講課用的微機(jī)原理第五章

1、15.4 可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253掌握:引線功能及計(jì)數(shù)啟動(dòng)方法6種工作方式及其輸出波形8253的使用:芯片與系統(tǒng)的連接芯片的初始化編程2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(hào) 8253是一種硬件定時(shí)/計(jì)數(shù)器芯片3一、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2.6MHzTTL電平兼容單電源+5V供電4外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GAT

2、E1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0IOWIOR片選信號(hào)5外部引線及內(nèi)部結(jié)構(gòu)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A1 A0 選 擇0 0 計(jì)數(shù)通道00 1 計(jì)數(shù)通道11 0 計(jì)數(shù)通道21 1 控制寄存器6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）：CLKn 時(shí)鐘脈沖輸入，計(jì)數(shù)器的計(jì)時(shí)基準(zhǔn)。GATEn 門(mén)控信號(hào)輸入，控制計(jì)數(shù)器的啟停。OUTn 計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)，不同工作方式下 產(chǎn)生不同波形。（n = 02） 78253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)編址部件0編址部件1編址部件2編址部件38二、計(jì)數(shù)啟動(dòng)方式軟件啟動(dòng)過(guò)程硬件啟動(dòng)過(guò)程GATE端保持為高電平寫(xiě)入計(jì)

3、數(shù)初值后的第2個(gè) CLK脈沖的下降沿開(kāi)始計(jì)數(shù)GATE端有一個(gè)上升沿對(duì)應(yīng)CLK脈沖的下降沿開(kāi)始計(jì)數(shù)程序指令啟動(dòng)軟件啟動(dòng)外部電路信號(hào)啟動(dòng)硬件啟動(dòng)9二、編程結(jié)構(gòu)計(jì)數(shù)器(3個(gè))包括控制寄存器 存放控制命令字（只寫(xiě)）占用4個(gè)地址 3個(gè)計(jì)數(shù)器，1個(gè)控制寄存器16位初值寄存器16位計(jì)數(shù)寄存器（減法計(jì)數(shù)器）10控制字用于確定各計(jì)數(shù)器的工作方式。8253必須先初始化才能正常工作。每個(gè)計(jì)數(shù)器都必須初始化一次。CPU通過(guò)OUT指令把控制字寫(xiě)入控制寄存器。11 8253 的控制字格式數(shù)制選擇SC1SC0M2RW1RW0 BCDM0M1D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0工作方式000 方式0101 方式50

4、0 計(jì)數(shù)器鎖存命令10 只讀/寫(xiě)高八位01 只讀/寫(xiě)低八位11 先讀/寫(xiě)低八位再讀/寫(xiě)高八位00 選擇計(jì)數(shù)器001選擇計(jì)數(shù)器110 選擇計(jì)數(shù)器2讀/寫(xiě)指示計(jì)數(shù)器選擇0 選擇二進(jìn)制計(jì)數(shù)1 選擇十進(jìn)制計(jì)數(shù)12關(guān)于的控制字說(shuō)明： 1、8253只有一個(gè)工作方式控制字，但是對(duì)每個(gè)計(jì)數(shù)器而言，它們的工作方式控制字內(nèi)容一定各不相同（前兩位不同），所用各計(jì)數(shù)器的控制字需要分別設(shè)置，先后不計(jì)。 2、8253的工作方式控制字的特殊形式可用于對(duì)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值進(jìn)行鎖存。 3、在工作方式控制字被設(shè)置之后，隨后必須緊接著給計(jì)數(shù)器預(yù)設(shè)置計(jì)數(shù)初值，計(jì)數(shù)器方可開(kāi)始工作。13定時(shí)/計(jì)數(shù)的工作過(guò)程 1. 設(shè)置8253的工作方式

