第八章-可編程計(jì)數(shù)器定時(shí)器8253及其應(yīng)用(車輛)

定時(shí)與計(jì)數(shù)器的概念

定時(shí)器：在時(shí)鐘信號作用下，進(jìn)行定時(shí)的減“1”計(jì)數(shù)，定時(shí)時(shí)間到（減“1”計(jì)數(shù)回零），從輸出端輸出周期均勻、頻率恒定的脈沖信號。由上述可知，定時(shí)器強(qiáng)調(diào)的是精確的時(shí)間。定時(shí)舉例：

①一天24小時(shí)的計(jì)時(shí)，稱為日時(shí)鐘。②在監(jiān)測系統(tǒng)中，對被測點(diǎn)的定時(shí)取樣。③在讀鍵盤時(shí)，為去抖，一般延遲一段時(shí)間，再讀。④在微機(jī)控制系統(tǒng)中，控制某工序定時(shí)啟動。2/2/20231第8章可編程計(jì)數(shù)器定時(shí)器8253及其應(yīng)用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中往往需要實(shí)現(xiàn)定時(shí)、延時(shí)控制，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)等功能。常用下列方法實(shí)現(xiàn)：

軟件定時(shí)不可編程硬件定時(shí)可編程硬件定時(shí)2/2/20232

1、軟件定時(shí)：利用微處理器執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序段實(shí)現(xiàn)。通用性、靈活性好，不需硬件；但在定時(shí)過程中，占用CPU的時(shí)間資源。

2、不可編程硬件定時(shí)：采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡易定時(shí)電路等硬件控制定時(shí)時(shí)間。通用性、靈活性差，其電路參數(shù)決定后，無法改變定時(shí)時(shí)間。但不占用CPU的時(shí)間。

3、可編程硬件定時(shí)：軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時(shí)器芯片構(gòu)成一個(gè)方便靈活的定時(shí)電路。通用、靈活，可以和CPU同步工作，通過輸入控制字和時(shí)間常數(shù)，可以靈活修改其定時(shí)時(shí)間；可工作在計(jì)數(shù)或定時(shí)的不同工作方式下。2/2/202338253是一種常用的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)芯片。

3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道每個(gè)計(jì)數(shù)器有6種工作方式按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼）計(jì)數(shù)要求：了解8253的主要外部引腳及功能；了解8253的6種工作方式及控制字；重點(diǎn)掌握8253的尋址、連接及初始化。2/2/20234可編程定時(shí)器8253引腳圖D0～D7：雙向數(shù)據(jù)線，用以傳送數(shù)據(jù)和控制字。：片選信號，低電平有效。：讀控制信號，低電平有效。：寫控制信號，低電平有效。18253外部引腳和內(nèi)部結(jié)構(gòu)‘2/2/20235A0、A1：8253內(nèi)部計(jì)數(shù)器和控制寄存器的編碼選擇信號。

A1A0

端口選擇

00通道0（0號計(jì)數(shù)器）

01通道1（1號計(jì)數(shù)器）

10通道2（2號計(jì)數(shù)器）

11控制字寄存器CLK0~2：每個(gè)計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘輸入端。每輸入一個(gè)時(shí)鐘信號（下降沿），計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減1。GATE0~2：門控信號，計(jì)數(shù)器的控制輸入信號，用來控制計(jì)數(shù)器的工作?？煞殖呻娖娇刂坪蜕仙乜刂苾煞N類型。OUT0~2

：計(jì)數(shù)器輸出信號，用來產(chǎn)生不同方式工作時(shí)的輸出波形。一次計(jì)數(shù)過程結(jié)束，產(chǎn)生一個(gè)輸出信號。2/2/20236①數(shù)據(jù)總線緩沖器。它是一個(gè)三態(tài)、雙向8位寄存器，用于將8253與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線D0～D7相連。②讀/寫邏輯。③控制命令寄存器。它接受CPU送來的控制字。④計(jì)數(shù)器。8253有3個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)通道），其內(nèi)部結(jié)構(gòu)完全相同.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)：8253CLKGATEOUT2/2/20237可編程定時(shí)器8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2/2/20238

