計(jì)數(shù)器和定時(shí)器電路 - 中山大學(xué)新華學(xué)院

1、主講：何碧霞、萬智萍第九章 計(jì)數(shù)器和定時(shí)器電路定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)與計(jì)數(shù)兩個(gè)功能計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)與計(jì)數(shù)兩個(gè)功能，可用于：，可用于： 系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘 DRAM刷新定時(shí)刷新定時(shí) 定時(shí)采樣定時(shí)采樣 實(shí)時(shí)控制實(shí)時(shí)控制 脈沖的計(jì)數(shù)脈沖的計(jì)數(shù) 。如何實(shí)現(xiàn)定時(shí)？軟件方法：用一段程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí) 利用程序循環(huán)延遲指定的時(shí)間 缺點(diǎn)：CPU占用率？延時(shí)精度？兼容？硬件方法：定時(shí)/計(jì)數(shù)器電路 利用脈沖計(jì)數(shù)在設(shè)定的時(shí)間輸出定時(shí)信號外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253概貌 3個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器（通道） 24引腳雙列直插式 最高計(jì)數(shù)頻率2MHz TTL電平兼容 單電源+5V供電8253的基本功能v3個(gè)個(gè)獨(dú)立的獨(dú)立的16

2、位位計(jì)數(shù)器通道計(jì)數(shù)器通道 v每個(gè)通道都可以通過編程設(shè)定為每個(gè)通道都可以通過編程設(shè)定為6種種工工作方式之一作方式之一 v可設(shè)定為按可設(shè)定為按二進(jìn)制二進(jìn)制計(jì)數(shù)或計(jì)數(shù)或二二十進(jìn)制十進(jìn)制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù) CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1RDWRA0A1CS8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳信號的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳信號D7-D0外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接系統(tǒng)端的主要引線：連接系統(tǒng)端的主要引線：D7D0CSRDWRA1，A0 用于選擇四個(gè)編址部件之一外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)通道的主要引線（每通道均相同）：計(jì)數(shù)通道的主要引線（每通道均相同）：CLKn 時(shí)鐘脈沖輸入，計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)。GAT

3、En 門控信號輸入，控制計(jì)數(shù)器的啟停。OUTn 計(jì)數(shù)器輸出信號，不同工作方式下 產(chǎn)生不同波形。（n = 02） 圖9-1 計(jì)數(shù)器邏輯圖定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作過程 1. 設(shè)置設(shè)置8253的工作方式的工作方式 2. 設(shè)置計(jì)數(shù)初值到初值寄存器設(shè)置計(jì)數(shù)初值到初值寄存器 3. 第一個(gè)第一個(gè)CLK信號使初值寄存器的內(nèi)容置入信號使初值寄存器的內(nèi)容置入 計(jì)數(shù)寄存器計(jì)數(shù)寄存器 4. 以后每來一個(gè)以后每來一個(gè)CLK信號，計(jì)數(shù)寄存器減信號，計(jì)數(shù)寄存器減1 5. 減到減到0時(shí)，時(shí)，OUT端輸出一特殊波形的信號端輸出一特殊波形的信號注：以上計(jì)數(shù)過程中還受到注：以上計(jì)數(shù)過程中還受到GATE信號的控制信號的控制控制字寄存器控制

4、字寄存器 (A1A0 = 1 1 )SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD8253控制字控制字1 BCD碼計(jì)數(shù)碼計(jì)數(shù)0 2進(jìn)制計(jì)數(shù)進(jìn)制計(jì)數(shù)000 方式方式 0001 方式方式 1 10 方式方式 2 11 方式方式 3100 方式方式 4101 方式方式 5方式選擇方式選擇00 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器001 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1 110 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2 21 1 無效無效 計(jì)數(shù)器選擇計(jì)數(shù)器選擇:讀寫操作讀寫操作 00 計(jì)數(shù)器鎖存，供計(jì)數(shù)器鎖存，供CPU讀讀01只讀只讀/寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)10只讀只讀/寫計(jì)數(shù)器高字節(jié)寫計(jì)數(shù)器高字節(jié)11先讀先讀/寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)，寫計(jì)數(shù)器低字節(jié)， 后讀后

5、讀/寫高字節(jié)寫高字節(jié)若要用通道1，工作在方式2，按二十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為1005H，端口地址為04H07H，則初始化編程為：MOV AL,75HOUT 07H,ALMOV AL,05HOUT 05H,ALMOV AL,10HOUT 05H,AL讀取通道0的16位計(jì)數(shù)值：MOV AL,00HOUT 07H,ALIN AL,04HMOV CL,ALIN AL,04HMOV CH,AL工作方式工作方式 8253的工作方式的工作方式 1、方式、方式043210 FF FEWRCLKGATEOUTCW=10LSB=4圖9-4 方式0的波形 圖9-5 方式0 GATE信號的作用 圖9-6 方式0 在計(jì)數(shù)過

