第7章YA及專(zhuān)題可編程計(jì)數(shù)器Intel8253

1、第第7 7章章 可編程計(jì)數(shù)器可編程計(jì)數(shù)器/ /定時(shí)器定時(shí)器 Intel8253Intel8253 本章重點(diǎn)本章重點(diǎn) 計(jì)數(shù)/定時(shí)器8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能； 8253控制字；8253的6種工作方式；82538253應(yīng)用：應(yīng)用：芯片與系統(tǒng)連接、 芯片初始化編程。7.1 7.1 概述概述 實(shí)現(xiàn)定時(shí)/延時(shí)/計(jì)數(shù)控制主要有三種方法：（1）軟件定時(shí) 使用延遲子程序，即CPU執(zhí)行一段子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)。執(zhí)行一段子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)。 利用利用程序循環(huán)程序循環(huán)延遲指定時(shí)間；延遲指定時(shí)間； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：CPU占用率？延時(shí)精度？兼容性？占用率？延時(shí)精度？兼容性？在微機(jī)控制及應(yīng)用系統(tǒng)中常需要一些實(shí)時(shí)時(shí)鐘以提供定時(shí)、延時(shí)控制

2、、檢測(cè)、中斷等，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)。（3）可編程硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器芯片 通過(guò)軟、硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)定時(shí)通過(guò)軟、硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)定時(shí)/計(jì)數(shù)功能；計(jì)數(shù)功能； 在計(jì)數(shù)方式上，分在計(jì)數(shù)方式上，分加法計(jì)數(shù)器加法計(jì)數(shù)器、減法計(jì)數(shù)器減法計(jì)數(shù)器； 8253是減法計(jì)數(shù)器。是減法計(jì)數(shù)器。（2）不可編程硬件定時(shí)/計(jì)數(shù) 利用專(zhuān)門(mén)定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，利用專(zhuān)門(mén)定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)，如定時(shí)器芯片555 ； 缺點(diǎn)：不夠靈活。缺點(diǎn)：不夠靈活。為什么要用為什么要用8253？7.1 7.1 概述概述可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器8253能做什么？是Intel公司生產(chǎn)，24引腳雙列直插式芯片。主要特點(diǎn)：（1）三個(gè)獨(dú)立、16位計(jì)數(shù)器，各計(jì)數(shù)器均以減法計(jì)數(shù)

3、；（2）各計(jì)數(shù)器可按二進(jìn)制或十進(jìn)制(BCD碼)計(jì)數(shù)；（3）各計(jì)數(shù)器均可由程序設(shè)置六種工作方式；（4）各計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)速度可達(dá)2MHz；（5）所有輸入輸出信號(hào)與TTL電平兼容。一、計(jì)數(shù)一、計(jì)數(shù)/定時(shí)器定時(shí)器8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)7.1 7.1 概述概述 8 D7-D0 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 0 號(hào)號(hào) 控控 制制 字字 寄寄 存存 器器 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 1 號(hào)號(hào) 計(jì)計(jì) 數(shù)數(shù) 器器 2 號(hào)號(hào) 內(nèi)內(nèi)部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 總總 線線 緩緩 沖沖 器器 讀讀 / / 寫(xiě)寫(xiě) 邏邏 輯輯 RD W R A0 A1 CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE

4、2 OUT2 編址部件編址部件0編址部件編址部件1編址部件編址部件2編址部件編址部件3工作過(guò)程工作過(guò)程：裝入初值，計(jì)數(shù)執(zhí)行單元對(duì)裝入初值，計(jì)數(shù)執(zhí)行單元對(duì)輸入輸入CLK減減1計(jì)數(shù)，減到計(jì)數(shù)，減到0，OUT端輸出端輸出信號(hào)；信號(hào)；計(jì)數(shù)過(guò)程中受計(jì)數(shù)過(guò)程中受GATE信號(hào)控制。信號(hào)控制。二、二、8253引腳及功能引腳及功能7.1 7.1 概述概述計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2電源線數(shù)據(jù)線控制線連接連接系統(tǒng)端系統(tǒng)端的主要引線：的主要引線： D7D0 CS、RD、WR A1，A0:選擇四個(gè)編址部件選擇四個(gè)編址部件A1 A0 選選 擇擇0 0 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器00 1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器11 0 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器21 1 控制寄

