 (MODE 0) CLOCKWRn#OUTPUT(中斷中斷43210n=4WRm#OUTPUT(中斷中斷GATE m=4543210方式方式0 0：減：減1 1計數(shù)到計數(shù)到0 0時發(fā)中斷懇求時發(fā)中斷懇求 WRn#GATE(TRIGGER)43210OUTPUT34210 (MODE 1) CLOCKGATE(TRIGG

11、ER)OUTPUT234方式方式1 1：可編程單脈沖輸出：可編程單脈沖輸出WRn#4321 0(3)OUTPUTGATE(RESET)OUTPUT(MODE 2) CLOCKn=4n=3 0(4)3212100(3)3210(3)210(3)210方式方式2 2：周期性時間間隔計時器頻率發(fā)生器：周期性時間間隔計時器頻率發(fā)生器 422 1 0(4)OUTPUT n=4GATE(RESET)OUTPUT n=4n=4n=3 0(4)2103210(4)21 331(MODE 3) CLOCKOUTPUT n=53210(5)43210(5)430(5)430方式方式3 3：方波發(fā)生器：方波發(fā)生器(

12、MODE 4) CLOCKWRn#WRn#n=4n=4OUTPUTOUTPUTn=4n=40 01 12 23 34 44 44 43 32 21 10 0LOADnLOADn GATEGATEOUTPUTOUTPUT方式方式4 4：軟件觸發(fā)選通：軟件觸發(fā)選通(MODE 5) CLOCKOUTPUT(n=4)OUTPUT(n=4)0 01 12 23 34 44 43 32 21 10 0GATEGATE GATEGATEOUTPUTOUTPUT4 43 3方式方式5 5：硬件觸發(fā)選通：硬件觸發(fā)選通前往本節(jié)前往本節(jié)10.4 Intel 8253編程 8253的控制存放器和3個計數(shù)器具有獨(dú)立的編

13、程地址，并且根據(jù)控制字的內(nèi)容可以確定所要操作的存放器，因此8253的編程比較靈敏。在編程時，只需兩條規(guī)定必需嚴(yán)厲遵守：1對計數(shù)器設(shè)置初值之前必需先寫好控制字；2設(shè)置初始值時，要符合控制字的格式。編程的命令有兩類，一類是讀出命令，用于讀取計數(shù)器當(dāng)前的值；一類是寫入命令，用于設(shè)置控制字、初始值和鎖存。 前往本章首頁前往本章首頁1，8253初始化編程寫入控制字。端口地址為8253端口始地址3，由D7和D6位的組合區(qū)分運(yùn)用哪一個計數(shù)器。寫入計數(shù)初值。根據(jù)控制字中讀寫指示位D5RW1，D4RW0的編碼決議，假設(shè)規(guī)定只寫低8位，那么高8位自動置0；假設(shè)規(guī)定寫16位，那么先寫低8位，后寫高8位。例1：置計數(shù)

14、器0在任務(wù)方式3,按二進(jìn)制計數(shù),計數(shù)初值200H。解：確定方式控制字為36H，實現(xiàn)程序如下：MOVAL，36HMOVDX，CtrlPortOUTDX, AL ;方式方式控制字為36H送端口MOVDX, Port0MOVAL, 00H;計數(shù)初值的低8位OUTDX,ALMOVAL,02H;計數(shù)初值的高8位OUTDX,AL2，8253初始化編程舉例SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD000011113，8253編程運(yùn)用舉例例2：在一個實踐的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，要求每5秒采一個數(shù)，現(xiàn)場的主時鐘的振蕩頻率為2.5MHz。解：假設(shè)外部時鐘為2.5MHz，那么計數(shù)次數(shù)(計數(shù)初值)為5/(1/2.5*106)=1.25*107一個計數(shù)器最大的計數(shù)次數(shù)為65536，所以必需采用二次計數(shù)器。用計數(shù)器0的輸出OUT0 接計數(shù)器1的輸入時鐘CLK1。假設(shè)計數(shù)器0的計數(shù)初值為50000；那么OUT0的輸出脈沖頻率為著(2.5*106)/(5*104)=50Hz。即周期為0.02s。為了每5秒產(chǎn)生一個脈沖輸出，計數(shù)器1為分頻器(方式2)，計數(shù)次數(shù)為5s/0.02=250經(jīng)以上分析，總結(jié)如下：計數(shù)器0:方式3,輸出50Hz脈沖, 控制字36H , 計數(shù)初值C350H計數(shù)器1:方式2,分頻, 控制字54H ,計數(shù)初