D8.2計數(shù)器定時器芯片8253

8.2計數(shù)器/定時器接口芯片8253定時器和計數(shù)器的應(yīng)用含義：定時器或計數(shù)器輸入信號in輸出信號out定時或計數(shù)值8.2計數(shù)器/定時器接口芯片8253微機系統(tǒng)中經(jīng)常會要求有一些實時時鐘以實現(xiàn)定時或延時控制，也要求有計數(shù)器對外部事件計數(shù)實現(xiàn)上述要求可采用3種方法：

1．硬件定時用數(shù)字邏輯電路來構(gòu)成，通用性、靈活性較差

2．軟件定時利用程序段實現(xiàn)，通過正確挑選指令和安排循環(huán)次數(shù)很容易改變定時時間，但軟件定時占用了CPU，降低了CPU的利用率。

3．采用可編程定時器／計數(shù)器定時時間與計數(shù)值可由軟件來確定和改變，設(shè)定后與CPU并行工作，不占用CPU的時間。8.2.18253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.控制寄存器——存放CPU送來的控制字，控制8253的工作方式。1.三個獨立的計數(shù)/定時通道——計數(shù)器0，計數(shù)器1，計數(shù)器2。每個計數(shù)器的結(jié)構(gòu)為：（1）16位計數(shù)初值寄存器（CR）——存放計數(shù)的初值（預置）；（2）16位的計數(shù)執(zhí)行部件（CE）——16位減1計數(shù)器；（3）16位輸出鎖存器（OL）——跟隨CE變化，但可以鎖存，便于CPU讀取。CR、CE、OL的相互關(guān)系為：1.數(shù)據(jù)線D7～D0——8位，雙向、三態(tài)，用于8253與CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。包括：向8253寫控制字，送計數(shù)初值及讀計數(shù)器的現(xiàn)行值。2.讀寫控制信號RD，WR3.片選及地址線CS，A1，A0——用于芯片及內(nèi)部寄存器、計數(shù)器的尋址。在IBM-PC機中，A9A8A7A6A5=00010選中（CS=0），A4A3A2未用，A1A0接8253的A1A0。8.2.28253的引腳功能A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0

功能 基本地址00010×××00 選中計數(shù)器0 040H00010×××01 選中計數(shù)器1 041H00010×××10 選中計數(shù)器2 042H00010×××11 選中控制寄存器 043H（其他）××××× 芯片禁止（說明：8253有32個地址，除基本地址外，其余為影像地址）譯碼電路A9A8A7A6A5A1A0CSA1A0去8253CS去8253A9A8A7A6A5A1A0A1A0等價關(guān)系5.計數(shù)器門控輸入信號GATE0～GATE2——啟動或控制計數(shù)/定時信號；6.計數(shù)器輸出信號OUT0～OUT2——計數(shù)結(jié)束、定時到輸出信號或分頻輸出信號。4.計數(shù)器時鐘輸入CLK0～CLK2——計數(shù)/定時的基值信號8253：0～2MHz8254-2：0～10MHz8.2.28253的編程1.控制字格式(必須記住)計數(shù)初值為8位，則控制字中的RL1、RL0應(yīng)取01，初值只寫入CR的低8位，高8位會自動置0；若是16位初值，而低8位是0，則RL1RL0應(yīng)取10，初值高8位寫入CR的高8位，CR的低8位會自動置0；若是一般16位初值，則RL1，RL0應(yīng)取11，應(yīng)分兩次寫入初值，先寫低8位、再寫入高8位（此順序不能反）2.計數(shù)初始值計數(shù)初始值寫入對應(yīng)計數(shù)器的計數(shù)初值寄存器CR

；3.初始化流程先寫入工作方式控制字，接著寫入計數(shù)初始值單個計數(shù)器初始化寫方式控制字寫計數(shù)低字節(jié)寫計數(shù)高字節(jié)寫方式控制字（計數(shù)器0）寫方式控制字（計數(shù)器1）寫方式控制字（計數(shù)器2）寫計數(shù)低字節(jié)（計數(shù)器0）寫計數(shù)高字節(jié)（計數(shù)器0）寫計數(shù)低字節(jié)（計數(shù)器2）寫計數(shù)高字節(jié)（計數(shù)器2）寫計數(shù)低字節(jié)（計數(shù)器0）寫計數(shù)高字節(jié)（計數(shù)器0）多個計數(shù)器初始化計數(shù)器的順序是任意的，不必一定按照計數(shù)器0、l、2的順序初始化；可先寫所有計數(shù)器的工作方式控制字，再裝入各計數(shù)器的計數(shù)值（但先控制字再計數(shù)值的順序不能錯）；計數(shù)值先寫低再寫高的順序不能錯；其他順序無關(guān)緊要MOVAL，00110111B；對計數(shù)器0送工作方式字OUT43H，ALMOVAX，1234H；送計數(shù)初值OUT40H，ALMOVAL，AHOUT40HALMOVAL，10010100B；對計數(shù)器2送工作方式字OUT43H，ALMOVAL，61H；送計數(shù)初值OUT42H，AL例：選擇計數(shù)器0工作于方式3，計數(shù)初值為1234，十進制計數(shù)方式；計數(shù)器2工作于方式2，計數(shù)初值為61H，采用二進制計數(shù)方式，設(shè)8253的端口地址為40～43H。其初始化編程如下：

