可編程計(jì)數(shù)器定時(shí)器

可編程計(jì)數(shù)器定時(shí)器第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五28.1概述一、定時(shí)信號(hào)獲得方法1、軟件方法2、硬件方法設(shè)計(jì)延遲子程序使用計(jì)數(shù)器/定時(shí)器

二、軟件定時(shí)1、特點(diǎn)（2）延時(shí)時(shí)間用指令的執(zhí)行時(shí)間拼湊，較麻煩（3）延時(shí)子程序執(zhí)行時(shí)，CPU一直占用，降低CPU利用率

（1）節(jié)省硬件

2、適用場(chǎng)合：延時(shí)時(shí)間短，重復(fù)次數(shù)有限

第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五三、硬件定時(shí)2、適用場(chǎng)合：各種場(chǎng)合

2、計(jì)數(shù)時(shí)不占用CPU1、編程簡(jiǎn)單1、特點(diǎn)8.28253的編程結(jié)構(gòu)和工作原理一、編程結(jié)構(gòu)2、8位的控制寄存器1、3個(gè)計(jì)數(shù)器16位的計(jì)數(shù)初值寄存器16位的計(jì)數(shù)執(zhí)行部件16位的輸出鎖存器第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五8253的編程結(jié)構(gòu)1、8位的控制寄存器2、16位的CR3、16位的CE：減法計(jì)數(shù)器4、16位的OL：鎖存CE的內(nèi)容注：CR、CE、OL都為16位寄存器，也可作8位寄存器用備注：一、編程結(jié)構(gòu):1、8位的控制寄存器2、16位的計(jì)數(shù)初值寄存器CR3、16位的計(jì)數(shù)執(zhí)行部件CE4、16位的輸出鎖存器OL第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五工作過程：1、初值→

CR→CE，CE減1計(jì)數(shù)，OL跟隨CE變化，減到終值，OUT輸出一信號(hào)。2、鎖存命令到來，OL鎖存當(dāng)前計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)被讀走，OL又隨CE變化。第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五6二、功能結(jié)構(gòu)功能讀取計(jì)數(shù)值設(shè)置控制字設(shè)置初值00：計(jì)數(shù)器001：計(jì)數(shù)器110：計(jì)數(shù)器211：控制寄存器第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五A1A0

功能

010000100101010010110010000101001108253輸入信號(hào)與各功能的對(duì)應(yīng)關(guān)系2）A1A0

＝11時(shí)，第一次寫入的是控制字，

此后寫入的是鎖存命令。注：1）CPU對(duì)控制字寄存器只能寫，不能讀。對(duì)計(jì)數(shù)器0設(shè)初值對(duì)計(jì)數(shù)器1設(shè)初值對(duì)計(jì)數(shù)器2設(shè)初值設(shè)控制字或發(fā)鎖存命令讀計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)值讀計(jì)數(shù)器1的計(jì)數(shù)值讀計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)值第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五設(shè)置計(jì)數(shù)通道工作方式CLK:時(shí)鐘輸入GATE:控制計(jì)數(shù)器工作的信號(hào)，在CLK的上升沿被采樣。

OUT:輸出信號(hào)第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五9三、控制寄存器的格式SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD000:模式0001:模式1×10:模式2×11:模式3100:模式4101:模式5模式選擇1:BCD計(jì)數(shù)0:二進(jìn)制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)格式選擇讀寫控制00:鎖存計(jì)數(shù)器01:只讀寫低字節(jié)10:只讀寫高字節(jié)11:先讀寫低字節(jié)

再讀寫高字節(jié)計(jì)數(shù)器選擇00:選計(jì)數(shù)器001:選計(jì)數(shù)器1

10:選計(jì)數(shù)器2

11:無意義第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五108.38253的編程命令一、編程要遵守的規(guī)則1、設(shè)置初值前必須先寫控制字；2、初值設(shè)置要符合控制字中的格式規(guī)定。3、輸出鎖存器的值必須先鎖定，后讀取。1、寫入命令2、讀出命令二、編程命令：讀取計(jì)數(shù)值設(shè)置控制字設(shè)置初始值鎖存命令：配合讀出命令

第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五例1：設(shè)8253的端口地址為0120H～0126H，對(duì)計(jì)數(shù)器1編程，使其工作于方式2，計(jì)數(shù)初值為2000H，計(jì)數(shù)按二進(jìn)制格式。編寫初始化程序。MOVAL,74HMOVDX,0126HOUTDX,AL;設(shè)控制字MOVDX,0122HMOVAL,0OUTDX,AL;先寫低8位初值MOVAL,20HOUTDX,AL;再寫高8位初值0111×

100SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五例2:設(shè)8253的端口地址為40H～46H，對(duì)計(jì)數(shù)器0編程，

