微機原理第八章

微機原理第八章1第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8.2可編程定時/計數(shù)器8253掌握:引線功能及計數(shù)啟動方法6種工作方式及其輸出波形8253的使用:芯片與系統(tǒng)的連接芯片的初始化編程2第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六定時/計數(shù)器的用途可以實現(xiàn)定時與計數(shù)兩個功能，可用于系統(tǒng)時鐘DRAM刷新定時定時采樣實時控制脈沖的計數(shù)。。。3第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如何實現(xiàn)定時？軟件方法：用一段程序?qū)崿F(xiàn)延時利用程序循環(huán)延遲指定的時間缺點：CPU占用率？延時精度？兼容？硬件方法：定時/計數(shù)器電路利用脈沖計數(shù)在設(shè)定的時間輸出定時信號●8253是一種硬件定時/計數(shù)器芯片4第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六一、外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253概貌3個16位的定時/計數(shù)器（通道）24引腳雙列直插式最高計數(shù)頻率2MHzTTL電平兼容單電源+5V供電5第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8253的管腳分配

通道管腳數(shù)據(jù)線通道選擇控制線6第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A2A1WRRD片選信號7第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)端的主要引線：D7～D0CSRDWRA1，A0

用于選擇四個編址部件之一A1A0選擇00計數(shù)通道001計數(shù)通道110計數(shù)通道211控制寄存器8第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)計數(shù)通道的主要引線（每通道均相同）：CLKn

時鐘脈沖輸入，計數(shù)器的計時基準。GATEn

門控信號輸入，控制計數(shù)器的啟停。OUTn

計數(shù)器輸出信號，不同工作方式下產(chǎn)生不同波形。（n=0～2）9第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器

讀／寫控制電路

通道控制寄存器計數(shù)通道

10第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六編程結(jié)構(gòu)—程序員的觀點計數(shù)器(3個)——包括控制寄存器——存放控制命令字（只寫）占用4個地址—3個計數(shù)器，1個控制寄存器16位初值寄存器16位計數(shù)寄存器（減法計數(shù)器）11第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六定時/計數(shù)的工作過程

1.設(shè)置8253的工作方式2.設(shè)置計數(shù)初值到初值寄存器

3.第一個CLK信號使初值寄存器的內(nèi)容置入計數(shù)寄存器4.以后每來一個CLK信號，計數(shù)寄存器減15.減到0時，OUT端輸出一特殊波形的信號注：以上計數(shù)過程中還受到GATE信號的控制12第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六二、計數(shù)啟動方式軟件啟動過程硬件啟動過程GATE端保持為高電平寫入計數(shù)初值后的第2個CLK脈沖的下降沿開始計數(shù)GATE端有一個上升沿對應(yīng)CLK脈沖的下降沿開始計數(shù)程序指令啟動————軟件啟動外部電路信號啟動——硬件啟動13第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六三、工作方式方式0——計數(shù)結(jié)束中斷方式1——可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器方式2——頻率發(fā)生器方式3——方波發(fā)生器方式4——軟件觸發(fā)選通方式5——硬件觸發(fā)選通14第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六各種工作方式特點方式0（計數(shù)結(jié)束中斷）計數(shù)過程中，GATE端應(yīng)保持高電平。每寫入一次初值計數(shù)一個周期，然后停止計數(shù)。OUT端輸出是一個約(N+1)TCLK寬度的負脈沖。計數(shù)過程中可隨時修改初值重新開始計數(shù)。15第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式0——計數(shù)結(jié)束中斷方式工作方式0有如下特點：a、門控信號GATE必須為1，計數(shù)器才能計數(shù)；b、計數(shù)時通道輸出端OUT一直為0；c、通道計數(shù)器計數(shù)到0后，OUT由0到1，同時計數(shù)器停止工作。16第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六各種工作方式特點方式1（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）門控信號GATE端的跳變觸發(fā)計數(shù)，可重復(fù)觸發(fā)。若下一次GATE上升沿提前到達，則OUT端負脈沖拉寬為兩次計數(shù)過程之和。計數(shù)過程中寫入新初值不影響本次計數(shù)。17第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式1——可編程序的單獨負脈沖

方式1工作過程如下：a、門控信號GATE是觸發(fā)信號，上升沿有效。即開始計數(shù)是由GATE的上升沿觸發(fā)的；b、

觸發(fā)后，通道計數(shù)器開始計數(shù)，輸出端OUT由高變低；c、

計數(shù)器計數(shù)到0，OUT再由低變高。18第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六各種工作方式特點方式2（頻率發(fā)生器）GATE為計數(shù)的控制信號：GATE變低計數(shù)停止，再變高時的下一個CLK下降沿，從初值開始重新計數(shù)。每個計數(shù)周期結(jié)束時（減到1時），OUT端輸出一個TCLK寬度的負脈沖。計數(shù)過程自動重復(fù)進行。計數(shù)過程中修改初值不影響本輪計數(shù)過程。19第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式2——頻率發(fā)生器方式2的特點如下：a、