5、存器控制寄存器連接外設(shè)端的主要引線：連接外設(shè)端的主要引線： CLKn：時(shí)鐘脈沖輸入，計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)。 (n = 02)OUTn：計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)，不同工作方式下輸出不同波形。 (n = 02)GATEn：門(mén)控信號(hào)輸入，控制計(jì)數(shù)器的啟停。 (n = 02)7.1 7.1 概述概述三、計(jì)數(shù)三、計(jì)數(shù)/定時(shí)啟動(dòng)方法定時(shí)啟動(dòng)方法軟件啟動(dòng)：軟件啟動(dòng)：CPU用輸出指令向計(jì)數(shù)器用輸出指令向計(jì)數(shù)器寫(xiě)入初值后啟動(dòng)計(jì)數(shù)；寫(xiě)入初值后啟動(dòng)計(jì)數(shù)；硬件啟動(dòng)：硬件啟動(dòng)：寫(xiě)入初值后不啟動(dòng)計(jì)數(shù)，寫(xiě)入初值后不啟動(dòng)計(jì)數(shù)，外部電路信號(hào)（外部電路信號(hào)（GATE）啟動(dòng)計(jì)數(shù)。）啟動(dòng)計(jì)數(shù)。（1）軟件啟動(dòng)過(guò)程）軟件啟動(dòng)過(guò)程（2）硬件啟動(dòng)過(guò)程）硬

6、件啟動(dòng)過(guò)程 寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后不啟動(dòng)計(jì)數(shù)；門(mén)控信號(hào)寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后不啟動(dòng)計(jì)數(shù)；門(mén)控信號(hào)GATE端由低變高端由低變高，在，在CLK上升沿采樣上升沿采樣GATE信號(hào)；有，則該信號(hào)；有，則該CLK的下降沿開(kāi)的下降沿開(kāi)始計(jì)數(shù)。始計(jì)數(shù)。有有CLK與與GATE信號(hào)不同步問(wèn)題信號(hào)不同步問(wèn)題。 門(mén)控信號(hào)門(mén)控信號(hào)GATE有效（高電平）；有效（高電平）； 寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后第寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后第1個(gè)個(gè) CLK，初值寄存器內(nèi)容送計(jì)數(shù)器；，初值寄存器內(nèi)容送計(jì)數(shù)器； 第第2個(gè)個(gè)CLK下降沿計(jì)數(shù)器開(kāi)始減下降沿計(jì)數(shù)器開(kāi)始減1計(jì)數(shù)，直到為計(jì)數(shù)，直到為0，OUT端端輸出一個(gè)信號(hào)；輸出一個(gè)信號(hào)； 實(shí)際實(shí)際CLK個(gè)數(shù)比寫(xiě)入的計(jì)數(shù)初值個(gè)數(shù)比寫(xiě)入的

7、計(jì)數(shù)初值N多一個(gè)，即多一個(gè)，即N+1。7.2 82537.2 8253編程編程 一、8253與系統(tǒng)的連接CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器高位地址高位地址A15-A28253共三組共三組可用可用74LS138等構(gòu)成等構(gòu)成接外設(shè)接外設(shè)一、8253與系統(tǒng)的連接7.2 82537.2 8253編程編程 請(qǐng)確定各計(jì)數(shù)器及控制寄存器地址？74LS138各計(jì)數(shù)器及控制寄存器地址FF04HFF07H7.2 82537.2 8253編程編程 二、8253的初始化編程兩種初始化方法：兩種初始化方法：(1)可按計(jì)數(shù)器分別寫(xiě)入控制字可按計(jì)數(shù)器分別寫(xiě)入控制字和計(jì)數(shù)初值

