微型計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)第八章

1、第八章：定時(shí)器第八章：定時(shí)器8253A和并口和并口8255一、概述概述n實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)有兩種方法：硬件定時(shí)和軟件定時(shí)。n軟件定時(shí)是利用CPU每執(zhí)行一條指令都需要幾個(gè)固定的指令周期的原理，運(yùn)用軟件編程的方式進(jìn)行定時(shí)。n硬件定時(shí)，是利用專門的定時(shí)電路實(shí)現(xiàn)精確定時(shí)。這種定時(shí)方式又可分為簡(jiǎn)單硬件定時(shí)和利用可編程接口芯片實(shí)現(xiàn)定時(shí)。 1. 8253定時(shí)計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及功能定時(shí)計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)及功能 8253的結(jié)構(gòu)框圖的結(jié)構(gòu)框圖8D7-D0計(jì) 數(shù) 器0 號(hào)控 制 字 寄存 器計(jì) 數(shù) 器1 號(hào)計(jì) 數(shù) 器2 號(hào)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù) 據(jù) 總 線緩 沖 器讀 /寫邏 輯RDW RA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GAT

2、E1OUT1CLK2GATE2OUT2l 8253的引腳配置的引腳配置D0D1D2D3D4D5D6D7RDWRA0A1CSVcc地電源線控制線數(shù)據(jù)線CLK0GATE0OUT0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2GATE2OUT2計(jì)數(shù)器0 號(hào)計(jì)數(shù)器1 號(hào)計(jì)數(shù)器2 號(hào)91110151413181617876543212223192212412三個(gè)記數(shù)通道均有一個(gè)三個(gè)記數(shù)通道均有一個(gè)CLK，OUT，GATEnCLK：時(shí)鐘輸入引腳。每個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)CLK輸入脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。CLK可以是均勻，連續(xù)，周期精確的；也可以是不均勻，斷續(xù)，周期不定的。nOUT：減一

3、計(jì)數(shù)零/定時(shí)時(shí)間到的脈沖輸出。nGATE：門控輸入，是外部控制計(jì)數(shù)器工作的信號(hào)線，它不但能啟動(dòng)定時(shí)器工作，也可用來(lái)中止計(jì)數(shù)或定時(shí)操作。A1A0編碼與8253內(nèi)部寄存器的對(duì)應(yīng)關(guān)系 8253寄存器尋址寄存器尋址CS RD WR A1 A0寄存器選擇和操作寄存器選擇和操作0 1 0 0 0寫入寫入0通道計(jì)數(shù)寄存器通道計(jì)數(shù)寄存器0 1 0 0 1寫入寫入1通道計(jì)數(shù)寄存器通道計(jì)數(shù)寄存器0 1 0 1 0寫入寫入2通道計(jì)數(shù)寄存器通道計(jì)數(shù)寄存器0 1 0 1 1寫入控制字寄存器寫入控制字寄存器0 0 1 0 0讀讀0通道鎖存器通道鎖存器0 0 1 0 1讀讀1通道寄存器通道寄存器0 0 1 1 0讀讀2通道

4、寄存器通道寄存器28254的方式控制字的方式控制字/狀態(tài)字狀態(tài)字8253控制字格式控制字格式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=不用讀寫操作00=鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值01=讀/寫計(jì)數(shù)器低 8 位10=讀寫計(jì)數(shù)器高 8 位11=先讀/寫計(jì)數(shù)器低 8 位再 讀/寫計(jì)數(shù)器高 8 高位n讀出控制字條件:D7D6=11,D0=0D5=0 鎖存計(jì)數(shù)值,以便CPU讀取D4=0 鎖存狀態(tài)信息于狀

5、態(tài)寄存器D3D1為計(jì)數(shù)器選擇, 分別為1表示選中計(jì)數(shù)器2;1;0n狀態(tài)字D5D0:與方式控制字的對(duì)應(yīng)意義相同D7:為1表示OUT 輸出高電平,為0為低電平D6:為1表示無(wú)效計(jì)數(shù),為0表示計(jì)數(shù)初值已裝入減1計(jì)數(shù).本節(jié)以下各例均設(shè)8253占用端口地址40H43H。方式0 減1計(jì)數(shù)到0時(shí)發(fā)中斷請(qǐng)求 38254的工作方式及舉例的工作方式及舉例（設(shè)計(jì)數(shù)初值為3）寫計(jì)數(shù)值寫CWCLKGATE（允許計(jì)數(shù)高電平）WROUT00123GATE22231OUT00例：設(shè)例：設(shè)8254計(jì)數(shù)器通道計(jì)數(shù)器通道0工作于方式工作于方式0，用，用8位二位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值為進(jìn)制計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值為50，二，二十進(jìn)制，則它的十進(jìn)