使其工作于方式3，計(jì)數(shù)初值為1234H，計(jì)數(shù)按二

進(jìn)制格式。編寫程序?qū)⒂?jì)數(shù)值讀到BX寄存器。MOVAL,36H;0011×110BOUT46H,AL;設(shè)控制字MOVAL,34HOUT40H,AL;先寫低8位初值MOVAL,12HOUT40H,AL;再寫高8位初值MOVAL,00H;0000××××HOUT46H,AL;鎖存命令I(lǐng)NAL,40HMOVBL,AL;先讀低8位計(jì)數(shù)值INAL,40HMOVBH,AL;再讀高8位計(jì)數(shù)值第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五13一、各種方式遵守的基本規(guī)則1、控制字寫入計(jì)數(shù)器時(shí)，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，

輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)。2、初值寫入CR后，要經(jīng)過一個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿和下降

沿，初值送入CE，CE從下一個(gè)時(shí)鐘開始進(jìn)行計(jì)數(shù)。3、在CLK的上升沿對(duì)GATE進(jìn)行采樣。4、在CLK的下降沿計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。8.48253的工作方式第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五14二、8253工作方式1、方式0－計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷特點(diǎn)：1）計(jì)數(shù)過程①OUT起始電平：低電平。②如GATE=1，計(jì)數(shù)到0，OUT變高，一直保持到新的計(jì)數(shù)值寫入。③OUT在初值寫入后經(jīng)過N＋1個(gè)時(shí)鐘變?yōu)楦唠娖?。第十四頁，共四十五頁，編輯?023年，星期五3）門控信號(hào)的影響①GATE＝1時(shí)，CE獲得初值后開始計(jì)數(shù)；軟啟動(dòng)：通過寫入初值控制計(jì)數(shù)器的啟動(dòng)。2）啟動(dòng)計(jì)數(shù)方式②計(jì)數(shù)過程中GATE變低，計(jì)數(shù)暫停，OUT的狀態(tài)不變，GATE變高后繼續(xù)計(jì)數(shù)。第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五4）GATE＝1時(shí)，寫入新的初值對(duì)計(jì)數(shù)過程的影響8位計(jì)數(shù)初值：寫入新的計(jì)數(shù)初值后，計(jì)數(shù)器將按新初值重新開始計(jì)數(shù)；16位計(jì)數(shù)初值：寫入第一個(gè)字節(jié)后，計(jì)數(shù)器停止，寫入第二個(gè)字節(jié)后，計(jì)數(shù)器按新初值開始計(jì)數(shù)。第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五5）GATE＝0時(shí)，寫入新的初值對(duì)計(jì)數(shù)過程的影響①初值→CR，下一時(shí)鐘周期初值從CR→CE，不計(jì)數(shù)；②GATE變高，開始計(jì)數(shù)。再經(jīng)過N個(gè)時(shí)鐘OUT變?yōu)楦唠娖?。③GATE信號(hào)可作為啟動(dòng)定時(shí)的同步信號(hào)。第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五6）應(yīng)用主要用于事件計(jì)數(shù)，OUT輸出可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)。例：用8253A監(jiān)視一個(gè)生產(chǎn)流水線，統(tǒng)計(jì)流水線上經(jīng)過的工件數(shù)量。工件從光源與光敏電阻之間通過時(shí)，在晶體管的發(fā)射極上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，此脈沖作為8253A計(jì)數(shù)通道0的計(jì)數(shù)脈沖。注：入射光強(qiáng)，光敏電阻阻值減小，入射光弱，光敏電阻阻值增大第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五設(shè)8253A的地址為40H～46H。計(jì)數(shù)器0的初值為0000H。主程序：MOVAL,30H;00110000BOUT46H,AL;設(shè)控制字

MOVAL,00HOUT40H,ALMOVAL,00HOUT40H,AL;設(shè)初值讀數(shù)子程序：ROUNT:MOVAL,0;0000××××BOUT46H,AL;鎖存命令

INAL,40HMOVBL,ALINAL,40H;讀計(jì)數(shù)值

MOVBH,ALNEGBX第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五202、方式1－可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器特點(diǎn)：1）計(jì)數(shù)過程①OUT起始電平：高電平。③GATE上升沿到來，下一時(shí)鐘脈沖OUT變低，開始計(jì)數(shù)。④計(jì)數(shù)過程中，OUT維持低電平，計(jì)到0，OUT變高。⑤OUT輸出寬度為N個(gè)CLK周期的單拍負(fù)脈沖。若再輸出一單拍負(fù)脈沖，須再次用GATE上升沿觸發(fā)。②初值寫入后，經(jīng)一時(shí)鐘周期送CE。（不計(jì)數(shù)）第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3）門控信號(hào)的影響計(jì)數(shù)過程中，又有GATE上升沿觸發(fā)，則OUT仍為低，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)，計(jì)到0，OUT變高。硬件啟動(dòng)：GATE上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)。2）啟動(dòng)計(jì)數(shù)方式第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五4）寫入新的初值對(duì)計(jì)數(shù)過程的影響計(jì)數(shù)過程中寫入新初值，計(jì)數(shù)過程不受影響，要等GATE再次觸發(fā)后，才按新的初值重新開始計(jì)數(shù)。第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五233、方式2－分頻器特點(diǎn)：1）計(jì)數(shù)過程①