8、。和計(jì)數(shù)初值。(2)可先寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器控制字，可先寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫(xiě)它們的計(jì)數(shù)初值。再寫(xiě)它們的計(jì)數(shù)初值。(1)確定每個(gè)計(jì)數(shù)器的工作方式和對(duì)計(jì)數(shù)器賦計(jì)數(shù)初值。不寫(xiě)自不寫(xiě)自動(dòng)設(shè)為動(dòng)設(shè)為0(2)7.2 82537.2 8253編程編程 三、8253控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D00=二進(jìn)制1=二十進(jìn)制工作方式選擇000=方式 0001=方式 1010=方式 2011=方式 3100=方式 4101=方式 5通道控制字尋址00=通道 0 控制寄存器01=通道 1 控制寄存器10=通道 2 控制寄存器11=不用讀寫(xiě)操作00=鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值01=讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器低 8 位10=讀寫(xiě)計(jì)數(shù)器高 8

9、位11=先讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器低 8 位再 讀/寫(xiě)計(jì)數(shù)器高 8 高位(SC1,SC0)(RW1,RW0)高8位M2M1M0BCD16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)4位BCD計(jì)數(shù)SC1 SC0RW1 RW0M2 M1 M0計(jì)數(shù)器0控制寄存器計(jì)數(shù)器1控制寄存器計(jì)數(shù)器2控制寄存器計(jì)數(shù)初值范圍：計(jì)數(shù)初值范圍：D0=0，二進(jìn)制計(jì)數(shù)，二進(jìn)制計(jì)數(shù)，0FFFFHD0=1，十進(jìn)制計(jì)數(shù)，十進(jìn)制計(jì)數(shù)，09999（1）方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束中斷計(jì)數(shù)到輸出作為中斷請(qǐng)求信號(hào)7.2 82537.2 8253編程編程 WRCWN=4CLKGATEOUT43210四、8253的工作方式寫(xiě)入控制字后寫(xiě)入控制字后OUT變低電平，寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后經(jīng)過(guò)一個(gè)變低電平，寫(xiě)

10、入計(jì)數(shù)初值后經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)減到開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)減到0輸出輸出OUT變高電平；變高電平；軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)過(guò)程計(jì)數(shù)過(guò)程GATE=1，若，若GATE=0，暫停計(jì)數(shù)；，暫停計(jì)數(shù)；GATE=1，接著計(jì)數(shù)；接著計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)過(guò)程中，寫(xiě)入新計(jì)數(shù)初值，寫(xiě)完后按新值計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)過(guò)程中，寫(xiě)入新計(jì)數(shù)初值，寫(xiě)完后按新值計(jì)數(shù)；例：例：設(shè)設(shè)8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0工作于方式工作于方式0，用，用8位二位二十進(jìn)制計(jì)數(shù)，十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為計(jì)數(shù)值為50，則初始化程序段如下（設(shè)，則初始化程序段如下（設(shè)8253占用端口地址占用端口地址40H43H） ：7.2 82537.2 8253編程編程

11、 MOVAL，11H ；設(shè)置控制字；設(shè)置控制字00 01 000 1OUT 43H，AL ；寫(xiě)入控制字寄存器；寫(xiě)入控制字寄存器MOV AL，50 ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值；設(shè)置計(jì)數(shù)初值OUT 40H，AL ；寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值寄存器；寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值寄存器計(jì)數(shù)初值為計(jì)數(shù)初值為01FFH，如何修改？，如何修改？（2）方式1：可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.2 82537.2 8253編程編程 （3）方式2：頻率發(fā)生器方式（4）方式3：方波發(fā)生器方式（5）方式4：軟件觸發(fā)選通方式（6）方式5：硬件觸發(fā)選通例：例： 8253作定時(shí)/計(jì)數(shù)器，接口地址0120H0123H。要求：（1）計(jì)數(shù)器0每10ms輸出一個(gè)CLK寬的負(fù)脈沖