6、制，則它的初始化程序段如下：初始化程序段如下：lMOV AL，11H ；設(shè)置控制字設(shè)置控制字lOUT 43H，AL ；寫入控制字寄存器寫入控制字寄存器lMOV AL，50 ；設(shè)置計(jì)數(shù)初值設(shè)置計(jì)數(shù)初值lOUT 40H，AL ；寫入計(jì)數(shù)初值寄存器寫入計(jì)數(shù)初值寄存器開(kāi)始計(jì)數(shù)CLKWRGATEOUT1GATEOUT13 2 1 3 2 1 03 2 1 0重新開(kāi)始計(jì)數(shù)不停計(jì)數(shù)CWLSBl方式方式1的時(shí)序圖的時(shí)序圖 方式方式1 可編程單脈沖輸出可編程單脈沖輸出例：設(shè)計(jì)數(shù)器通道例：設(shè)計(jì)數(shù)器通道1工作于方式工作于方式1，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為計(jì)數(shù)初值為40H，它的初始化程序段為：它的初始化程

7、序段為：MOV AL，62H ；工作方式控制字工作方式控制字OUT 43H，ALMOV AL，40H；送計(jì)數(shù)初值送計(jì)數(shù)初值OUT 41H，ALl 方式方式2的時(shí)序圖的時(shí)序圖3213高電平 1CWLSBCLKWRGATE2OUT2GATE2OUT2自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)321禁止計(jì)數(shù)321重新開(kāi)始計(jì)數(shù)方式方式2 周期性時(shí)間間隔計(jì)時(shí)器（頻率發(fā)生器）周期性時(shí)間間隔計(jì)時(shí)器（頻率發(fā)生器） 例：設(shè)例：設(shè)8254計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0工作于方式工作于方式2，按二進(jìn)制計(jì)，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為數(shù)，計(jì)數(shù)初值為0304H。MOVAL，00110100B；設(shè)控制字，通道設(shè)控制字，通道0，先讀先讀/寫高寫高8位位 ；再讀寫低；再讀寫

8、低8位，方式位，方式2，二，二進(jìn)制。進(jìn)制。OUT 43H，ALMOV AL，04H ；送計(jì)數(shù)值低字節(jié)送計(jì)數(shù)值低字節(jié)OUT 40H，AL MOV AL，03HOUT 40H，AL ；送計(jì)數(shù)值高字節(jié)送計(jì)數(shù)值高字節(jié)l方式3的時(shí)序圖CLKWRGATE3OUT3(N=奇數(shù))OUT3(N=偶數(shù))高電平 1543自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)215（0）43CWLSB43214321方式方式3 方波發(fā)生器方波發(fā)生器例：設(shè)例：設(shè)8254計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2工作在方式工作在方式3，按二，按二十十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為4，則它的初始化程序，則它的初始化程序段如下：段如下：MOV AL，10010111B；計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2

9、，只，只讀讀/寫低寫低8位，工作方式位，工作方式3，二，二十進(jìn)制十進(jìn)制OUT 43H，AL；控制字送控制字寄存器控制字送控制字寄存器MOV AL，4；送計(jì)數(shù)初值送計(jì)數(shù)初值OUT 42H，AL高電平 1CWLSB3210CLK1禁止計(jì)數(shù)3213210重新開(kāi)始計(jì)數(shù)CLKWRGATE4OUT4GATE4OUT4l 方式方式4的時(shí)序圖的時(shí)序圖方式方式4 軟件觸發(fā)選通軟件觸發(fā)選通例：設(shè)例：設(shè)8254計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1工作于方式工作于方式4，按二進(jìn)，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為3，則初始化程序段為：，則初始化程序段為：MOV AL，058H ；設(shè)置控制字寄存器設(shè)置控制字寄存器OUT 43H，AL