GATE門為1，計數(shù)器才能工作，對CLK端上的脈沖進行計數(shù)；b、

當計數(shù)器“減”計數(shù)到1時，輸出端由高變低，再經(jīng)過一個CLK周期，即計數(shù)器計數(shù)到0時，輸出端OUT又跳變?yōu)楦?。所以方?輸出周期性負脈沖信號，其寬度固定為一個CLK周期；c、

當計數(shù)器的值減為0時，自動重新裝入計數(shù)初值，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)。20第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六21第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六各種工作方式特點方式3（方波發(fā)生器）OUT輸出方波，前半周期為高，后半周期為低。計數(shù)過程中修改初值不影響本半輪計數(shù)過程。其余的與方式2類似。22第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式3——方波發(fā)生器

方式2雖然可以作分頻電路，但其輸出是窄脈沖，如果是方波，就只有選方式323第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六各種工作方式特點方式4（軟件觸發(fā)選通）計數(shù)過程中，GATE端應(yīng)保持高電平。每寫入一次初值，計數(shù)一個周期，然后停止計數(shù)。每個計數(shù)周期結(jié)束時（減到0時），OUT端輸出一個TCLK寬度的負脈沖。計數(shù)過程中修改初值不影響本輪計數(shù)過程。24第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式4——軟件觸發(fā)方式方式4在工作過程中有以下特點：a、

門控信號GATE為高電平，計數(shù)器開始減1計數(shù)，OUT維持高電平；b、

當計數(shù)器減到0，輸出端OUT變低，再經(jīng)過一個CLK輸入時鐘周期，OUT輸出又變高。25第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式4——軟件觸發(fā)方式26第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六各種工作方式特點方式5（硬件觸發(fā)選通）寫入初值時，GATE端應(yīng)保持低電平。GATE每出現(xiàn)一次正脈沖，計數(shù)一個周期，然后停止計數(shù)。每個計數(shù)周期結(jié)束時（減到0時），OUT端輸出一個TCLK寬度的負脈沖。計數(shù)過程中修改初值不影響本輪計數(shù)過程。27第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式5——硬件觸發(fā)方式這種工作方式同方式4很相似，當控制字寫入控制寄存器后，輸出端OUT變高。同方式4不同的一點是當計數(shù)值寫入通道計數(shù)器后，通道并未被觸發(fā)，也就是計數(shù)器并不立即開始計數(shù)。只有當GATE信號的上升沿觸發(fā)通道后，通道計數(shù)器才開始計數(shù)。28第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六方式5——硬件觸發(fā)方式29第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六與頻率發(fā)生器有關(guān)的工作方式

8253有兩種方式與頻率發(fā)生器有關(guān)，即方式2和發(fā)生3，對OUT端，方式2提供給用戶的是負脈沖，方式3提供給用戶的是方波。在這個兩種方式下，GATE信號要始終保持為高。30第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六與計數(shù)器有關(guān)的工作方式

對于計數(shù)器類，有方式0、1和方式4、5。啟動計數(shù)器的方式有兩種，一種是CPU把時間常數(shù)寫入相應(yīng)通道后，計數(shù)器就開始工作，我們可以稱之為軟件啟動方式，在這種啟動方式下，GATE要始終保持為高電平，所以方式0和方式4可以稱為軟件啟動方式。另一種是硬件啟動計數(shù)器，即CPU把時間常數(shù)寫入計數(shù)器后，即使GATE為高電平，計數(shù)器并不工作。只有GATE發(fā)生跳變，其上升沿啟動計數(shù)器工作，所以方式1和方式5就可以稱為硬件啟動方式。計數(shù)器溢出時，OUT有兩種輸出形式，要么是電平，要么是負脈沖。前者有方式0方式1，后者有方式4和方式5。

31第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六四、控制字用于確定各計數(shù)器的工作方式。8253必須先初始化才能正常工作。每個計數(shù)器都必須初始化一次。CPU通過OUT指令把控制字寫入控制寄存器。32第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

8253只有一個控制字，8253的一個方式控制字只決定一個計數(shù)通道的工作模式。8253的控制字格式如圖所示。共分為4部分，通道選擇、計數(shù)器讀/寫方式、工作方式和計數(shù)碼的選擇。33第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六 在8253的初始化編程中，由CPU向8253的控制字寄存器寫入一個控制字，它規(guī)定了8253的工作方式。其格式如圖所示。

34第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六35第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

（1）計數(shù)器選擇（D7D6）?？刂谱值淖罡邇晌粵Q定這個控制字是哪一個計數(shù)器的控制字。 （2）數(shù)據(jù)讀/寫格式（D5D4）。CPU向計數(shù)器寫入初值和讀取它們的當前狀態(tài)時，有幾種不同的格式。