可編程定時(shí)器8253的控制字格式如圖8-3所示。8253的控制字D0用來定義用戶所使用的計(jì)數(shù)值是二進(jìn)制數(shù)還是BCD數(shù)。允許使用的二進(jìn)制數(shù)為0000H～FFFFH，十進(jìn)制數(shù)為0000～9999。當(dāng)初始計(jì)數(shù)值為0000時(shí)，對應(yīng)最大計(jì)數(shù)值。8253每個(gè)計(jì)數(shù)器都有自己的16位計(jì)數(shù)值寄存器。28253的控制字2/2/202398253控制寄存器的格式SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD1--計(jì)數(shù)值為BCD碼格式0--計(jì)數(shù)值為二進(jìn)制格式M2M1M0方式選擇000方式0001方式1/10方式2/11方式3100方式4101方式500----對計(jì)數(shù)器進(jìn)行鎖存01----只讀/寫低8位字節(jié)10----只讀/寫高8位字節(jié)11----先讀/寫低8位字節(jié),再讀/寫高8位字節(jié).00----選計(jì)數(shù)器001----選計(jì)數(shù)器110----選計(jì)數(shù)器211----無意義2/2/202310（1）方式控制字：30H＝00110000B例1：（1）設(shè)置8253的計(jì)數(shù)器0為方式0工作，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，先低后高寫入計(jì)數(shù)值。

（2）設(shè)置8253的計(jì)數(shù)器1為方式2工作，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，先低后高寫入計(jì)數(shù)值。（2）方式控制字：74H＝01110100B2/2/202311例2：要求讀出并檢查1號計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值是否是全“1”（假定計(jì)數(shù)值只有低8位），其程序段為

MOVDX,307H；命令口L：MOVAL，01000000B；1號計(jì)數(shù)器的鎖存命令

OUTDX，AL；寫入命令寄存器

MOVDX，305H；1號計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)口

INAL，DX；讀1號計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值

CMPAL，0FFH；比較

JNEL；非全“1”，再讀

HLT；是全“1”，暫停2/2/202312

8253內(nèi)部有3個(gè)相同的16位計(jì)數(shù)器，它們都能以6種方式工作，具體由方式控制字確定。

（1）方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷（2）方式1——可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

（3）方式2——頻率發(fā)生器

（4）方式3——方波發(fā)生器

（5）方式4——軟件觸發(fā)選通信號發(fā)生器

（6）方式5——硬件觸發(fā)選通信號發(fā)生器38253的工作方式2/2/2023138253具體工作在何種工作方式下，由方式控制字確定。只有熟悉每種工作方式的特點(diǎn)才能根據(jù)實(shí)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(jì)數(shù)初值〔⑶硬件啟動〕⑷計(jì)數(shù)初值進(jìn)入減1計(jì)數(shù)器⑸每輸入一個(gè)時(shí)鐘脈沖，計(jì)數(shù)器減1的計(jì)數(shù)過程⑹計(jì)數(shù)過程結(jié)束(309頁例題)2/2/202314（1）方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷計(jì)數(shù)器對CLK輸入信號進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，每一個(gè)時(shí)鐘周期計(jì)數(shù)器減1。當(dāng)設(shè)定該方式后，計(jì)數(shù)器的輸出OUT變低；當(dāng)計(jì)數(shù)減到零————計(jì)數(shù)結(jié)束時(shí)，輸出OUT變高。該輸出信號可以作為中斷請求信號來使用。門控信號GATE的作用：當(dāng)GATE為高電平時(shí)，允許計(jì)數(shù)；若GATE為低電平，則禁止計(jì)數(shù)。在計(jì)數(shù)器工作期間，如果重新寫入新的計(jì)數(shù)值，計(jì)數(shù)器將按新寫入的計(jì)數(shù)值重新工作。2/2/202315方式0計(jì)數(shù)結(jié)束中斷①②④③⑤GATEOUTCLK

031244方式0WR①設(shè)定工作方式②設(shè)定計(jì)數(shù)初值③計(jì)數(shù)值送入計(jì)數(shù)器④計(jì)數(shù)過程⑤計(jì)數(shù)結(jié)束2/2/202316n=5CLKOUTWR①

5432108253的0方式時(shí)序波形WROUT③

n=998n=443210n=5WRGATEOUT②

543210442/2/202317（2）方式1——可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器情況一：（1）寫入計(jì)數(shù)初值后，計(jì)數(shù)器并不立即開始工作；（2）門控信號GATE上升沿開始啟動計(jì)數(shù)，才開始工作，使輸出OUT變成低電平；（3）直到計(jì)數(shù)器值減到零后，輸出才變高電平。情況二：