（2）初值寫入后，要經(jīng)過1個時鐘CLK的上升沿和1個下降沿后，計數(shù)執(zhí)行部件才開始計數(shù)；（3）在CLK的上升沿時，計數(shù)器對門控信號GATE進行采樣，來決定工作狀態(tài)（計數(shù)、觸發(fā)、停止、重新置初值）；（4）在CLK的下降沿時，計數(shù)器執(zhí)行部件從初值開始作減1計數(shù)；其中0是最大初值，1是最小初值；若以二進制數(shù)制計數(shù)，則0相當于216=65536若以BCD（十進制）數(shù)制計數(shù)，則0相當于104=100008253初始化規(guī)則（1）對計數(shù)器設(shè)置初值前必須先寫入控制字，此時，全部控制邏輯電路復位，輸出OUT為初始狀態(tài)（高電平或低電平）；讀到的是執(zhí)行輸入指令瞬間計數(shù)器的現(xiàn)行值。16位計數(shù)值要分兩次讀至CPU，故必須將數(shù)據(jù)鎖存。有兩種辦法：利用外加控制信號GATE使計數(shù)器暫停計數(shù)，然后按照工作方式控制字中RL1RL0的規(guī)定讀取規(guī)定字節(jié)。CPU向8253發(fā)出鎖存命令字（SC1SC000XXXX）鎖存計數(shù)器的當前計數(shù)值（當前計數(shù)值鎖存在輸出鎖存器OL，而減1計數(shù)器可以繼續(xù)計數(shù)），再讀取輸出鎖存器的計數(shù)值。當CPU讀取了規(guī)定的字節(jié)數(shù)后，OL自動解除鎖存狀態(tài)，其值又跟隨計數(shù)器而變化。讀計數(shù)值——將某計數(shù)器的計數(shù)值讀到CPU中8.2.48253的工作方式8253有6種工作方式：不同方式下，啟動方式、GATE信號的作用、OUT輸出波形都有所不同，但以下幾條基本規(guī)則是相同的：工作方式控制字寫入計數(shù)器時，輸出端OUT進入初始狀態(tài)（高電平或低電平）；計數(shù)初值寫入CR后，在下一個CLK脈沖才裝入減1計數(shù)器CE，因此該CLK脈沖并不影響計數(shù)；CE的減1計數(shù)操作發(fā)生在CLK的下降沿；計數(shù)器對門控信號GATE的采樣是在CLK上升沿說明：①初值裝入后，要經(jīng)過1個CLK的周期（1個上升沿和1個下降沿）后，計數(shù)器才開始計數(shù)，所以，輸出OUT要經(jīng)過N+1個時鐘周期后才有輸出；

CWN=4WRCLKGATEOUT

NN43210FF裝控制字裝初值計數(shù)開始計數(shù)結(jié)束1.方式0——計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷②輸出OUT的有效電平為高電平，并可同時觸發(fā)中斷請求；③門控GATE的作用：高電平時計數(shù)，低電平或下降沿時停止計數(shù)；④CW為寫入控制字，N=4表示寫入初值。N＋12.方式1——可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

CWN=3WRCLKGATEOUT

NN3210FF3210FF裝控制字裝初值計數(shù)開始計數(shù)結(jié)束說明：①方式字和初值裝入后，在門控GATE的上升沿觸發(fā)下，經(jīng)過1個CLK的上升沿和1個下降沿后，計數(shù)器開始從初值減1計數(shù)，同時使OUT=0；當計數(shù)結(jié)束（歸0）時，OUT=1，使輸出產(chǎn)生1個寬度為TW=N×TCLK的負脈沖——單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。②在GATE的上升沿觸發(fā)下，輸出可再次產(chǎn)生1個寬度為TW負脈沖——可重觸發(fā)。說明：①方式字裝入后，OUT=1為初始狀態(tài)。②初值裝入后，經(jīng)過1個CLK的周期，計數(shù)器開始從初值減1計數(shù)，計到1（不是0）時，使輸出OUT=0并保持1個CLK周期，然后OUT=1，開始下一個新的計數(shù)周期，使輸出為CLK的時鐘1/N分頻信號，占空比q=（N-1）/N。③門控GATE的作用：高電平時計數(shù)，低電平停止計數(shù)；用GATE的上升沿可以觸發(fā)分頻重新開始——稱為硬同步；而在GATE=1時，用裝初值的方法啟動分頻開始——稱為軟同步