5、 2. 設(shè)置計(jì)數(shù)初值到初值寄存器 3. 第一個(gè)CLK信號(hào)使初值寄存器的內(nèi)容置入 計(jì)數(shù)寄存器 4. 以后每來(lái)一個(gè)CLK信號(hào)，計(jì)數(shù)寄存器減1 5. 減到0時(shí)，OUT端輸出一特殊波形的信號(hào)注：以上計(jì)數(shù)過(guò)程中還受到GATE信號(hào)的控制14三、工作方式方式0計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式1可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器方式2頻率發(fā)生器方式3方波發(fā)生器方式4軟件觸發(fā)選通方式5硬件觸發(fā)選通15工作方式方式0軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入控制字后OUT端變低電平，計(jì)數(shù)結(jié)束OUT輸出高電平。(計(jì)數(shù)結(jié)束中斷)16方式0（計(jì)數(shù)結(jié)束中斷）計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE端應(yīng)保持高電平。每寫(xiě)入一次初值計(jì)數(shù)一個(gè)周期，然后停止計(jì)數(shù)。OUT端輸出是一個(gè)約(N

6、+1)TCLK寬度的負(fù)脈沖。計(jì)數(shù)過(guò)程中可隨時(shí)修改初值重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。17工作方式方式1 硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入控制字后OUT端變高電平。計(jì)數(shù)開(kāi)始OUT端變?yōu)榈碗娖?，?jì)數(shù)結(jié)束后又變高。(單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)18方式1（單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）門(mén)控信號(hào)GATE端的跳變觸發(fā)計(jì)數(shù)，可重復(fù)觸發(fā)。若下一次GATE上升沿提前到達(dá)，則OUT端負(fù)脈沖拉寬為兩次計(jì)數(shù)過(guò)程之和。計(jì)數(shù)過(guò)程中寫(xiě)入新初值不影響本次計(jì)數(shù)。19工作方式方式2軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入控制字后OUT端變高電平，計(jì)數(shù)到最后一個(gè)CLK時(shí)OUT輸出負(fù)脈沖，并連續(xù)重復(fù)此過(guò)程。(頻率發(fā)生器)20方式2（頻率發(fā)生器）GATE為計(jì)數(shù)的控制信號(hào)：GATE變低計(jì)數(shù)停

7、止，再變高時(shí)的下一個(gè)CLK下降沿，從初值開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。每個(gè)計(jì)數(shù)周期結(jié)束時(shí)（減到1時(shí)），OUT端輸出一個(gè)TCLK寬度的負(fù)脈沖。計(jì)數(shù)過(guò)程自動(dòng)重復(fù)進(jìn)行。計(jì)數(shù)過(guò)程中修改初值不影響本輪計(jì)數(shù)過(guò)程。21方式3軟、硬件啟動(dòng)，自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入控制字后OUT端變高電平，然后OUT連續(xù)輸出對(duì)稱方波：(方波發(fā)生器)前 N/2或（N+1）/2 個(gè)CLK，OUT為高，后N/2或（N-1）/2 個(gè)CLK， OUT為低。工作方式22方式3（方波發(fā)生器）OUT輸出方波，前半周期為高，后半周期為低。計(jì)數(shù)過(guò)程中修改初值不影響本半周期計(jì)數(shù)過(guò)程。GATE可以作為計(jì)數(shù)的控制信號(hào)：GATE變低計(jì)數(shù)停止，再變高時(shí)的下一個(gè)CLK下降沿，從初

8、值開(kāi)始重新計(jì)數(shù)。23工作方式方式4軟件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。裝入控制字后輸出端變高電平，計(jì)數(shù)結(jié)束輸出一個(gè)CLK寬度的負(fù)脈沖(軟件觸發(fā)選通)24方式4（軟件觸發(fā)選通）計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE端應(yīng)保持高電平。每寫(xiě)入一次初值，計(jì)數(shù)一個(gè)周期，然后停止計(jì)數(shù)。每個(gè)計(jì)數(shù)周期結(jié)束時(shí)（減到0時(shí)），OUT端輸出一個(gè)TCLK寬度的負(fù)脈沖。計(jì)數(shù)過(guò)程中修改初值不影響本輪計(jì)數(shù)過(guò)程。25工作方式方式5 硬件啟動(dòng)，不自動(dòng)重復(fù)計(jì)數(shù)。OUT端波形與方式4相同(硬件觸發(fā)選通)26方式5（硬件觸發(fā)選通）寫(xiě)入初值時(shí)，GATE端應(yīng)保持低電平。GATE每出現(xiàn)一次正脈沖，計(jì)數(shù)一個(gè)周期，然后停止計(jì)數(shù)。每個(gè)計(jì)數(shù)周期結(jié)束時(shí)（減到0時(shí)），OUT端輸出一