OUT起始電平：高電平。③計(jì)數(shù)到1，OUT變低，經(jīng)過一個(gè)CLK周期，OUT恢復(fù)為高;若GATE仍為高，計(jì)數(shù)器又開始重新計(jì)數(shù)。④如初值為N，則N個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)輸出周期，N-1個(gè)正脈沖，1個(gè)負(fù)脈沖。②寫入初值后，如GATE=1，計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)；⑤時(shí)鐘周期與輸出周期的關(guān)系：N×TCLK=TOUT第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2）門控信號(hào)的影響①GATE=1：計(jì)數(shù)器為N分頻器；GATE=0：計(jì)數(shù)停止。②在計(jì)數(shù)期間GATE變低，則OUT=1不變。GATE恢復(fù)為高電平后下一個(gè)時(shí)鐘從初值重新開始計(jì)數(shù)。③硬件同步：通過硬件給出門控信號(hào)使計(jì)數(shù)器同步。第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3）寫入新的初值對(duì)計(jì)數(shù)過程的影響

①GATE=1，寫入新初值不影響當(dāng)前的計(jì)數(shù)過程，但計(jì)數(shù)結(jié)束后，下一個(gè)計(jì)數(shù)周期按新的初值計(jì)數(shù)。

②寫入新初值后，遇到GATE的上升沿，則結(jié)束當(dāng)前計(jì)數(shù)過程，從下一個(gè)時(shí)鐘開始按新初值計(jì)數(shù)，初值減為1前OUT一直維持高電平。③軟件同步：通過寫入初值使計(jì)數(shù)器同步。第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五264、方式3－方波發(fā)生器特點(diǎn)：1）計(jì)數(shù)過程該方式工作過程同方式2，只是輸出脈寬不同。N為偶數(shù)：輸出高低電平均為N/2個(gè)CLK周期的方波；N為奇數(shù)：輸出高電平寬度為（N+1）/2個(gè)CLK周期，

低電平寬度為（N-1）/2個(gè)CLK周期矩形波。時(shí)鐘周期與輸出周期的關(guān)系：N×TCLK=TOUT第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五27例：用8253控制揚(yáng)聲器的發(fā)音頻率。GATE2CLK2OUT2＋5V2MHZ濾波82538253的地址為40H～46H，要求8253的定時(shí)器2輸出1KHZ的方波控制揚(yáng)聲器的發(fā)音頻率，編寫8253的初始化程序，要求按二進(jìn)制格式計(jì)數(shù)。第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五分析：由題意知8253的定時(shí)器2工作于方式3。

FCLK=2MHZ，F(xiàn)out=1KHZ。求初值N：因?yàn)镹×TCLK=

TOUT所以N=TOUT/TCLK=FCLK/FOUT

=2MHZ/1KHZ=2000=7D0H初始化程序：MOVAL,0B6H;1011×110BOUT46H,AL;設(shè)控制字MOVAX,2000OUT44H,ALMOVAL,AHOUT44H,AL;設(shè)初值第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五295、方式4－軟件觸發(fā)的選通信號(hào)特點(diǎn)：1）計(jì)數(shù)過程①

OUT起始電平：高電平②

寫入初值后，如果GATE=1，計(jì)數(shù)到0時(shí)，OUT輸出一個(gè)時(shí)鐘周期的低電平，然后自動(dòng)恢復(fù)成高電平。③軟件觸發(fā)：每進(jìn)行一次計(jì)數(shù)過程須重裝初值。④軟件觸發(fā)選通方式：OUT低電平持續(xù)時(shí)間為一個(gè)脈沖周期，常用此負(fù)脈沖作為選通信號(hào)。第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2）門控信號(hào)的影響GATE=1：允許計(jì)數(shù)；GATE=0：計(jì)數(shù)停止。①GATE=0停止計(jì)數(shù)，GATE=1重新從初值開始計(jì)數(shù)。②

GATE電平變化不影響OUT的電平，只有計(jì)數(shù)到0，

才使OUT產(chǎn)生電平的變化。第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3）寫入新的初值對(duì)計(jì)數(shù)過程的影響

GATE=1，計(jì)數(shù)過程中寫入新的初值，則立刻終止當(dāng)前計(jì)數(shù)過程，在下一個(gè)時(shí)鐘下降沿按新初值開始計(jì)數(shù)。第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五326、方式5－硬件觸發(fā)的選通信號(hào)特點(diǎn)：1）計(jì)數(shù)過程①

