微機(jī)原理：第十章 計數(shù)器定時器和多功能接口芯片

1、1第十章計數(shù)器/定時器和多功能接口芯片2知識脈絡(luò)工作原理編程結(jié)構(gòu)和外部信號控制字、狀態(tài)字、編程命令工作模式0-5，六種工作模式310.0 定時信號的獲得方法軟件獲得：優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省硬件缺點(diǎn)：執(zhí)行延遲程序期間，CPU被占用， 降低 了CPU效率，也不易于提供多作業(yè)環(huán)境硬件獲得：優(yōu)點(diǎn)：計數(shù)時不占用CPU時間，若用計數(shù)器/定時器產(chǎn)生中斷信號，可建立多作業(yè)環(huán)境，大大提高CPU利用率410.1 可編程計數(shù)器/定時器 的工作原理計數(shù)器/定時器作用：在多任務(wù)的分時系統(tǒng)中作為中斷信號實(shí)現(xiàn)程序的切換；可往I/O設(shè)備輸出精確的定是信號；作為可編程的波特率發(fā)生器；實(shí)現(xiàn)時間延遲。510.2 可編程計數(shù)器/定時器8253/

2、8254 的編程結(jié)構(gòu)和外部信號8253/8254的編程結(jié)構(gòu)8253是可編程計數(shù)器/定時器，最高計數(shù)速率為 2.6MHz。8254是8253的改進(jìn)型，主要是最高計數(shù)速率提高了，可達(dá)10MHz。內(nèi)部有三個計數(shù)器，結(jié)構(gòu)完全相同。8253/8254的外部信號如下圖61) 計數(shù)器的輸入 輸出信號CLK 時鐘輸入GATE 門控信號輸入OUT 輸出2)與讀寫有關(guān)的輸入信號A1、A0 地址線。對三個計數(shù)器和控制寄存器尋址。 讀信號。 寫信號。寫入計數(shù)初值或控制字。 片選信號。710.3 8253/8254控制字、 狀態(tài)字及編程指令1. 8253/8254控制寄存器的格式D7D6D5D4D3D2D1D0SC1S

3、C0RW1RW0M2M1M0BCDBCD位 用來選擇計數(shù)器初值格式。D0=1為BCD碼格式；D0=0為二進(jìn)制格式。M2、M1、M0 模式選擇。編碼000-101B分別對應(yīng)六種工作模式0-5。RW1、RW0 讀寫指示位。00B鎖存指令；01B只讀寫低八位；10B只讀寫高八位；11B先讀寫低八位，再讀寫高八位。SC1、SC0 選擇計數(shù)器。00B-10B分別選計數(shù)器0、1、2，11B則無意義。模式控制字格式810.3 8253/8254的 控制字、狀態(tài)字及編程指令2. 8254有狀態(tài)寄存器，存在狀態(tài)字3. 8253/8254的編程命令對計數(shù)器設(shè)置初值前必須先寫模式控制字。設(shè)置初值時，要符合模式控制字

4、中的格式規(guī)定。讀取計數(shù)器的當(dāng)前值或狀態(tài)字前，必須先用鎖存命令將其鎖存。910.4 8253/8254的工作模式基本規(guī)則：寫入控制字時，輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)（高電平或低電平）；初始值寫入之后，要經(jīng)過一個時鐘上升沿和一個下降沿，計數(shù)執(zhí)行部件才開始計數(shù)；在時鐘脈沖CLK的上升沿時，門控信號GATE被采樣；在時鐘脈沖的下降沿，計數(shù)器做減1計數(shù)。 0是計數(shù)器所能容納的最大初始值。100）模式0-計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷電平觸發(fā)，輸出一個上升沿跳變；初始電平為低電平。寫入計數(shù)初值并受到觸發(fā)后，開始計數(shù)，計數(shù)到0時，輸出端跳變?yōu)楦唠娖?，并一直保持；GATE=1，計數(shù)進(jìn)行；GATE=0計數(shù)停止；計數(shù)過程中，若GA

5、TE有一段時間為低電平，則輸出端低電平將延長相應(yīng)長 度；若有新的數(shù)據(jù)值被寫入，計數(shù)器將按照新的初值重新計數(shù)；計數(shù)到0時，不會自動裝入初值重復(fù)計數(shù)，除非重新寫入初值。111）模式1-可編程單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器上升沿觸發(fā)，每次觸發(fā)，輸出一個寬度為N個時鐘周期的負(fù)脈沖；初始電平為高電平，寫入計數(shù)初值并受到觸發(fā)后，輸出端變?yōu)榈碗娖?，并維持低電平。計數(shù)到0時，輸出為高電平，形成N個時鐘寬度的負(fù)脈沖；觸發(fā)后，GATE為低電平也不影響計數(shù)；在計數(shù)期間，又寫入新的計數(shù)值，當(dāng)前計數(shù)不受影響。若再來一個觸發(fā)信號，則新的計數(shù)值做減1計數(shù)；再有觸發(fā)上升沿時，會重復(fù)計數(shù)過程，且不必寫入新的計數(shù)值。122）模式2-分頻器電平觸發(fā)

