《微機(jī)原理及接口技術(shù)》全套電子課件教案- 計(jì)數(shù)器和定時(shí)器電路8253

1、第十章 計(jì)數(shù)器和定時(shí)器電路8253定時(shí)中斷，定時(shí)檢測(cè)，事件計(jì)數(shù)方法： (1) 軟件定時(shí) (2) 不可編程硬件定時(shí)，如555接R，C (3) 可編程硬件定時(shí)，如82538253工作原理 計(jì)數(shù)功能應(yīng)用 定時(shí)功能應(yīng)用 編程 8253編程和應(yīng)用舉例 工作方式 控制字 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能第一節(jié) 8253工作原理一、8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能 1. 內(nèi)部結(jié)構(gòu)3個(gè)獨(dú)立的16位減法計(jì)數(shù)器D0D7 三態(tài)雙向數(shù)據(jù)線CS RD WR A1 A0 功能2. 引腳0 0 0 讀寫計(jì)數(shù)器00 0 1 讀寫計(jì)數(shù)器10 1 0 讀寫計(jì)數(shù)器20 1 0 1 1 控制存放器寫控制字1 禁止工作計(jì)數(shù)器CLKGATEOUT 16位減法計(jì)數(shù)器

2、 計(jì)數(shù)初值由軟件設(shè)置，可編程。(1) CLK: 時(shí)鐘脈沖輸入，計(jì)數(shù)器對(duì)它計(jì)數(shù)。(2) GATE: 門控信號(hào)輸入，高電平允許計(jì)數(shù)。(3) OUT: 輸出端，計(jì)數(shù)到“0時(shí)，有輸出。(1) 計(jì)數(shù)：對(duì)事件脈沖(CLK入)計(jì)數(shù)，計(jì)滿個(gè)數(shù)輸出信號(hào)。(2) 定時(shí)：CLK輸入基準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖，設(shè)定計(jì)數(shù)初值，計(jì)到“0時(shí)，定時(shí)到。返回3. 功能寫控制字控制存放器二、8253控制字(1) 選擇計(jì)數(shù)器00:計(jì)數(shù)器0 01:計(jì)數(shù)器110:計(jì)數(shù)器211:非法(2)讀/寫操作 00:計(jì)數(shù)器鎖存 01:只讀寫低8位 10:只讀寫高8位 11:先讀寫低8位 后讀寫高8位 (3)工作方式000：方式0001：方式1x10：方式2x1

3、1：方式3100：方式4101：方式5 (4)計(jì)數(shù)方式 0:二進(jìn)制1:BCD碼1.方式0計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷三、工作方式說明：(1)寫入方式0控制字，OUT變低。(2)賦初值后,WR的上升沿后的下一個(gè)CLK脈沖下降沿，計(jì)數(shù)值送計(jì)數(shù)器，開始計(jì)數(shù)。(3)計(jì)數(shù)結(jié)束OUT變高，向CPU提出中斷。(4)GATE=0，禁止計(jì)數(shù)；GATE=1，允許計(jì)數(shù)。賦初值4計(jì)數(shù)結(jié)束2.方式1可編程單穩(wěn)態(tài)說明： 41(1) 寫入控制字，OUT為高，賦初值后,并不計(jì)數(shù)。賦初值開始計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)結(jié)束(2) GATE脈沖啟動(dòng)計(jì)數(shù)，OUT=0，計(jì)數(shù)結(jié)束OUT=1。(4) 計(jì)數(shù)過程中，GATE又來，重新計(jì)數(shù)，脈寬增加。(3) OUT的寬度由

4、計(jì)數(shù)初值決定，可編程單穩(wěn)態(tài)，輸出單脈沖。3.方式2頻率發(fā)生器說明：(1)寫入控制字，賦初值后,開始計(jì)數(shù)。(2)OUT連續(xù)輸出固定頻率的負(fù)脈沖 頻率=CLK頻率/計(jì)數(shù)初值(3)GATE 啟動(dòng)計(jì)數(shù)，GATE=1允許計(jì)數(shù)。 GATE 和0禁止計(jì)數(shù)。4.方式3方波發(fā)生器說明：(1)寫入控制字，賦初值后,開始計(jì)數(shù)。(2)OUT連續(xù)輸出固定頻率的方波 頻率=CLK頻率/計(jì)數(shù)初值(3)計(jì)數(shù)值N為偶數(shù)，OUT一半高，一半低。 計(jì)數(shù)值N為奇數(shù)，OUT高電平的寬度多一個(gè)周期。(4)GATE的作用同方式2。N=45.方式4軟件觸發(fā)選通說明：(1) 寫入控制字，OUT=1，賦初值， WR的上升沿后下一個(gè)CLK脈沖下降