在計(jì)數(shù)器工作期間，當(dāng)GATE又出現(xiàn)一個(gè)上升沿時(shí)，計(jì)數(shù)器

重新裝入原計(jì)數(shù)初值并重新開始計(jì)數(shù)。如果工作期間對計(jì)數(shù)器寫入新的計(jì)數(shù)初值，則要等到當(dāng)前的計(jì)數(shù)值計(jì)滿回零且門控信號再次出現(xiàn)上升沿后，才按新寫入的計(jì)數(shù)初值開始工作。2/2/202318方式1可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器①②⑤④⑥①設(shè)定工作方式②設(shè)定計(jì)數(shù)初值③③硬件啟動④計(jì)數(shù)值送入計(jì)數(shù)器⑤計(jì)數(shù)過程⑥計(jì)數(shù)結(jié)束GATEOUTCLK

031244方式1WR2/2/2023198253的1方式時(shí)序波形n=3WR③n=2OUT

3210210GATEn=4CLKGATEWROUT①

43210OUT②

4321GATE402/2/202320（3）方式2——頻率發(fā)生器（分頻器）

裝入初值后開始計(jì)數(shù)。減到1時(shí)OUT輸出一個(gè)負(fù)脈沖，寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期，自動裝入時(shí)間常數(shù)重新計(jì)數(shù)。03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR2/2/202321方式3工作方式與方式2基本相同，也具有自動裝入時(shí)間常數(shù)（計(jì)數(shù)初值）的功能，不同之處在于：（1）工作在方式3，引腳OUT輸出的不是一個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖，而是占空比為1：1或近似1：1的方波；當(dāng)計(jì)數(shù)初值為偶數(shù)時(shí)，輸出在前一半的計(jì)數(shù)過程中為高電平，在后一半的計(jì)數(shù)過程中為低電平。（2）由于方式3輸出的波形是方波，并且具有自動重裝計(jì)數(shù)初值的功能，因此，8253一旦計(jì)數(shù)開始，就會在輸出端OUT輸出連續(xù)不斷的方波。（4）方式3——方波發(fā)生器2/2/202322n=5CLKWROUT①

2n=42228253的3方式時(shí)序波形OUT②

WR32322/2/202323（5）方式4——軟件觸發(fā)選通信號發(fā)生器

設(shè)置此方式后，OUT變?yōu)楦唠娖健Ｒ坏┭b入計(jì)數(shù)值，計(jì)

數(shù)立即開始。計(jì)數(shù)到0，OUT輸出寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖。只有GATE為高電平計(jì)數(shù)才進(jìn)行，否則禁止計(jì)數(shù)。（6）方式5——硬件觸發(fā)選通信號發(fā)生器

設(shè)置此方式后，OUT輸出高電平。GATE的上升沿使計(jì)數(shù)開始。計(jì)數(shù)到0，OUT輸出一個(gè)負(fù)脈沖。2/2/2023241）尋址8253占用4個(gè)接口地址，地址由、A0、A1來確定。配合RD、WR控制信號，可以實(shí)現(xiàn)對8253的各種讀寫操作。48253的尋址及連接2/2/202325圖8253與8088系統(tǒng)總線的連接2）連接接口地址:FF04H～FF07H2/2/2023268253無復(fù)位引腳，上電后各寄存器的值不定，其工作方式也是隨機(jī)的。使用前必須對其進(jìn)行初始化。

（1）寫入控制字：用于確定工作方式、指定初值的裝入順序及計(jì)數(shù)數(shù)制。

（2）寫入計(jì)數(shù)初值：按控制字的要求向選定的計(jì)數(shù)器寫入計(jì)數(shù)初值。

逐個(gè)對計(jì)數(shù)器進(jìn)行初始化。先寫所有計(jì)數(shù)器的方式字，再裝入各計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)值。58253初始化及其應(yīng)用2/2/202327一個(gè)計(jì)數(shù)器的初始化順序另一種初始化編程順序

2/2/202328程序段1如下：（假設(shè)端口地址40H、41H、42H、43H）MOVAL,36H;計(jì)數(shù)器0，雙字節(jié)，方式3，二進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT43H,AL;寫入控制寄存器MOVAL,0;計(jì)數(shù)初值0000HOUT40H,AL;寫低字節(jié)OUT40H,AL;寫高字節(jié)工作在方式3，在OUT0輸出端可以獲得對稱方波。2/2/202329程序段2：MOVAL,54H;計(jì)數(shù)器1方式2,只寫低字節(jié),2進(jìn)制計(jì)數(shù)OUT43H,AL;寫入控制寄存器MOVAL,18H;將低字節(jié)計(jì)數(shù)值18H寫入計(jì)數(shù)器1OUT41H,AL2/2/20