12、；（2）計(jì)數(shù)器1產(chǎn)生10KHz的連續(xù)方波信號(hào)；（3）計(jì)數(shù)器2在定時(shí)5ms后產(chǎn)生輸出高電平。輸入8253的時(shí)鐘頻率為2MHz。畫(huà)線路連接圖，并編寫(xiě)初始化程序。分析：分析：計(jì)算計(jì)數(shù)初值、確定控制字計(jì)算計(jì)數(shù)初值、確定控制字 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0：10ms/0.5s=20000；方式；方式2，16位，位，00 11 010 0(34H) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1：2 MHz/10kHz=200；方式；方式3，低，低8位，位，01 01 011 0(56H) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2： 5ms/0.5 s=10000；方式；方式0，16位，位， 10 11 000 0(B0H) 7.2 82537.2 8253編程編程 線路連接

13、圖：CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？7.2 82537.2 8253編程編程 初始化程序；計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器0：MOV DX, 0123HMOV AL, 34H ；計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器0的的CWOUT DX, ALMOV DX, 0120HMOV AX, 20000 ；計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器0初值初值OUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, AL；計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器1：MOV DX, 0123HMOV AL, 56H ；計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器1的的CWOUT DX, ALMOV

14、 DX, 0121HMOV AL, 200 ；計(jì)數(shù)器；計(jì)數(shù)器1初值初值OUT DX, AL；計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2： 7.2 82537.2 8253編程編程 1MHz1KHz1HzOUT1GATE1CLK1OUT0GATE0CLK0+5V+5V 這時(shí)可將計(jì)數(shù)器這時(shí)可將計(jì)數(shù)器0、1串聯(lián)，工作方式均為方式串聯(lián)，工作方式均為方式3，計(jì)，計(jì)數(shù)初值均為數(shù)初值均為1000。 當(dāng)定時(shí)長(zhǎng)度不夠時(shí)，可把2個(gè)或3個(gè)計(jì)數(shù)器串聯(lián)起來(lái)使用，甚至可把多個(gè)8253串聯(lián)起來(lái)使用。如何擴(kuò)展定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍？7.2 82537.2 8253編程編程 例如：CLK頻率為1MHz，在OUT1要產(chǎn)生頻率1Hz的脈沖。82538253應(yīng)用專(zhuān)題應(yīng)

15、用專(zhuān)題專(zhuān)題內(nèi)容：主程序是將8254的計(jì)數(shù)器0設(shè)置為方式3（方波），CLK0接信號(hào)源1MHz，OUT0輸出周期為60ms的方波并0接到某發(fā)光二極管上；中斷服務(wù)程序用8254計(jì)數(shù)器1定時(shí)60ms產(chǎn)生一次中斷，即將OUT1接入8259的MIR7，編程制作一個(gè)秒表在屏幕上顯示時(shí)間。82538253應(yīng)用專(zhuān)題應(yīng)用專(zhuān)題要求：1、預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)P43：4.4 8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用實(shí)驗(yàn)；預(yù)習(xí)教材第7章。2、預(yù)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，按專(zhuān)題報(bào)告模板完成其中的一至四項(xiàng)內(nèi)容。3、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室時(shí)，必須持有專(zhuān)題報(bào)告并已完成其中的一至四項(xiàng)內(nèi)容。根據(jù)調(diào)試情況添加實(shí)驗(yàn)結(jié)果等內(nèi)容，下課離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室時(shí)將報(bào)告交指導(dǎo)老師。4、根據(jù)專(zhuān)題報(bào)告、調(diào)試過(guò)程、完成情況、討論情況評(píng)定成績(jī)并記入理論課程和實(shí)驗(yàn)課程的期末總成績(jī)。5、帶實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和教材。 82538253應(yīng)用