微機(jī)原理及其應(yīng)用_第6章

1、第六章 計數(shù)計數(shù)/ /定時技術(shù)定時技術(shù)湖南工學(xué)院主講教師：吳 樂 定時與計數(shù)技術(shù)及應(yīng)用定時與計數(shù)技術(shù)及應(yīng)用 定時定時/計數(shù)器計數(shù)器 8253 了解定時了解定時/ /計數(shù)技術(shù)的應(yīng)用情況計數(shù)技術(shù)的應(yīng)用情況 掌握掌握8253的連接與編程的連接與編程 熟悉熟悉8253的工作方式的工作方式章節(jié)內(nèi)容 6.1 概概 述述 6.2 Intel 8253可編程定時器可編程定時器/計數(shù)器計數(shù)器6.1 概概 述述 1. 軟件定時軟件定時2.2.不可編程的硬件定時不可編程的硬件定時 采用數(shù)字電路中的采用數(shù)字電路中的分頻器分頻器將系統(tǒng)時鐘進(jìn)行將系統(tǒng)時鐘進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸l產(chǎn)生需要的定時信號；適當(dāng)?shù)姆诸l產(chǎn)生需要的定時信號； 也

2、可以采用也可以采用單穩(wěn)單穩(wěn)電路或簡易電路或簡易定時電路定時電路（如常（如常用的用的555555定時器）由外接定時器）由外接RCRC電路控制定時時間。電路控制定時時間。 定時范圍定時范圍不易不易由程序來由程序來改變改變和和控制控制，使用不，使用不甚方便，而且定時甚方便，而且定時精度精度也不高也不高。 3.3.可編程的定時可編程的定時返回6.2 Intel 8253可編程定時器可編程定時器/計數(shù)器計數(shù)器6.2.1 8253的基本功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基本功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)1. 8253 PIT1. 8253 PIT的基本功能的基本功能2. 82532. 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6.1 8253的內(nèi)部結(jié)

3、構(gòu)示意圖 決定三個計數(shù)器和控制字寄存器中哪一個能進(jìn)行工決定三個計數(shù)器和控制字寄存器中哪一個能進(jìn)行工作，并控制內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)傳送的方向。作，并控制內(nèi)部總線上數(shù)據(jù)傳送的方向。 接收從接收從CPU來的來的控制字控制字； 并由控制字的并由控制字的D7、D6位的編碼決定該控制字寫入位的編碼決定該控制字寫入哪個哪個計計數(shù)器的控制寄存器；數(shù)器的控制寄存器； 控制寄存器只能寫入，控制寄存器只能寫入，不能讀出不能讀出。 8253所能實(shí)現(xiàn)的定時時間，取決于計數(shù)脈沖的所能實(shí)現(xiàn)的定時時間，取決于計數(shù)脈沖的頻率頻率和計數(shù)器和計數(shù)器的的初值初值，即：，即： 定時時間定時時間=時鐘脈時鐘脈沖周期沖周期Tc預(yù)置的計數(shù)初值預(yù)置

4、的計數(shù)初值n。 外部輸入到外部輸入到CLK引腳上的時鐘脈沖頻率不能大于引腳上的時鐘脈沖頻率不能大于2MHz圖6.2 計數(shù)器內(nèi)部邏輯圖控制單元初值寄存器減1計數(shù)器輸出鎖存器內(nèi) 部 總 線CLKGATEOUT控制單元初值寄存器減1計數(shù)器輸出鎖存器內(nèi) 部 總 線CLK6.2.2 8253的引腳信號的引腳信號圖6.3 8253PIT管腳圖8 7 6 5 4 3 2 122 23 2019 21911 1015 14 13 18 16 17CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0D1D2D3 D4 D5 D6D7 A1A0VCCGNDWRRDCS圖8-38253

5、的引腳信號24 128 7 6 5 4 3 2 122 23 2019 21911 1015 14 13 18 16 17CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0D1D2D3 D4 D5 D6D7 A1A0VCCGNDWRRDCS圖8-38253的引腳信號24 121. 1. 與與CPU的接口信號的接口信號00110011 2. 2. 與與外部設(shè)備外部設(shè)備的接口信號的接口信號6.2.3 8253的控制字與初始化編程的控制字與初始化編程1. 82531. 8253的控制字的控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0計數(shù)器 讀/寫格式 工作方式

