微機原理、匯編語言及接口技術(shù)：第8章：定時計算控制接口

第8章第8章：定時計數(shù)控制接口

8253的引腳和六種工作方式

8253的編程

8253在IBMPC系列機上的應(yīng)用教學(xué)重點定時器和計數(shù)器定時控制在微機系統(tǒng)中具有極為重要的作用，計數(shù)是許多過程控制領(lǐng)域常用的功能它們都是由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成定時器由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成，通過記錄高精度晶振脈沖信號的個數(shù)，輸出準確的時間間隔計數(shù)電路如果記錄外設(shè)提供的具有一定隨機性的脈沖信號時，它主要反映脈沖的個數(shù)（進而獲知外設(shè)的某種狀態(tài)），常又稱為計數(shù)器定時功能的實現(xiàn)方法軟件延時利用微處理器執(zhí)行一個延時程序段實現(xiàn)不用硬件，但占用CPU時間、定時精度不高，隨系統(tǒng)時鐘頻率改變不可編程的硬件定時采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡易定時電路控制定時時間定時電路簡單、定時時間可以在一定范圍改變可編程的硬件定時軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時器芯片構(gòu)成一個方便靈活的定時電路具有多種工作方式、能夠輸出多種控制信號8.18253/8254定時計數(shù)器3個獨立的16位計數(shù)器通道每個計數(shù)器有6種工作方式按二進制或十進制（BCD碼）計數(shù)8254是8253的改進型8.1.18253/8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳D7～D0計數(shù)器0控制字寄存器計數(shù)器1計數(shù)器2內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制邏輯RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT21.計數(shù)器預(yù)置寄存器GATECLKOUT減1計數(shù)器輸出鎖存器計數(shù)初值存于預(yù)置寄存器；在計數(shù)過程中，減法計數(shù)器的值不斷遞減，而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。輸出鎖存器用于寫入鎖存命令時，鎖定當前計數(shù)值計數(shù)器的3個引腳CLK時鐘輸入信號在計數(shù)過程中，此引腳上每輸入一個時鐘信號（下降沿），計數(shù)器的計數(shù)值減1GATE門控輸入信號控制計數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控制兩種類型OUT計數(shù)器輸出信號當一次計數(shù)過程結(jié)束（計數(shù)值減為0），OUT引腳上將產(chǎn)生一個輸出信號2.與處理器接口D0~D7數(shù)據(jù)線A0~A1地址線CS*片選信號RD*讀信號WR*寫信號CS*A1A0I/O地址讀操作RD*寫操作WR*00000101001140H41H42H43H讀計數(shù)器0讀計數(shù)器1讀計數(shù)器2無操作寫計數(shù)器0寫計數(shù)器1寫計數(shù)器2寫控制字8.1.28253/8254的工作方式8253有6種工作方式，由方式控制字確定熟悉每種工作方式的特點才能根據(jù)實際應(yīng)用問題，選擇正確的工作方式每種工作方式的過程類似：⑴設(shè)定工作方式⑵設(shè)定計數(shù)初值〔⑶硬件啟動〕⑷計數(shù)初值進入減1計數(shù)器⑸每輸入一個時鐘計數(shù)器減1的計數(shù)過程⑹計數(shù)過程結(jié)束方式0：計數(shù)結(jié)束中斷①②⑤④⑥GATEOUTCLK

031244方式0WR①設(shè)定工作方式②設(shè)定計數(shù)初值④計數(shù)值送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程⑥計數(shù)結(jié)束方式1：可編程單穩(wěn)脈沖①②⑤④⑥①設(shè)定工作方式②設(shè)定計數(shù)初值③③硬件啟動④計數(shù)值送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程⑥計數(shù)結(jié)束GATEOUTCLK

031244方式1WR方式2：頻率發(fā)生器（分頻器）03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR方式3：方波發(fā)生器03124GATEOUTCLK

4方式3031240312403124WR方式4：軟件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式42233310WR方式5：硬件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式522333110WR各種工作方式的輸出波形方式0方式1方式2方式3方式4方式50N0N0N0/N110NN/2