6、程改變計(jì)數(shù)值 方式方式0特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一遍一遍（2）輸出信號輸出信號OUT會在會在N+1個(gè)個(gè)CLK脈沖后變高脈沖后變高 （3）GATE變低電平變低電平可以停止計(jì)數(shù)過程可以停止計(jì)數(shù)過程 （4）改變計(jì)數(shù)改變計(jì)數(shù)立即有效立即有效 2、方式、方式1WRCLKGATEOUT3210 FF32CW=12LSB=3圖9-7 方式1的波形 圖9-8 方式1GATE信號的作用圖9-9 方式1在計(jì)數(shù)過程改變計(jì)數(shù)值方式方式1特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）計(jì)數(shù)到計(jì)數(shù)到0后，如果有外部觸發(fā)，就可以后，如果有外部觸發(fā)，就可以按原來的計(jì)數(shù)初值工作按原來的計(jì)數(shù)初值工作 （2）計(jì)數(shù)過程中計(jì)數(shù)過程中GATE信號可

7、以用作重新觸信號可以用作重新觸發(fā)，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)發(fā)，計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù) （3）改變計(jì)數(shù)初值改變計(jì)數(shù)初值并不是立即有效并不是立即有效 3、方式、方式2WRCLKCW=14LSB=3GATEOUT321 021 0圖9-10 方式2的波形圖9-11 方式2 GATE信號的作用圖9-12 方式2在計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值 方式方式2特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）不用重新設(shè)置計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器可以不用重新設(shè)置計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器可以連續(xù)連續(xù)工作工作 （2）以以GATE信號停止計(jì)數(shù)。在信號停止計(jì)數(shù)。在GATE變成變成高電平高電平后的下一個(gè)后的下一個(gè)CLK脈沖，計(jì)數(shù)器恢復(fù)脈沖，計(jì)數(shù)器恢復(fù)原來的初值，重新計(jì)數(shù)原來的初值，重新計(jì)數(shù) （3）

8、改變計(jì)數(shù)值改變計(jì)數(shù)值不是立即有效不是立即有效 4、方式、方式3WRCLKCW=16LSB=4GATEOUT4242424242圖9-13 方式3波形（計(jì)數(shù)值為偶數(shù)）圖9-14 方式3波形（計(jì)數(shù)值為奇數(shù)）圖9-15 方式3 GATE信號的作用方式方式3特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）GATE信號由低變高可以使計(jì)數(shù)過程信號由低變高可以使計(jì)數(shù)過程重新開始重新開始 （2）改變計(jì)數(shù)初值并改變計(jì)數(shù)初值并不影響不影響現(xiàn)行的計(jì)數(shù)過現(xiàn)行的計(jì)數(shù)過程程 5、方式、方式4WRCLKCW=18LSB=3GATEOUT3210 FF FE FD圖9-16 方式4的波形 圖9-17 方式4 GATE信號的作用 圖9-18 方式4在計(jì)數(shù)過

9、程中改變計(jì)數(shù)值 方式方式4特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）如果設(shè)置計(jì)數(shù)初值為如果設(shè)置計(jì)數(shù)初值為N，則輸出信號，則輸出信號OUT會在會在N+1個(gè)個(gè)CLK脈沖后輸出一個(gè)脈沖后輸出一個(gè)負(fù)脈負(fù)脈沖沖。 （2）改變計(jì)數(shù)值為改變計(jì)數(shù)值為立即有效立即有效 6、方式、方式5WRCLKCW=1ALSB=3GATEOUT3210 FF 3圖9-19 方式5的波形圖9-20 方式5 GATE信號的作用 圖9-21 方式5在計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值方式方式5特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1）若設(shè)置計(jì)數(shù)值為若設(shè)置計(jì)數(shù)值為N，則經(jīng)過，則經(jīng)過N+1個(gè)個(gè)CLK脈沖后脈沖后OUT引腳輸出一個(gè)負(fù)脈沖引腳輸出一個(gè)負(fù)脈沖（2）GATE信號重新觸發(fā)，可以令計(jì)數(shù)器重信號