36第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六（3）工作方式（D3D2D1）。8253的每個計數(shù)器可以有6種不同的工作方式，由這三位決定。每一種方式的特點 （4）數(shù)制選擇（D0）。8253的每個計數(shù)器有兩種計數(shù)制：二進制計數(shù)和BCD碼計數(shù)，由這位決定。37第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六五、8253的應(yīng)用與系統(tǒng)的連接設(shè)置工作方式置計數(shù)初值編程38第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六與系統(tǒng)的連接示意圖CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBWRRDA2A1譯碼器高位地址A15-A38253共三組8253占用4個接口地址：

計數(shù)器0

計數(shù)器1

計數(shù)器2

控制寄存器(決定8253的基地址)39第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六初始化程序流程寫控制字寫計數(shù)值低8位寫計數(shù)值高8位*非必須寫入順序：可按計數(shù)器分別寫入控制字和初值。也可先寫所有計數(shù)器控制字，再寫入它們的初值40第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8253應(yīng)用舉例采用8253作定時/計數(shù)器，其接口地址為0120H~0126H。輸入8253的時鐘頻率為2MHz。計數(shù)器0:每10ms輸出1個CLK脈沖寬的負脈沖.計數(shù)器1:產(chǎn)生10KHz的連續(xù)方波信號計數(shù)器2:啟動計數(shù)5ms后OUT輸出高電平。畫線路連接圖，并編寫初始化程序。41第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8253應(yīng)用舉例（續(xù)）確定計數(shù)初值：

CNT0：10ms/0.5us=20000CNT1：2MHz/10KHz=200CNT2：5ms/0.5us=10000確定控制字：

CNT0：方式2，16位計數(shù)值00110100CNT1：方式3，低8位計數(shù)值01010110CNT2：方式0，16位計數(shù)值1011000042第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8253應(yīng)用舉例（續(xù)）CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBWRRDA2A1譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？線路連接圖：43第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六8253應(yīng)用舉例初始化程序CNT0：MOVDX,0126HMOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,0120HMOVAX,20000OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALCNT1：……CNT2：……44第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六*如何讀出當前計數(shù)值第1種方法——在計數(shù)過程中讀計數(shù)值先鎖存當前計數(shù)值，再用兩條輸入指令將16位計數(shù)值讀出。第2種方法——停止計數(shù)器再讀用GATE信號使計數(shù)器停止，再規(guī)定RL1和RL0的讀寫格式，然后讀出。45第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六*擴展定時/計數(shù)范圍

當定時長度不夠時，可把2個或3個計數(shù)通道串聯(lián)起來使用，甚至可把多個8253串聯(lián)起來使用。例如：CLK頻率為1MHz，要求在OUT1端產(chǎn)生頻率1Hz的脈沖。這時可將計數(shù)器0、1串聯(lián)，工作方式都均為方式3，計數(shù)初值均為1000。連接方法見下頁。46第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六擴展定時/計數(shù)范圍8253OUT1GATE1CLK1OUT0GATE0CLK0+5V+5V1MHz1KHz1Hz47第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六六、8253應(yīng)用舉例

例1：現(xiàn)有一個高精密晶體振蕩電路，輸出信號是脈沖波，頻率為1MHz。要求利用8253做一個秒信號發(fā)生器，其輸出接一發(fā)光二極管，以0.5秒點亮，0.5秒熄滅的方式閃爍指示。設(shè)8253的通道地址為80H～86H（偶地址）48第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六解：1、時間常數(shù)計算這個例子要求用8253作一個分頻電路，而且其輸出應(yīng)該是方波，否則發(fā)光二極管不可能等間隔閃爍指示。頻率為1MHz信號的周期為1微妙，而1Hz信號的周期為1秒，所以分頻系數(shù)N可按下式進行計算：49第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

由于8253一個通道最大的計數(shù)值是65536，所以對于N＝1000000這樣的大數(shù)，一個通道是不可能完成上述分頻要求的。由于即取兩個計數(shù)器，采用級聯(lián)方式。

2、電路50第50頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

3、工作方式選擇由于通道1要輸出方波信號推動發(fā)光二極管，所以通道1應(yīng)選工作方式3。對于通道0，只要能起分頻作用就行，對輸出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以選用。

這樣對于通道0，我們?nèi)」ぷ鞣绞?，二進制計數(shù)；對于通道1，我們?nèi)」ぷ鞣绞?，二進制計數(shù)（當然也可選BCD計數(shù)）51第51頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六4、程序

MOVAL,00110100B ；通道0控制字

OUT86H,AL MOVAX,1000 ；通道0初始計數(shù)值

OUT80H,AL MOVAL,AH OUT80H,AL MOVAL,01110110B ；通道1控制字

OUT86H,ALMOVAL,0E0H ；通道1初始計數(shù)值，

OUT82H,AL;03E8H=1000BCD MOVAL,03H OUT82H,AL52第52頁，共57頁，2023年，2月20