N/20/N0N01N01N01討論：計數(shù)開始的時刻8.1.38253/8254的編程8253加電后的工作方式不確定8253必須初始化編程，才能正常工作寫入控制字寫入計數(shù)初值讀取計數(shù)值D7D6D5D4D3D2D1D01.寫入方式控制字計數(shù)器讀寫格式工作方式數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000計數(shù)器001計數(shù)器110計數(shù)器211非法00計數(shù)器鎖存命令01只讀寫低字節(jié)10只讀寫高字節(jié)11先讀寫低字節(jié)后讀寫高字節(jié)000方式0001方式1010方式2011方式3100方式4101方式50二進制1十進制控制字寫入控制字I/O地址（A1A0＝11）示例2.寫入計數(shù)值選擇二進制時計數(shù)值范圍：0000H～FFFFH0000H是最大值，代表65536選擇十進制（BCD碼）計數(shù)值范圍：0000～99990000代表最大值10000計數(shù)值寫入計數(shù)器各自的I/O地址示例3.讀取計數(shù)值對8位數(shù)據(jù)線，讀取16位計數(shù)值需分兩次計數(shù)在不斷進行，應(yīng)該將當前計數(shù)值先行鎖存，然后讀取：向控制字I/O地址：給8253寫入鎖存命令從計數(shù)器I/O地址：讀取鎖存的計數(shù)值讀取計數(shù)值，要注意讀寫格式和計數(shù)數(shù)制8.28253在IBMPC系列機上的應(yīng)用A0A1———A0—A1—D0～D7D0～D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2DQCLK+5V接至DMA控制器接至揚聲器驅(qū)動器PB0PB1IRQ0DRQ0

8253+5V1.19318MHzDACK0BRDIORIOWRDWRCST/CCS8.2.1定時中斷和定時刷新從閱讀初始化程序段看計數(shù)器0作為定時中斷的作用將計數(shù)器1作為定時刷新看如何編寫初始化程序段計數(shù)器0：初始化程序moval,36h

；36H＝00110110B；計數(shù)器0為方式3，采用二進制計數(shù)；先低后高寫入計數(shù)值out43h,al

；寫入方式控制字moval,0

；計數(shù)值為0out40h,al

；寫入低字節(jié)計數(shù)值out40h,al

；寫入高字節(jié)計數(shù)值計數(shù)器0：定時中斷計數(shù)器0：方式3，計數(shù)值：65536，輸出頻率為1.19318MHz÷65536＝18.206Hz的方波門控為常啟狀態(tài)，這個方波信號不斷產(chǎn)生OUT0端接8259A的IRQ0，用作中斷請求信號每秒產(chǎn)生18.206次中斷請求，或說每隔55ms（54.925493ms）申請一次中斷DOS系統(tǒng)利用計數(shù)器0的這個特點，通過08號中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了日時鐘計時功能計數(shù)器1：定時刷新需要重復(fù)不斷提出刷新請求門控總為高，選擇方式2或32ms內(nèi)刷新128次，即15.6s刷新一次計數(shù)初值為18計數(shù)器1：初始化程序moval,54h

；54H＝01010100B；計數(shù)器1為方式2，采用二進制計數(shù)；只寫低8位計數(shù)值out43h,al

；寫入方式控制字moval,18

；計數(shù)初值為18out41h,al

；寫入計數(shù)值8.2.2揚聲器控制計數(shù)器2的輸出控制揚聲器的發(fā)聲音調(diào)計數(shù)器2只能工作在方式3，才能輸出一定頻率的方波，經(jīng)濾波后得到近似的正弦波，進而推動揚聲器發(fā)聲揚聲器還受控于并行接口（8255芯片）必須使PB0和PB1同時為高電平，揚聲器才能發(fā)出預(yù)先設(shè)定頻率的聲音發(fā)音頻率設(shè)置子程序；入口參數(shù)AX＝1.19318×106÷發(fā)音頻率speaker proc pushax