5、沿，計(jì)數(shù)值送計(jì)數(shù)器，開始計(jì)數(shù)。賦初值3(2) 計(jì)數(shù)至0，OUT輸出一個(gè)負(fù)脈沖。(3) GATE=0禁止計(jì)數(shù)，GATE=1允許計(jì)數(shù)。6.方式5硬件觸發(fā)選通說明：(1) 寫入控制字，OUT=1，賦初值，并不立即計(jì)數(shù)。(2) GATE 啟動(dòng)計(jì)數(shù)，計(jì)到0，OUT輸出一個(gè)負(fù)脈沖。(3) 計(jì)數(shù)過程中GATE來一個(gè) 重新計(jì)數(shù)。(1) 方式2、4、5的輸出波形是相同的，都是寬度為一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖。 方式2是連續(xù)工作，方式4、5是單個(gè)。 方式4由軟件觸發(fā)，方式5由門控觸發(fā)啟動(dòng)。(2) 方式5 、1都由門控觸發(fā)啟動(dòng)，但輸出波形不同。 方式5為寬度是一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖。 方式1為寬度是N個(gè)CLK周期的低有

6、效脈沖。7. 總結(jié)(3) 輸出OUT 方式0在寫入控制字后輸出為低， 其它5種方式為高。(4) 計(jì)數(shù)值的設(shè)置 方式0、2、3、4寫入計(jì)數(shù)值后開始計(jì)數(shù)。 方式1、5需外部觸發(fā)啟動(dòng)，才開始計(jì)數(shù)。(5) 門控GATE的作用方式0方式1方式2方式3方式4方式50禁止計(jì)數(shù)無影響禁止計(jì)數(shù)禁止計(jì)數(shù)禁止計(jì)數(shù)無影響下降沿暫停計(jì)數(shù)無影響停止計(jì)數(shù)停止計(jì)數(shù)停止計(jì)數(shù)無影響上升沿繼續(xù)計(jì)數(shù)啟動(dòng)計(jì)數(shù)重裝，啟動(dòng)計(jì)數(shù)啟動(dòng)計(jì)數(shù)無影響啟動(dòng)計(jì)數(shù)1允許計(jì)數(shù)無影響允許計(jì)數(shù)允許計(jì)數(shù)允許計(jì)數(shù)無影響一、8253編程1. 初始化編程內(nèi)容 (1) 控制字控制存放器(A1A0=11) D7D6確定是哪個(gè)通道的控制字。 D5D4確定數(shù)據(jù)讀寫格式 D3

7、D1確定工作方式 D0確定計(jì)數(shù)數(shù)制 (2) 計(jì)數(shù)初值各計(jì)數(shù)器 二進(jìn)制計(jì)數(shù): 0000HFFFFH BCD碼計(jì)數(shù): 0000H9999H第二節(jié) 8253編程和應(yīng)用舉例2.步驟 (1) 寫入通道控制，各計(jì)數(shù)器無順序。 (2) 寫入計(jì)數(shù)初值 只寫低8位，那么高8位自動(dòng)置0 只寫高8位，那么低8位自動(dòng)置0 16位分兩次送，先低8位，后高8位。 由控制字中的D5D4確定3. 讀計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值(1) 計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)(如GATE變低，或外部邏輯使其停止計(jì)數(shù))，進(jìn)行讀操作。(2) 計(jì)數(shù)過程中讀，用RL1RL0=00，將計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值鎖存，然后分兩次讀。 42返回4. 舉例例1:用通道0，方式1，BCD計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)

8、值為5000。8253地址: F8HFBH (1) 確定通道控制字通道0(2)確定計(jì)數(shù)值低8位=0H，高8位=50H。 MOVAL，33H OUT0FBH，AL MOVAL，0H OUT0F8H，AL MOVAL，50H OUT 0F8H，AL先低后高方式 1BCD計(jì)數(shù)例2: 用通道0，方式1，BCD計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為5000。(1) 確定通道控制字通道0(2) 只送高8位50H，低8位自動(dòng)置0。 MOVAL，23H OUT0FBH，AL MOVAL，50H OUT 0F8H，AL只送高8位方式 1BCD計(jì)數(shù)例3:用通道0，方式1，二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為5000(1388H)。 (1) 確定通道控制

