定時計數(shù)控制接口培訓課程課件

第9章第9章定時計數(shù)控制接口教學重點8253的引腳和6種工作方式8253的編程8253在系列機上的應用定時器和計數(shù)器定時控制在微機系統(tǒng)中極為重要定時器由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構成，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可編程的硬件定時——軟件硬件相結合、用可編程定時器芯片構成一個方便靈活的定時電路9.18253/8254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（碼）計數(shù)8254是8253的改進型9.1.18253/8254的內(nèi)部結構和引腳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RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2計數(shù)器結構示意圖預置寄存器GATECLKOUT減1計數(shù)器輸出鎖存器計數(shù)初值存于預置寄存器；在計數(shù)過程中，減法計數(shù)器的值不斷遞減，而預置寄存器中的預置不變。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1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計數(shù)器輸出信號——當一次計數(shù)過程結束（計數(shù)值減為0），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*讀信號 *寫信號*片選信號*A1A0地址讀操作*寫操作*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1十進制示例9.1.28253/8254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設定工作方式⑵設定計數(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)過程結束1.方式0：計數(shù)結束中斷①②⑤④⑥GATEOUTCLK

031244方式0WR①設定工作方式②設定計數(shù)初值④計數(shù)值送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程⑥計數(shù)結束輸出信號隨即變?yōu)榈碗娖狡漭敵鲂盘栕優(yōu)楦唠娖介T控信號為高時允許計數(shù)，為低暫停計數(shù)，重新為高時，接著當前計數(shù)值繼續(xù)計數(shù)計數(shù)期間給計數(shù)器重裝新值，在寫入新值后重新開始計數(shù)122.方式1：可編程單穩(wěn)脈沖

（N×時鐘周期的單穩(wěn)負脈沖）①②⑤④⑥①設定工作方式②設定計數(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)結束GATEOUTCLK

031244方式1WR計數(shù)過程中寫入新的計數(shù)值，不影響當前計數(shù)；若再次由觸發(fā)啟動，則按照新值開始計數(shù)。計數(shù)過程結束前，再次觸發(fā)，則計數(shù)器重新裝入計數(shù)值，從頭開始計數(shù)輸出信號變?yōu)楦?33.方式2：頻率發(fā)生器（分頻器）03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR計數(shù)器減為1時，變?yōu)榈停?jīng)過一個，回復為高，且計數(shù)器重新開始計數(shù)計數(shù)過程中裝入新值，將不影響現(xiàn)行計數(shù)；但從下個周期開始按新的計數(shù)值計數(shù)為低電平將停止計數(shù)，并使輸出為高。為高電平，計數(shù)器將重新裝入預置計數(shù)值，開始計數(shù)。這樣。能用硬件對計數(shù)器進行同步144.方式3：方波發(fā)生器03124GATEOUTCLK

4方式3031240312403124WR計數(shù)值為偶數(shù)時，前一半輸出為高電平，后一半輸出為低電平。如果計數(shù)值為奇數(shù)，前一半比后一半多一個時鐘脈沖的高電平，隨后輸出為低155.方式4：軟件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式42233310WR這種計數(shù)是一次性的計數(shù)過程中重新裝入新值，將不影響當前計數(shù)。為低禁止計數(shù)，變?yōu)楦邉t計數(shù)器重新裝入計數(shù)初值，開始計數(shù)166.方式5：硬件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式522333110WR計數(shù)過程中重新裝入新值，不影響當前計數(shù)。又有觸發(fā)信號，則計數(shù)器重新裝入計數(shù)初值，從頭開始計數(shù)17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)初值只是寫入了預置寄存器，之后到來的第一個輸入脈沖（需先由低電平變高，再由高變低）才將預置寄存器的初值送到減1計數(shù)器。從第二個信號的下降沿，計數(shù)器才真正開始減1計數(shù)。出處：教材第217頁第15行實驗：計數(shù)開始的時刻9.1.38253/8254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8254新增讀回命令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～0000H是最大值，代表65536選擇十進制（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，應該將當前計數(shù)值先行鎖存，然后讀?。合蚩刂谱值刂罚航o8253寫入鎖存命令從計數(shù)器地址：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,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43 ；寫入方式控制字,0 ；計數(shù)值為040 ；寫入低字節(jié)計數(shù)值40 ；寫入高字節(jié)計數(shù)值計數(shù)開始的時刻需要注意：處理器寫入8253的計數(shù)初值只是寫入了預置寄存器，之后到來的第一個輸入脈沖（需先由低電平變高，再由高變低）才將預置寄存器的初值送到減1計數(shù)器。從第二個信號的下降沿，計數(shù)器才真正開始減1計數(shù)。8253/8254的地址01000010010101001011001000010100110功能對計數(shù)器0設置計數(shù)初值CSRDA1A0WR對計數(shù)器1設置計數(shù)初值對計數(shù)器2設置計數(shù)初值設置控制字從計數(shù)器0讀出計數(shù)值從計數(shù)器1讀出計數(shù)值從計數(shù)器2讀出計數(shù)值8253的控制字編程；某個8253的計數(shù)器0、1、2端口和控制端口地址依次是40H～43H；設置其中計數(shù)器0為方式0，采用二進制計數(shù)，先低后高寫入計數(shù)值