moval,0b6h ；b6h＝10110110b

out43h,al

；寫入控制字

popax

out42h,al

；寫入低8位計數(shù)值

mov

al,ah

out42h,al

；寫入高8位計數(shù)值

retspeaker endp揚聲器開子程序speakon proc pushax

inal,61h ；PB端口的地址為61H

oral,03h；D1D0＝PB1PB0＝11B，其他位不變

out61h,al

popax retspeakon

endp揚聲器關(guān)子程序speakoff proc pushax

inal,61h ；PB端口為61H

andal,0fch；D1D0＝PB1PB0＝00B，其他位不變

out61h,al

popax retspeakoff

endp例8.1揚聲器聲音的控制 ；數(shù)據(jù)段freq dw1193180/600

；代碼段

mov

ax,freq callspeaker

；設(shè)置揚聲器音調(diào)

callspeakon

；打開揚聲器聲音

movah,1

；等待按鍵

int21h

；按鍵后

callspeakoff

；關(guān)閉揚聲器聲音8.2.3可編程硬件延時利用日時鐘每隔55ms中斷一次不變的特點，可以編寫一段不隨系統(tǒng)時鐘頻率變化的固定延時程序由于日時鐘中斷的時間單位是55ms，所以無法實現(xiàn)更短時間的延時這時只有利用實時時鐘中斷，不過它的最短延時約是1ms（976s）日時鐘功能調(diào)用

;延時開始

movah,0

int1ah adddx,90 ;加5秒（5×18＝90）

mov

bx,dx

;期望值送bxrepeat: int1ah ;再讀日時鐘

cmp

bx,dx

;與期望值比較

jnerepeat ;不等，則循環(huán)

…… ;相等，延時結(jié)束實時時鐘功能調(diào)用

;延時開始

movcx,0

movdx,1952

;延時1.952ms＝2×976

s

movah,86h

int15h

;功能調(diào)用返回時，定時時間到8.3擴充定時計數(shù)器的應(yīng)用：例8.2外部事件的計數(shù)A0A1———A0—A1外部事件產(chǎn)生源8253OUT0GATE0CLK0200～207HIRQD0～D7D0～D7譯碼電路AENA3～A9+5VCSIORIOWRDWR例8.2外部事件的計數(shù)movdx,203h

；設(shè)置方式控制字moval,10houtdx,al

movdx,200h

；設(shè)置計數(shù)初值moval,64h

；計數(shù)初值為100outdx,al輸出：明確向哪個端口輸出什么數(shù)據(jù)輸入：清楚從哪個端口輸入什么數(shù)據(jù)8.3擴充定時計數(shù)器的應(yīng)用：例8.3可編程采樣信號8253OUT0GATE0CLK0OUT1GATE1CLK1OUT2GATE2CLK2啟動轉(zhuǎn)換時鐘頻率F+5V計數(shù)值cnt0cnt1cnt2A0A1A1A2200H～207HCS例8.3可編程采樣信號：計數(shù)器0初始化moval,14hmovdx,206houtdx,almoval,cnt0movdx,200houtdx,al例8.3可編程采樣信號：計數(shù)器1初始化moval,52hmovdx,206houtdx,almoval,cnt1movdx,202houtdx,al例8.3可編程采樣信號：計數(shù)器2初始化moval,96hmovdx,206houtdx,almoval,cnt4movdx,204houtdx,al第8章教學(xué)要求1.掌握8253引腳，尤其是CLK、OUT、GATE引腳的功能2.掌握8253的六種工作方式、編程和在IBMPC系列機上的應(yīng)用習(xí)題8（第188頁）——

8.28.68.7

作業(yè)8.38.48.5計數(shù)開始的時刻需要注意：處理器寫入8253的計數(shù)初值只是寫入了預(yù)置寄存器，之后到來的第一個CLK輸入脈沖（需先由低電平變高，再由高變低）才將預(yù)置寄存器的初值送到減1計數(shù)器。從第二個CLK信號的下降沿，計數(shù)器才真正開始減1計數(shù)。出處：教材第178頁實驗：計數(shù)開始的時刻實驗結(jié)果1感謝山西省太原理工大學(xué)常曉明教授提供實驗結(jié)果計數(shù)開始實驗結(jié)果2感謝山西省太原理工大學(xué)常曉明教授提供實驗結(jié)果計數(shù)開始問題討論通過本例，請大家思考理論（原理）與實踐（工程）的關(guān)系體會教學(xué)實踐環(huán)節(jié)（上機、實驗）的重要性同時，還請大家注意大學(xué)的常規(guī)教學(xué)側(cè)重理論（原理）的掌握大家