OUT起始電平：高電平②

寫入初值后，計(jì)數(shù)器并不計(jì)數(shù)。③

GATE上升沿到來后，下一時(shí)鐘周期，初值移入CE，開始計(jì)數(shù)，減到0，OUT變低，持續(xù)一個(gè)時(shí)鐘周期變高，并一直保持，直至下一個(gè)GATE上升沿到來。④

硬件觸發(fā)：計(jì)數(shù)初值可自動(dòng)重裝，但不計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)過程的進(jìn)行靠GATE觸發(fā)。第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五2）門控信號(hào)的影響

①計(jì)數(shù)過程中，GATE有上升沿，立即終止當(dāng)前計(jì)數(shù)，下一個(gè)時(shí)鐘周期從初值開始計(jì)數(shù)。

②計(jì)數(shù)結(jié)束，GATE有上升沿，下一時(shí)鐘周期，從初值開始計(jì)數(shù)，不用重寫初值。第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五3）寫入新的初值對(duì)計(jì)數(shù)過程的影響①計(jì)數(shù)過程中寫入新初值，如無GATE觸發(fā)，不影響當(dāng)前計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)到0后，有GATE觸發(fā)，按新初值計(jì)數(shù)。②計(jì)數(shù)過程中寫入新初值后，有GATE觸發(fā)，則立即按新的計(jì)數(shù)初值重新開始計(jì)數(shù)。第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五351、時(shí)鐘周期與輸出周期的區(qū)別時(shí)鐘周期：CLK周期。輸出周期：OUT輸出波形的周期。三、注意問題2、從輸出端看，8253的工作方式計(jì)數(shù)器方式：方式0、4；定時(shí)器方式：方式1、2、3、5。第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五36例1、用8253監(jiān)視一個(gè)生產(chǎn)流水線，每通過100個(gè)工件。蜂鳴器響6s，頻率為1000HZ。8253計(jì)數(shù)器0工作于方式2，采用二進(jìn)制格式計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為100，8253的地址為40H～46H。8255的地址為80H～86H，A口工作于方式0輸出。8.58253的應(yīng)用舉例第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五工件從光源與光敏電阻之間通過時(shí)，在晶體管的發(fā)射極上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，此脈沖作為8253計(jì)數(shù)器0的計(jì)數(shù)脈沖，當(dāng)通道0計(jì)數(shù)滿100后，由OUT0輸出負(fù)脈沖，經(jīng)反相后作為8259A的一個(gè)中斷請(qǐng)求信號(hào)，在中斷服務(wù)程序中，啟動(dòng)8253計(jì)數(shù)器1工作，由OUT1連續(xù)輸出1000HZ的方波，持續(xù)6s后停止輸出。第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五分析：1）8253計(jì)數(shù)器0工作于方式2，采用二進(jìn)制格式計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值為100，則方式控制字為0001×100B。計(jì)數(shù)器1工作于方式3，CLK1接2MHZ時(shí)鐘，要求產(chǎn)生1000HZ的方波，則計(jì)數(shù)初值應(yīng)為2MHZ/1KHZ=2000，則方式控制字為0111×110B。2）8255A的A口工作于方式0，輸出。第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五39主程序

MOVAL，80H；1000××××B

OUT86H，AL；8255初始化

MOVAL，14H；0001×100B

OUT46H，AL；通道0初始化

MOVAL，100

OUT40H，AL；設(shè)計(jì)數(shù)初值

STI；開中斷

LOP:JMPLOP

；等待中斷

第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五40中斷服務(wù)程序MOVAL，01H；通道1的GATE1置1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)

OUT80H，ALMOVAL，76H；0111×110BOUT46H，AL；通道1初始化MOVAX,2000OUT42H，AL；計(jì)數(shù)初值低8位MOVAL，AHOUT42H，AL

；計(jì)數(shù)初值高8位CALLDL6s；調(diào)延時(shí)6s子程序MOVAL，00H；通道1的GATE1置0，停止計(jì)數(shù)

OUT80H，AL第四十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五41例2、8253作為定時(shí)器的例子

第四十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期五系統(tǒng)的初始化程序段：MOV AL，14H；00010100BOUT 76H，AL ；將計(jì)數(shù)器0設(shè)置為模式2MOV AL，LCNTOUT 70H，AL ；對(duì)計(jì)數(shù)器0設(shè)置計(jì)數(shù)初始值L(二進(jìn)制)MOV AL，73H；01110011BOUT 76H，AL ；將計(jì)數(shù)器1設(shè)置為模式1MOV AX，MCNT

OUT 72H，ALMOV AL，AHOUT 72H，AL；對(duì)計(jì)數(shù)器1設(shè)置初始值MMOV AL，96H；1001×110BOUT 76H，A