6、 數(shù)制0 二進(jìn)制1 二 十進(jìn)制（BCD）000 方式0001 方式110方式211方式3100 方式4101 方式500 計數(shù)器鎖存命令10 只讀/寫高8位01 只讀/寫低8位11 首先寫低8位 然后寫高8位00 選擇計數(shù)器001選擇計數(shù)器110選擇計數(shù)器211非法選擇圖圖6.4 8253控制字格式控制字格式(1) 計數(shù)器選擇（D7D6） 控制字的最高兩位決定這個控制字是哪一個計數(shù)器的控制字。（2）讀/寫格式（D5D4） 00 計數(shù)器鎖存命令，則把當(dāng)前計數(shù)值鎖存 10 只讀/寫高8位，低8位就自動為0 01 只讀/寫低8位，高8位自動置0； 11 先讀/寫低8位，后讀/寫高8位 （3）工作方式

7、（D3D2 D1） 8253的每個計數(shù)器可以有6種不同的工作方式，由這3位決定選擇其中的一種。（4）數(shù)制選擇（D0） 8253的每個通道都有兩種計數(shù)制：二進(jìn)制和二十進(jìn)制（BCD碼）計數(shù)，由D0位決定。 選擇二進(jìn)制時（D0=0） ，寫入初值的范圍為0000HFFFFH，其中0000H是最大值，代表65536 選擇二十進(jìn)制時，寫入初值范圍為00009999，其中0000代表最大值10000。2. 82532. 8253的初始化編程的初始化編程 在某微機(jī)系統(tǒng)中，在某微機(jī)系統(tǒng)中，8253的的3個計數(shù)器的端口地址分別為個計數(shù)器的端口地址分別為3F0H、3F2H和和3F4H，控制字寄存器的端口地址為控制字

8、寄存器的端口地址為3F6H，要求要求8253的通道的通道0工作于方式工作于方式3，BCD計數(shù)，并已知對它寫入計數(shù)，并已知對它寫入的計數(shù)初值的計數(shù)初值n=1234（十進(jìn)制數(shù)）十進(jìn)制數(shù)）, ,則初始化程序為：則初始化程序為： MOVAL,00110111B； 控 制 字 ： 選 擇 通 道； 控 制 字 ： 選 擇 通 道 0 ， 先 讀， 先 讀 / 寫 低 字 節(jié) ，寫 低 字 節(jié) ，； 后高字節(jié)，方式后高字節(jié)，方式3，BCD計數(shù)計數(shù)MOVDX,3F6H；指向控制口；指向控制口OUTDX,AL；送控制字；送控制字MOVAL,34H；計數(shù)值低字節(jié)；計數(shù)值低字節(jié),代表代表0011 0100 BCD

9、MOVDX,3F0H；指向計數(shù)器；指向計數(shù)器0端口端口OUTDX,AL；寫入低字節(jié)；寫入低字節(jié)MOVAL,12H；計數(shù)值高字節(jié)；計數(shù)值高字節(jié),代表代表0001 0010 BCDOUTDX,AL；寫入高字節(jié)；寫入高字節(jié)6.2.4 8253的工作方式的工作方式方式方式0計數(shù)結(jié)束計數(shù)結(jié)束申請申請中斷方式中斷方式 (Interrupt on Terminal Count)CW = 10LSB = 4WRCLKGATEOUT43210FFa. 方式0 正常計數(shù)CW = 10LSB = 4WRCLKGATEOUT43210FFa. 方式0 正常計數(shù)CW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT322

10、210FFCW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT322210FFCW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT32121FF0C. 方式0 計數(shù)過程中改變計數(shù)值LSB = 2CW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT32121FF0C. 方式0 計數(shù)過程中改變計數(shù)值LSB = 22. 方式方式1 可編程的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器可編程的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (Programmable One Short) LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FF32CW = 12LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FF32CW = 12LSB = 3WRCLK321321CW =