10、重新觸發(fā)，可以令計(jì)數(shù)器重新計(jì)數(shù)新計(jì)數(shù) （3）改變計(jì)數(shù)初值改變計(jì)數(shù)初值并不是立即有效并不是立即有效 初態(tài)初態(tài)計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)開始開始計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)結(jié)束結(jié)束OUT重新裝重新裝入初值入初值GATE工作方式工作方式012345LLHLGATE觸發(fā)觸發(fā)H允許允許L禁止禁止HHHHHH23自動(dòng)自動(dòng)H允許允許L禁止禁止觸發(fā)觸發(fā)G自動(dòng)自動(dòng)G自動(dòng)自動(dòng)G工作方式總結(jié)編程控制計(jì)算機(jī)揚(yáng)聲器發(fā)聲：編程控制計(jì)算機(jī)揚(yáng)聲器發(fā)聲：（1）通過）通過PB1對揚(yáng)聲器控制對揚(yáng)聲器控制PB00使得使得8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2的的OUT2輸出輸出為高電平。然后通過編程使得為高電平。然后通過編程使得PB1不斷進(jìn)不斷進(jìn)行反相操作，高低電平分別持續(xù)相同的時(shí)行反

11、相操作，高低電平分別持續(xù)相同的時(shí)間，使得輸出一定頻率的間，使得輸出一定頻率的方波方波，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲器發(fā)聲 （2）通過）通過8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2對揚(yáng)聲器控制對揚(yáng)聲器控制8255PB0端口輸出為高電平，使能端口輸出為高電平，使能8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2；PB1端口也為高電平，打開端口也為高電平，打開與門與門。計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器2工作在工作在方式方式3，通過預(yù)置合適的，通過預(yù)置合適的計(jì)數(shù)初值，使得計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值，使得計(jì)數(shù)器2輸出一定頻率的輸出一定頻率的方方波波 一、計(jì)算機(jī)鋼琴程序1、設(shè)計(jì)要求： 利用8253定時(shí)器的作用，通過控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部的揚(yáng)聲器，當(dāng)鍵盤輸入為數(shù)字鍵18的時(shí)候，依次發(fā)出18八

12、個(gè)音調(diào)。當(dāng)鍵盤輸入為CTRL+C時(shí)推出“鋼琴”狀態(tài)2、設(shè)計(jì)思路各音符的頻率值鍵入字符鍵入字符12345678音符12345678頻率值5245886606987848809881048要使計(jì)算機(jī)成為可以彈奏的鋼琴，需要使用系統(tǒng)調(diào)用的要使計(jì)算機(jī)成為可以彈奏的鋼琴，需要使用系統(tǒng)調(diào)用的01H01H功能功能以接收鍵入字符，可以通過建立一張鍵入字符與頻率值相關(guān)的表，以接收鍵入字符，可以通過建立一張鍵入字符與頻率值相關(guān)的表，在程序中通過查表的方法將鍵入字符轉(zhuǎn)化成頻率值在程序中通過查表的方法將鍵入字符轉(zhuǎn)化成頻率值鍵入字符值轉(zhuǎn)化為查表偏移量鍵入字符值轉(zhuǎn)化為查表偏移量常數(shù)常數(shù)120000H作為被除數(shù)作為被除數(shù)查

13、表所得頻率值作為除數(shù)查表所得頻率值作為除數(shù)相除得到計(jì)數(shù)初值相除得到計(jì)數(shù)初值初始化初始化8253計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器2設(shè)置設(shè)置8255PB1=PB0=1延時(shí)延時(shí)關(guān)閉與門，切斷脈沖信號源關(guān)閉與門，切斷脈沖信號源接收鍵入字符接收鍵入字符是是CTRL+C鍵？鍵？結(jié)束結(jié)束NYDATA SEGMENTTABLE DW 524,588,660,784,880,988,1048DATA ENDSSTACK SEGMENTSTA DB 20 DUP (?)TOP EQU LENGTH STASTACK ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,DS：DATA,SS：STACK,ES：DATASTAR

14、T：MOV AX,DATAMOV DS,AXMOV AX,STACKMOV SS,AXMOV AX,TOPMOV SP,AXSING：MOV AH,01HINT 21H ；接收鍵入字符CMP AL,03H ；是CTRL+C鍵？JZ DONE ；是則結(jié)束SUB AL,31HSHL AL,01 ；轉(zhuǎn)化為查表偏移量（每一表項(xiàng)占兩字節(jié)）MOV BL,ALMOV AX,0000HMOV DX,12HMOV BH,00DIV WORD PTR TABLE+BX ；相除求得頻率值MOV BX,AXMOV AL,10110110BOUT 43H,AL ；設(shè)置8253計(jì)數(shù)器控制字MOV AX,BXOUT 42H,ALMOV AL,AHOUT 42H,ALIN AL,61HOR AL,03HOUT 61H,AL ；打開與門CALL DELAY ；軟件延時(shí)IN AL,61HAND AL,0FCHOUT 61H,ALJMP SINGDONE：MOV AX,4C00H ；結(jié)束INT 21HDELAY PROC NEARPUSH CXPUSH AXMOV AX,03HLOOP1：MOV CX,0FFFFHLOOP2：DEC CXJNZ LOOP2DEC AXJNZ LOOP1POP AXPOP CXRETDELAY ENDPCODE