9、字通道0(2) 確定計(jì)數(shù)值低8位=88H，高8位=13H。 MOVAL，32H OUT0FBH，AL MOVAL，88H OUT0F8H，AL MOVAL，13H OUT 0F8H，AL 返回先低后高方式 1二進(jìn)制計(jì)數(shù)二、8253定時(shí)功能應(yīng)用例1. 8253地址為40H43H，時(shí)鐘頻率為1MHz，計(jì)數(shù)器0輸出頻率為2KHz的方波，計(jì)數(shù)器1產(chǎn)生寬度為480s的單脈沖。說明: (1) 計(jì)數(shù)器0，方式30 0 1 1 0 1 1 0 36H二進(jìn)制計(jì)數(shù)初值=1MHz/2KHz=500(1F4H)計(jì)數(shù)器016位讀寫方式3(2) 計(jì)數(shù)器1，方式1，單穩(wěn)態(tài)電路0 1 1 1 0 0 1 1 73HBCD碼計(jì)

10、數(shù)計(jì)數(shù)器116位讀寫方式1初值=480s/1s=480(3) 接口電路 (1) 地址譯碼A7A6A5A4A3A2A1A00 1 0 0 0 0 0 0 計(jì)數(shù)器0 40H 0 1 計(jì)數(shù)器1 41H 1 0 計(jì)數(shù)器2 42H 1 1 控制口 43H (2) 計(jì)數(shù)器0方波發(fā)生器，輸出2KHz方波。 (3) 計(jì)數(shù)器1單脈沖發(fā)生器，輸出480 s寬單脈沖。(4) 程序: MOV AL， 36H OUT 43H，AL MOV AL，0F4H OUT 40H，AL MOV AL，01H OUT 40H，AL MOV AL，73H OUT 43H，AL MOV AL，80H OUT 41H，AL MOV AL

11、，04H OUT 41H，AL送計(jì)數(shù)器0方式字送初值低8位送初值高8位送計(jì)數(shù)器1方式字送初值低8位送初值高8位例2: 控制發(fā)光二極管的亮暗。 要求發(fā)光二極管亮10秒鐘，暗10秒鐘，8253地址為40H43H，時(shí)鐘頻率為2MHz。說明:(1) 定時(shí)計(jì)數(shù)值=(10秒+10秒)/0.5s=4107 一個(gè)計(jì)數(shù)器16位最大初值65536，需2個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)連。(2) 計(jì)數(shù)器0，方式2(頻率發(fā)生器)，初值取5000，輸出 2MHz/5000=400Hz (2.5ms)BCD計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器0只寫高8位方式20 0 1 0 0 1 0 1 25H(3) 計(jì)數(shù)器1，OUT0接CLK1，方式3(方波發(fā)生器)。 初值=40

12、0Hz/0.05Hz=80000 1 1 0 0 1 1 1 67HBCD計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器1只寫高8位方式15000 8000= 4107(4) 接口電路(5) 程序: MOV AL， 25H OUT 43H，AL MOV AL，50H OUT 40H，AL MOV AL，67H OUT 43H，AL MOV AL，80H OUT 41H，AL 返回 43送計(jì)數(shù)器0方式字送初值高8位送初值高8位送計(jì)數(shù)器1方式字 對(duì)事件脈沖計(jì)數(shù)，如流水線上工件計(jì)數(shù)三、8253計(jì)數(shù)功能應(yīng)用說明:(1) 無工件，光照導(dǎo)通，CLK2低電平。(2) 有工件，無光照截止，CLK2高電平。(3) 計(jì)數(shù)器2工作于方式0，對(duì)工件事件

13、脈沖計(jì)數(shù)。 1 0 1 1 0 0 0 1 B1HBCD計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器116位方式0設(shè)計(jì)數(shù)初值=499，那么計(jì)滿500個(gè)，OUT變高 MOV AL， 0B1H OUT 43H，AL MOV AL，99H OUT 42H，AL MOV AL，04H OUT 42H，AL送方式字送初值高8位讀計(jì)數(shù)值低8位鎖存送初值低8位讀計(jì)數(shù)值高8位計(jì)數(shù)值的讀取，在計(jì)數(shù)過程中讀，可知已計(jì)幾個(gè)工件。 MOV AL，81H OUT 43H，AL IN AL，42H MOV AH，AL IN AL，42H XCHG AH，AL 46 8254是8253的改進(jìn)型，它的操作方式以及引腳與8253完全相同。改進(jìn)：1. 計(jì)數(shù)頻率 8254 6MHz 8254-2 10MHz第三節(jié) 8254寫控制字控制存放器8254控制字(1) 選擇計(jì)數(shù)器00:計(jì)數(shù)器0 01:計(jì)數(shù)器110:計(jì)數(shù)器211:非法(2)讀/寫操作 00:計(jì)數(shù)器鎖存 01:只讀寫低8位 10:只讀寫高8位 11:先讀寫低8位 后讀寫高8位 (3)工作方式000：方