10、；送控制字送控制字MOV AL，3；置計(jì)數(shù)初值置計(jì)數(shù)初值OUT 41H，AL；送計(jì)數(shù)初值送計(jì)數(shù)初值3213210重新開(kāi)始計(jì)數(shù)CWLSB3210 1CLKWRGATE5OUT5GATE5OUT5開(kāi)始計(jì)數(shù)不停計(jì)數(shù)l 方式方式5時(shí)序圖時(shí)序圖方式方式5 硬件觸發(fā)脈沖硬件觸發(fā)脈沖例：設(shè)例：設(shè)8254的通道的通道1工作于方式工作于方式5，按二進(jìn)制，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為4000H，則它的初始化程序則它的初始化程序段為：段為：MOV AL，01101010B ；通道通道1，只讀寫高字，只讀寫高字節(jié)，方式節(jié)，方式5，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。OUT 43H，ALMOV AL，40HOUT 4

11、1H，AL ；送計(jì)數(shù)初值送計(jì)數(shù)初值48254的初始化編程的初始化編程初始化編程的步驟:1.寫入計(jì)數(shù)器控制字,規(guī)定工作方式2.寫入計(jì)數(shù)值如果要讀計(jì)數(shù)值,則讀之前先寫讀出控制字5PC/XT機(jī)中機(jī)中8254的應(yīng)用的應(yīng)用（1）計(jì)數(shù)器0：用于產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘信號(hào),作為電子鐘的時(shí)鐘基準(zhǔn)。（2）計(jì)數(shù)器1：每隔15us產(chǎn)生一脈寬為840ns的負(fù)脈沖，用于產(chǎn)生動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器刷新的地址更新信號(hào)（3）計(jì)數(shù)器2：輸出900HZ左右的方波信號(hào)，產(chǎn)生揚(yáng)生器的發(fā)音驅(qū)動(dòng)信號(hào)返回本節(jié)返回本節(jié)n計(jì)數(shù)器0Mov al，33hOut 43h，alMov al，80hOut 40h，alMov al，50hOut 40h，aln計(jì)數(shù)器1Mov

12、 al，54h out 43h，al Mov al，12h out 41h，aln計(jì)數(shù)器2Mov al，0b6h out 43h，alMov ax，533hOut 42h，alMov al，ahOut 42h，al 并行通信和接口并行通信和接口8255A一、簡(jiǎn)單并行口一、簡(jiǎn)單并行口二、二、82558255A A可編程并行接口可編程并行接口一、一、 簡(jiǎn)單并行口簡(jiǎn)單并行口1并行輸入穩(wěn)定量的輸入、變化量的輸入。如三態(tài)緩沖器74LS244。2并行輸出輸出接口中要有數(shù)據(jù)鎖存能力，以便輸出設(shè)備能夠得到正確的數(shù)據(jù)。如鎖存器74LS273。 3雙向輸入/輸出接口利用數(shù)據(jù)總線進(jìn)行雙向傳送信息。如雙向三態(tài)門74L

13、S245。 返回本節(jié)返回本節(jié)二、二、 8255 8255A A可編程輸入可編程輸入/ /輸出接口輸出接口18255A的結(jié)構(gòu)框圖（如圖所示），從功能上來(lái)分，8255A的結(jié)構(gòu)可分為：總線接口電路、內(nèi)部控制邏輯和輸入/輸出接口電路。 （1）總線接口電路數(shù)據(jù)總線緩沖器和讀/寫控制邏輯。（2）內(nèi)部控制邏輯（3）輸入/輸出接口電路l8255A的結(jié)構(gòu)框圖的結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部數(shù)據(jù)總線PB7PB0B 組B 口(8 位 )PC3PC0B 組C 口(4 位 )PC7PC4PA7PA0A 組A 口(8 位 )A 組C 口(4 位 )A 組控 制B 組控 制D7D0數(shù) 據(jù)總 線緩 沖 器讀 /寫控 制邏 輯R DW RA1A

14、0R ESETC S28255A的引腳說(shuō)明的引腳說(shuō)明 8255A是40根引腳，雙列直插式芯片。40根引腳的分布圖如圖所示，這些引腳可分成：（1）與外設(shè)連接的引腳（2）與CPU連接的引腳l 8255A引腳分布圖引腳分布圖A口B口C口PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1CSRDWRRESETVccGND34 433 332 231 130 4029 3928 3827 37 18 8255A 199 208 216 225 2336 2435 25 1