9、個(gè)TCLK寬度的負(fù)脈沖。計(jì)數(shù)過(guò)程中修改初值不影響本輪計(jì)數(shù)過(guò)程。278253的6種工作方式的輸出波形由軟件觸發(fā)計(jì)數(shù) (送新的計(jì)數(shù)值) 方式0、方式4由硬件觸發(fā)計(jì)數(shù) (由GATE觸發(fā)) 方式1、方式5分頻計(jì)數(shù)器輸出(產(chǎn)生序列脈沖) 方式2、方式328四、8253的應(yīng)用與系統(tǒng)的連接設(shè)置工作方式置計(jì)數(shù)初值編程29與系統(tǒng)的連接示意圖CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器高位地址A15-A28253共三組8253占用4個(gè)接口地址： 計(jì)數(shù)器0 計(jì)數(shù)器1 計(jì)數(shù)器2 控制寄存器(決定8253的基地址)30初始化程序流程寫(xiě)控制字寫(xiě)計(jì)數(shù)值低8位寫(xiě)計(jì)數(shù)值高8位*非必須寫(xiě)入順序：

10、 可按計(jì)數(shù)器分別寫(xiě)入控制字和初值。 也可先寫(xiě)所有計(jì)數(shù)器控制字，再寫(xiě)入它們的初值318253應(yīng)用舉例采用8253作定時(shí)/計(jì)數(shù)器，其接口地址為40H43H。輸入8253的時(shí)鐘頻率為1.19MHz。計(jì)數(shù)器0: 每秒18.2次輸出信號(hào)。計(jì)數(shù)器1: 每15微秒輸出信號(hào)。計(jì)數(shù)器2: 產(chǎn)生連續(xù)方波信號(hào) 。328253應(yīng)用舉例（續(xù)）確定計(jì)數(shù)初值： 計(jì)數(shù)初值與輸入時(shí)鐘（CLK）頻率及輸出波形（OUT）頻率之間的關(guān)系為： Ci=CLK/OUT CNT0： 1.19MHz / 118.2Hz = 65385 CNT1： 1.19MHz*15 = 18 CNT2： 1.19MHz/1kHz= 119033確定控制字：

11、 CNT0：方式3，16位計(jì)數(shù)值 00 11 011 0 CNT1：方式2，低8位計(jì)數(shù)值 01 01 010 0 CNT2：方式3， 16位計(jì)數(shù)值 10 11 011 0348253應(yīng)用舉例 初始化程序CNT0：MOV AL, 36HOUT 43H, ALMOV AL, 0OUT 40, ALOUT 40, ALCNT1： MOV AL, 54HOUT 43H, ALMOV AL, 18OUT 41, ALCNT2： 35*擴(kuò)展定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍 當(dāng)定時(shí)長(zhǎng)度不夠時(shí)，可把2個(gè)或3個(gè)計(jì)數(shù)通道串聯(lián)起來(lái)使用，甚至可把多個(gè)8253串聯(lián)起來(lái)使用。 例如：CLK頻率為1MHz，要求在OUT1端產(chǎn)生頻率1Hz的脈沖。 這時(shí)可將計(jì)數(shù)器0、1串聯(lián)，工作方式都均為方式3，計(jì)數(shù)初值均為1000。連接方法見(jiàn)下頁(yè)。36擴(kuò)展定時(shí)/計(jì)數(shù)范圍8253OUT1GATE1CLK1OUT0GATE0CLK0+5V+5V1MHz1KHz1Hz37*如何讀出當(dāng)前計(jì)數(shù)值第1種方法在計(jì)數(shù)過(guò)程中讀計(jì)數(shù)值先鎖存當(dāng)前計(jì)數(shù)值，再用兩條輸入指令將16位計(jì)數(shù)值讀出。第2種方法停止計(jì)數(shù)器再讀用GATE信號(hào)使計(jì)數(shù)器停止，再規(guī)定RL1和RL0的讀寫(xiě)格式，然后讀出。38例 讀取其某一通道的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。設(shè)8253四個(gè)端口地址分別