11、 12 0GATEOUTLSB = 2WRCLKGATEOUT4210FF3FECW = 12LSB=4LSB = 2WRCLKGATEOUT4210FF3FECW = 12LSB=43. 方式方式2 比率發(fā)生器、分頻器比率發(fā)生器、分頻器 (Rate Generator)方式2用門控信號達(dá)到同步計數(shù)的目的，波形圖如圖6.7(a)、(b)、(c)、(d)所示。CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT3213213a. 方式2 正常計數(shù)CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT3213213a. 方式2 正常計數(shù)1CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT32232

12、3b. 方式2 GATE信號的作用1CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT322323b. 方式2 GATE信號的作用4CW = 14LSB =5 WRCLKGATEOUT3214534CW = 14LSB = 4 LSB =5 WRCLKGATEOUT3214534. 方式方式3 方波發(fā)生器方波發(fā)生器 (Square Wave Generator)方式3的工作過程同方式2，只是輸出的脈寬不同，波形如圖6.8(a)、(b)、(c)、(d)所示。32143C W = 16LSB = 4W RCLKG A T EO U T42143a. 方 式 3 計 數(shù) 值 為 偶 數(shù) 時 的 波

13、 形32143C W = 16LSB = 4W RCLKG A T EO U T42143a. 方 式 3 計 數(shù) 值 為 偶 數(shù) 時 的 波 形3215CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUT214354b. 方式3 計數(shù)值為奇數(shù)時的波形3215CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUT214354b. 方式3 計數(shù)值為奇數(shù)時的波形2144CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT214343c.方式3 GATE信號的作用2144CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT214343c.方式3 GATE信號的作用5 4 3 2 1 4 3CW = 1

14、6LSB = 5WRCLKGATEOUTLSB = 4d. 方式3 計數(shù)過程中改變計數(shù)值5 4 3 2 1 4 3CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUTLSB = 4d. 方式3 計數(shù)過程中改變計數(shù)值5. 方式方式4 軟件觸發(fā)選通方式軟件觸發(fā)選通方式 (Software Triggered Strobe)GATE門控信號只是用來允許或停止定時操作，定時的執(zhí)行過程由裝入的初值決定，波形圖如圖6.9(a)、(b)、(c)所示。CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FFa. 方 式 4 正 常 計 數(shù)CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FF

15、a. 方 式 4 正 常 計 數(shù)CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT333210FFb. 方 式 4 GTAE信 號 的 作 用CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT333210FFb. 方 式 4 GTAE信 號 的 作 用 CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT321210FFc. 方式4 計數(shù)過程中改變計數(shù)值LSB = 2CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT321210FFc. 方式4 計數(shù)過程中改變計數(shù)值LSB = 26. 方式方式5 硬件觸發(fā)選通方式硬件觸發(fā)選通方式 (Hardware Triggered Strobe)方式

16、5為硬件觸發(fā)選通方式，完全由GATE端引入的觸發(fā)信號控制定時和計數(shù)，波形圖如圖6.10(a)、(b)、(c)所示。OUTLSB = 3WRCLKGATECW = 1A 3 2 1 0 FF 3OUTb. 方式5 時GATE信號的作用LSB = 3WRCLKGATECW = 1A3 2 3 2 1 0 FFOUTb. 方式5 時GATE信號的作用LSB = 3WRCLKGATECW = 1A3 2 3 2 1 0 FFc. 方式5 時計數(shù)過程中改變計數(shù)值3 2 1 0 FF FF 4 3CW = 1ALSB = 3WRCLKGATEOUTLSB = 4c. 方式5 時計數(shù)過程中改變計數(shù)值3 2 1 0 FF FF 4 3CW = 1ALSB = 3WRCLKGATEOUTLSB = 46.2.5 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1. 82531. 8253定時功能的應(yīng)用定時功能的應(yīng)用 中斷請求信號CPU總線OUT0圖6.11 8253用于定時中斷 由于系統(tǒng)要求由于系統(tǒng)要求每隔每隔100ms定時中斷一次，即頻率定時中斷一次，即頻率為為10Hz，可選用，可選用方式方式2來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 每到每到100ms，即計數(shù)器減到，即計數(shù)器