15、4 15 16 17 1326 127 11 10l 8255A端口選擇表端口選擇表 38255A的編程控制字的編程控制字 （1）工作方式控制字：用來(lái)設(shè)定通道的工作方式及數(shù)據(jù)的傳送方向的。（2）C口按位置位/復(fù)位控制字：向控制寄存器寫入控制字，而使它的每一位置位或復(fù)位。（3）兩個(gè)控制字的差別工作方式控制字放在程序的開(kāi)始部分；按位置位/復(fù)位控制字可放在初始化程序以后的任何地方。l 8255A工作方式控制字格式l 8255AC口按位置位/復(fù)位控制48255A的工作方式及應(yīng)用的工作方式及應(yīng)用（1）8255A的方式0及其應(yīng)用特點(diǎn)：1、任何一個(gè)端口可作為輸入口，也可作為輸出口，各端口之間沒(méi)有規(guī)定的必然性

16、。2、各個(gè)端口的輸入或輸出，可以有16種不同的組合，適宜多種使用場(chǎng)合。l 系統(tǒng)連接圖系統(tǒng)連接圖8255A的的A口地址：口地址：00C0H、B口地址：口地址：00C2H C口地址：口地址：00C4H、控制口地址：控制口地址：00C6H MOV AL，91H；A、C低為輸入，B、C高為輸出OUT 0C6H，ALIN AL，0C0HOUT 0C2H，ALIN AL，0C4HAND AL，01；保留C0的值MOV CL，4SHL AL，CL；送至C4OUT 0C4H，AL8255A的的A口地址：口地址：00D0H、B口地址：口地址：00D2H C口地址：口地址：00D4H、控制口地址：控制口地址：00

17、D6H PP：MOV AL，81HOUT 0D6H，ALMOV AL，0DHOUT 0D6H，ALLPST：IN AL，0D4HAND AL，04HJNZ LPSTMOV AL，CLOUT 0D0H，ALMOV AL，0CHOUT 0D6H，ALINC ALOUT 0D6H，AL。 8255A的工作方式及應(yīng)用的工作方式及應(yīng)用8255A方式方式1的工作特點(diǎn)：的工作特點(diǎn)：n端口端口A和端口和端口B可以分別作為兩個(gè)數(shù)據(jù)口工作可以分別作為兩個(gè)數(shù)據(jù)口工作在方式在方式1，并且任何一個(gè)可作為輸入口或者輸，并且任何一個(gè)可作為輸入口或者輸出口。出口。n如果如果A或或B只有一個(gè)工作在方式只有一個(gè)工作在方式1，那么

18、端口，那么端口C中就有中就有3位被規(guī)定為配合方式位被規(guī)定為配合方式1的信號(hào)，另外一的信號(hào)，另外一個(gè)端口可以工作方式個(gè)端口可以工作方式0，端口，端口C中的其它位可以中的其它位可以工作在輸入或輸出。工作在輸入或輸出。nA和和B都工作在方式都工作在方式1時(shí)，端口時(shí)，端口C的剩余的剩余2位仍可位仍可作為輸入或輸出。作為輸入或輸出。圖 6-15 方式 1 輸入時(shí)序從外設(shè)輸入PA7PA0（PB7PB0）STBRDIBFINTRtPHtSItSIBtSTtPStRIBtRITl 8255A方式方式1輸出輸出（a）A通道方式1引腳配置 （b）B通道方式1引腳配置OBFaACKaINTRaI/OWRPC7PC6

19、PC3PA7PA0INTEAPC4、PC5STBbINTRbACKbWRPC1PC2PC0PB7PB0INTEBl 8255A方式1輸出時(shí)序OBFWR輸出INTRACKtWOBtWBtAOBtAKtAITtWIT 8255A方式1狀態(tài)字D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0I/O I/O IBFa INTEa INTRaOBFa INTEa I/O I/O INTRaA組 狀 態(tài)INTEb IBFb INTRbINTEb OBFb INTRbB組 狀 態(tài)方式方式1的應(yīng)用的應(yīng)用A口地址：口地址：00C0H、B口地址：口地址：00C2H、C口地址：口地址：00C4H、B口地址：口地址：00C6HMAIN：MOV AL，0A0HOUT 0C6H，ALMOV AL，01OUT 0C6H，ALXOR AX，AXMOV DS，AXMOV AX，2000HMOV W