CWN=3WRCLKGATEOUT

NN32132132133.方式2——分頻器4.方式3——方波發(fā)生器說明：特點與方式2類似，主要區(qū)別：輸出方波，其占空比q為①當N為偶數(shù)時，q=0.5；②當N為奇數(shù)時，q=（N+1）/2N。

CWN=4WRCLKGATEOUT

NN432143214325.方式4——軟件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器說明：①初值裝入后，經(jīng)過1個CLK的周期，計數(shù)器開始從初值減1計數(shù)，計數(shù)結(jié)束（歸0）時，使輸出OUT產(chǎn)生一個寬度為1個CLK周期的負脈沖——選通信號。②（用指令）重新裝入初值后，經(jīng)過N+1個CLK周期，又可使OUT產(chǎn)生一個選通信號——（用軟件）可重觸發(fā)。③門控GATE的作用：高電平時計數(shù)，低電平時停止計數(shù)；

CWN=3WRCLKGATEOUT

NN3210FFFE3210FFN=3

CWN=3WRCLKGATEOUT

NN3210FFFE3210FF6.方式5——硬件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器說明：①初值裝入后，在GATE的上升沿的觸發(fā)下，經(jīng)過1個CLK的周期，計數(shù)器開始從初值減1計數(shù)，計數(shù)結(jié)束（歸0）時，使輸出OUT產(chǎn)生一個寬度為1個CLK周期的負脈沖——選通信號。②用GATE的上升沿可重新觸發(fā)，使OUT產(chǎn)生一個選通信號——（用硬件）可重觸發(fā)。8.2.58253應(yīng)用舉例5s2000Hz50H②計數(shù)器1工作于方式3方波方式，產(chǎn)生2000Hz喇叭音調(diào)，方式控制字為：01110111B（77H），即方式3，先低后高，BCD數(shù)制；初值（分頻比）=（1.4×106）/2000=700(H)。分析：①計數(shù)器0工作于方式2分頻方式，每隔50個CLK0產(chǎn)生一個中斷INT；方式控制字為：00010101B（15H），即方式2，只裝低8位，BCD數(shù)制，初值為50（H）。十進制的表示主程序段： MOV AL，15H；置計數(shù)器0方式

OUT 43H，AL；

MOV AL，50H；裝初值

OUT 40H，AL；

MOV AL，00H；關(guān)8255的PC0 OUT 63H，AL；

MOV AL，77H；置計數(shù)器1方式

OUT 43H，AL；

MOV AL，00H；裝初值

OUT 41H，AL；

MOV AL，07H；

OUT 41H，AL；

STI；

LOP：HLT；

JMP LOP；（再次聲明：在裝入8253計數(shù)器的初值時，不管是二進制數(shù)制還是BCD數(shù)制，初值后均要加“H”。）中斷服務(wù)程序：INTP： MOV AL，01H；開8255的PC0 OUT 63H，AL；

CALL DLY5S；調(diào)5S延遲子程序

MOV AL，00H；關(guān)8255的PC0 OUT 63H，AL；

IRET；練習：用8253設(shè)計洗衣機定時程序，設(shè)輸入頻率為2MHz，要求能產(chǎn)生3分、6分和12分的定時，定時到產(chǎn)生中斷，試畫出8253的連接示意圖并編寫相應(yīng)的程序段。送8259產(chǎn)生INTCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT22MHz5ms1s分析：計數(shù)器0工作于方式3，初值N=0（10000）（H）計數(shù)器1工作于方式3，N=200（H）計數(shù)器2工作于方式0，初值由3分、6分、12分除1S（減1）得出MOVAL，00110111B；OUT43H，AL；MOVAL，00H；OUT40H，AL；OUT40H，AL；MOVAL，01110111B；OUT43H，AL；MOVAL，00H；OUT41H，AL；MOVAL，02H；OUT41H，AL；計數(shù)器0工作于方式3，初值N=0（10000）（H）計數(shù)器1工作于方式3，N=200（H）3分定時：N=180/1=180MOVAL，10110001B；OUT43H，AL；MOVAL，80H；OUT42H，AL；MOVAL，01H；OUT42H，AL；6分定時：N=360/1=360MOVAL，10110001B；OUT43H，AL；MOVAL，60H；OUT42H，AL；MOVAL，03H；OUT42H，AL；計數(shù)器2工作于方式0，初值由3分除1S（減1）得出計數(shù)器2工作于方式0，初值由6分除