,30h方式控制字：30H＝00110000B43寫入控制端口：43H8253的計數(shù)初值編程；某個8253的計數(shù)器0、1、2端口和控制端口地址依次是40H～43H；設置計數(shù)器0采用二進制計數(shù)，寫入計數(shù)初值：1024（＝400H）,1024 ；計數(shù)初值：1024（＝400H） ；寫入計數(shù)器0地址：40H40 ；寫入低字節(jié)計數(shù)初值

40 ；寫入高字節(jié)計數(shù)初值

4.8254的讀回命令8254比8253多了讀回命令，可以令3個通道的計數(shù)值和狀態(tài)鎖存，向返回一個狀態(tài)字讀回命令寫入控制端口，狀態(tài)字和計數(shù)值都通過計數(shù)器端口讀取299.28253在系列機上的應用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/CCS9.2.1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定時中斷 ,36h ;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 43 ;寫入方式控制字 ,0 ;計數(shù)值為0 40 ;寫入低字節(jié)計數(shù)值 40 ;寫入高字節(jié)計數(shù)值8253初始化計數(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1.19318÷65536＝18.206的方波門控為常啟狀態(tài)，這個方波信號不斷產(chǎn)生0端接8259A的0，用作中斷請求信號每秒產(chǎn)生18.206次中斷請求，或說每隔55（54.925493）申請一次中斷系統(tǒng)利用計數(shù)器0的這個特點，通過08號中斷服務程序?qū)崿F(xiàn)了日時鐘計時功能計數(shù)器1：定時刷新需要重復不斷提出刷新請求門控總為高，選擇方式2或32內(nèi)刷新128次，即15.6s刷新一次計數(shù)初值為18定時刷新 ,54h ;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 43 ;寫入方式控制字 ,18 ;計數(shù)初值為18 41 ;寫入計數(shù)值8253初始化9.2.2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0和1同時為高電平，揚聲器才能發(fā)出預先設定頻率的聲音頻率設置

,0b6h 43 ;寫入控制字

42 ;寫入低8位計數(shù)值

42 ;寫入高8位計數(shù)值

揚聲器控制揚聲器開

,61h ,03h 1D0＝10＝11B，其他位不變 61

揚聲器控制揚聲器關

,61h ,0 1D0＝10＝00B，其他位不變 61

揚聲器控制主程序 ;數(shù)據(jù)段 1193180/600 ;代碼段

;設置揚聲器音調(diào) ;打開揚聲器聲音 ,1 ;等待按鍵 21h ;關閉揚聲器聲音揚聲器控制9.2.3可編程硬件延時利用日時鐘每隔55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55，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1（976s）日時鐘 ;延時開始 ,0 1 ,90 ;加5秒（5×18＝90） ;期望值送: 1 ;再讀日時鐘 ;與期望值比較 ;不等，則循環(huán) …… ;相等，延時結束可編程硬件延時實時時鐘 ;延時開始 ,0 ,1952 ;延時1.952＝2×976s ,86h 15h ;功能調(diào)用返回時，定時時間到可編程硬件延時9.3擴充定時計數(shù)器的應用例題9.2利用擴充定時計數(shù)器對外部事件的計數(shù)例題9.3為轉換電路提供可編程的采樣信號例9.2A0A1———A0—A1外部事件產(chǎn)生源8253OUT0GATE0CLK0200～207HIRQD0～D7D0～D7譯碼電路AENA3～A9+5VCSIORIOWRDWR初始化程序段 ,203h ;設置方式控制字 ,10h

,200h ;設置計數(shù)初值 ,64h ;計數(shù)初值為100

例9.2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)例9.3為轉換電路提供可編程的采樣信號8253OUT0GATE0CLK0OUT1GATE1CLK1OUT2GATE2CLK2啟動轉換時鐘源頻率F+5V計數(shù)值MNLA0A1A1A2200H～207HCS初始化計數(shù)器0 ,14h ,206h

0 ,200h

例9.3初始化計數(shù)器1 ,52h ,206h

1 ,202h

例9.3初始化計數(shù)器2 ,96h ,206h

2 ,204h

例9.3第9章教學要求1.掌握8253引腳，尤其是、、引腳的功能2