6、、上升沿觸發(fā)皆可，重復(fù)輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖；初始電平為高電平，寫入計數(shù)初值并受到觸發(fā)后，開始做減1計數(shù)。減到1時，輸出一個寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖；GATE為高電平情況下，可周而復(fù)始的輸出，其周期為N(計數(shù)初值)個時鐘周期，成為一個N分頻器；在計數(shù)期間，又寫入新的計數(shù)初值，當(dāng)前計數(shù)不受影響。計數(shù)器到0后，則按新的計數(shù)值做減1計數(shù)；軟件同步、硬件同步皆可。軟件計數(shù)，GATE為高電平下，通過寫入計數(shù)初值使計數(shù)器同步；硬件計數(shù)，硬件控制GATE使計數(shù)器同步(計數(shù)期間GATE出現(xiàn)上升沿，則從初值從新計數(shù))。133）模式3-方波發(fā)生器電平觸發(fā)、上升沿觸發(fā)皆可，輸出重復(fù)的方波或矩形波。初始電平

7、為高電平，寫入計數(shù)初值并受到觸發(fā)后，做減1計數(shù)。減到一半時，輸出變?yōu)榈碗娖?，到終值時，又變?yōu)楦唠娖?。GATE=1，計數(shù)進(jìn)行，GATE=0，計數(shù)停止。在計數(shù)期間，又寫入新的計數(shù)初值，當(dāng)前計數(shù)不受影響，此后，按新的計數(shù)值做減1計數(shù)；軟件同步、硬件同步皆可。軟件計數(shù)，GATE為高電平下，通過寫入計數(shù)初值使計數(shù)器同步；硬件計數(shù)，硬件控制GATE使計數(shù)器同步。若N=5則在輸出3后變?yōu)榈碗娖?44）模式4-軟件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器電平觸發(fā)，輸出單一負(fù)脈沖；初始電平為高電平，寫入計數(shù)初值并受到觸發(fā)后，開始做減1計數(shù)。減到0時，輸出一個寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖；GATE=1，計數(shù)進(jìn)行，GATE=0，計數(shù)停止

8、。在計數(shù)期間，又寫入新的計數(shù)初值，則立即按新的計數(shù)值做減1計數(shù)(又稱軟件再觸發(fā))。155）模式5-硬件觸發(fā)選通信號發(fā)生器上升沿觸發(fā)，輸出單一負(fù)脈沖；初始電平為高電平，寫入計數(shù)初值并受到觸發(fā)后，開始做減1計數(shù)。減到0時，輸出一個寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖；在計數(shù)期間，若GATE又有上升沿，則重新獲得計數(shù)初值，并作減1計數(shù)，減為0時輸出負(fù)脈沖；若寫入新的計數(shù)初值，則在再受觸發(fā)時，按新的計數(shù)值做減1計數(shù)。16模式功能門控信號基本波形頻率重復(fù)性0計數(shù)結(jié)束 產(chǎn)生中斷高電平11可編程單穩(wěn)態(tài)上升沿12分頻高電平F/N自動 重復(fù)3方波高電平F/N4軟件觸發(fā)選通高電平15硬件觸發(fā)選通上升沿1T時鐘周期；F時鐘頻

9、率；D寫入控制字到開始計時之間的時間延遲；D1模式1、5中寫入控制字到開始計時之間的時間延遲；模式三中，上為N是偶數(shù)，下邊N為計數(shù)。17填空：8253/8254的門控輸入信號是 。8253/8254可編程定時器/計數(shù)器的最大計數(shù)初值是 。一片8253/8254內(nèi)部有 個獨(dú)立的16位計數(shù)器通道?？删幊淌?253/8254中每一個計數(shù)器能以 種不同的方式工作。若要將8253/8254的計數(shù)器0設(shè)定為方式0、讀/寫計數(shù)器低8位、二進(jìn)制計數(shù)，其工作方式控制字為 。習(xí)題練習(xí)GATE03610H18若將8253/8254設(shè)置成方式3，計數(shù)初值為7，則輸出 時鐘周期寬度的低電平在編程結(jié)構(gòu)中，8253沒有而8

10、254有的是 。在讀取8253/8254某計數(shù)器的16位當(dāng)前數(shù)值時，首先要進(jìn)行 操作判斷：8253和8254的最高計數(shù)速率相同（ ）3狀態(tài)寄存器鎖存19選擇8253/8254的一個計數(shù)器在將計數(shù)值 減至0時輸出正跳變的工作方式是（ ）. A.方式0 B.方式3 C.方式4 D.方式58253/8254的一個計數(shù)器在GATE為高點(diǎn)平時 重復(fù)輸出寬度為1個時鐘周期的負(fù)脈沖，該計數(shù)器工作在（ ）. A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式3AC208253/8254的一個計數(shù)器工作在（ ）時，在計數(shù)過程中，如果GATE從1變到0，計數(shù)過程不受影響。 A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式3

11、8253/8254用GATE上升沿作觸發(fā)信號的工作方式是（ ）。 A.方式1、5 B.方式2、3 C.方式0、4 D.方式2、5BA21在8253/8254的工作方式中，具有自動重裝計數(shù)初值功能的是（ ）。 A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式4在8253/8254的工作方式中，即可由GATE 電平又可由GATE上升沿觸發(fā)的是（ ）。 A.方式1、5 B.方式2、3 C.方式0、4 D.方式2、5CB22下列不能觸發(fā)8253/8254計數(shù)的是（ ）。 A.寫入計數(shù)初值 B.寫入模式控制字 C.GATE上升沿 D.GATE電平8253/8254的一個計數(shù)器工作在（ ）時，在GATE的上升沿輸出一個寬度為N的負(fù)脈沖。 A.方式0 B.方式1 C.方式2 D.方式4BB23關(guān)于8253/8254的工作方式2與 工作方式3，下列描述正確的是（ ）。 A.二者都可產(chǎn)生連續(xù)的輸出信號. B.二者都可作為方波發(fā)生器. C.當(dāng)向計數(shù)器寫入新計