第12章定時(shí)計(jì)數(shù)器

學(xué)習(xí)目標(biāo)的編程結(jié)構(gòu)、工作方式、控制命令字的含義、初始化流程以及應(yīng)用。學(xué)習(xí)重點(diǎn)定時(shí)計(jì)數(shù)器8253的編程結(jié)構(gòu)、工作方式；定時(shí)計(jì)數(shù)器8253的控制命令字的含義與格式、初始化流程；計(jì)算機(jī)的許多應(yīng)用都與時(shí)間有關(guān)，例如實(shí)時(shí)時(shí)鐘、定時(shí)中斷、定時(shí)檢測(cè)、定時(shí)掃描等。因此，微機(jī)系統(tǒng)常常需要為處理機(jī)和外設(shè)提供時(shí)間標(biāo)記，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)。例如，分后產(chǎn)生中斷，以及統(tǒng)計(jì)外部事件發(fā)生的次數(shù)等，這些工作就需要靠定時(shí)/計(jì)數(shù)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。定時(shí)器在工作時(shí)，對(duì)時(shí)間的計(jì)時(shí)有兩種方式：一是正計(jì)時(shí)，將當(dāng)前的時(shí)間定時(shí)加1，直比賽等，就使用這種計(jì)時(shí)方式。通過(guò)傳感器產(chǎn)生一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，由計(jì)數(shù)器記錄脈沖的個(gè)數(shù)，這個(gè)計(jì)數(shù)值就是產(chǎn)量。Hz或采用軟件與硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。時(shí)計(jì)數(shù)器271聯(lián)系起來(lái)，就會(huì)引出頻率的概念。如上述，采集數(shù)據(jù)的次數(shù)，再加上時(shí)間，就會(huì)引出每秒鐘采集多少次，即采樣頻率。由頻率可以引出聲音，頻率高，聲音的音調(diào)高；頻率低，聲音的把音調(diào)的高低和發(fā)聲的長(zhǎng)短巧妙地結(jié)合起來(lái)，便產(chǎn)生了美妙動(dòng)聽的音樂。2、微機(jī)系統(tǒng)定時(shí)的分類微機(jī)系統(tǒng)的定時(shí)，可以分為兩類：內(nèi)部定時(shí)和外部定時(shí)。間的時(shí)間配合。部定時(shí)則由于外設(shè)和被控對(duì)象的任務(wù)不同，功能各異，無(wú)一定模式，因而往往需要用戶自己3、微機(jī)系統(tǒng)的定時(shí)方法法——軟件定時(shí)和硬件定時(shí)。⑴軟件定時(shí)所謂軟件定時(shí)，就是利用CPU內(nèi)部定時(shí)機(jī)構(gòu)，使每執(zhí)行一條指令需要若干個(gè)指令周期的原理，運(yùn)用軟件編程，讓機(jī)器循環(huán)執(zhí)行一段程序，而得到一個(gè)固定的時(shí)間段，就將這段時(shí)可編制如下的子程序段用于軟件定時(shí)。AYMOVBL，64HDECBLJNZDL1在該程序段中，采用減1指令(DEC)實(shí)現(xiàn)減1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值100(64H)預(yù)先設(shè)置在寄存器BL中，各指令的執(zhí)行時(shí)間如程序段中的注釋所示。軟件定時(shí)的時(shí)間可由各指令的可見，軟件定時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)短完全取決于該程序段中指令的執(zhí)行時(shí)間。(如中斷服務(wù)程序)，否則會(huì)引起來(lái)較大的定時(shí)誤差。工作頻率不同而發(fā)生變化，即定時(shí)程序的通用性差。⑵硬件定時(shí)定時(shí)值及定時(shí)范圍可以是固定的，也可以是可編程的。272①集成時(shí)基電路定時(shí)器556時(shí)基電路。這種電路的定時(shí)時(shí)間是由電路外接的電阻、電容的值決定的，一旦選定，定時(shí)時(shí)間就隨之固定。其特點(diǎn)是線路簡(jiǎn)單，功能靈活，但定時(shí)精度較差。②固定的硬件定時(shí)器圍是固定的，不能由軟件來(lái)控制和改變。其特點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，定時(shí)精度高，但靈活性較差。當(dāng)設(shè)定時(shí)時(shí)間到時(shí)，由定時(shí)電路產(chǎn)生時(shí)結(jié)束信號(hào)，指示定時(shí)時(shí)間已到。③可編程定時(shí)器只是工作的最高計(jì)數(shù)頻率有所差異。(計(jì)數(shù)通道)，每個(gè)計(jì)數(shù)器都有自己的時(shí)鐘數(shù)用，也可譯碼器的輸出。⑤A1、A0：地址信號(hào)。連接系統(tǒng)地址總線，用來(lái)選擇.2.101WR0A10A00操作時(shí)計(jì)數(shù)器273001001010100101100100001010011000111————011××————1××××禁止三態(tài)————⑥CLK：計(jì)數(shù)器時(shí)鐘信號(hào)，輸入。3個(gè)計(jì)數(shù)器各有一個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘輸入信號(hào)，分別為⑦GATE：計(jì)數(shù)器門控選通信號(hào)，輸入。3個(gè)計(jì)數(shù)器各有一個(gè)自己的門控信號(hào)，分別為定時(shí)已到或計(jì)數(shù)結(jié)束或處于某種計(jì)數(shù)狀態(tài)等。接口部分和用于定時(shí)計(jì)數(shù)的電路部分。向計(jì)數(shù)寄存器裝入初值；讀出計(jì)數(shù)器的初值或當(dāng)前值。個(gè)獨(dú)立的、功能結(jié)工作方式達(dá)到計(jì)數(shù)或定時(shí)作用。計(jì)數(shù)器含有一個(gè)計(jì)數(shù)初值寄存器，用于存放計(jì)數(shù)初值(定時(shí)常數(shù)、分頻系數(shù))，其長(zhǎng)度 2748253可用程序設(shè)置成多達(dá)6種工作方式，并可按二進(jìn)制或十進(jìn)制計(jì)數(shù)，能用作方波頻率發(fā)生器、分頻器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘事件計(jì)數(shù)器以及程控單脈沖發(fā)生器等。8253芯片能提供6種工作方式，但在使用該芯片實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)工作前，必須編程設(shè)任何一個(gè)計(jì)數(shù)器的工作方式、計(jì)數(shù)值和OUT輸出信號(hào)都是不確定的。之一)，指定計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值的長(zhǎng)度和裝入順序以及計(jì)數(shù)值的編碼類型(BCD碼或二進(jìn)制碼)；二是向已經(jīng)選定的計(jì)數(shù)器按照方式控制字的要求寫入計(jì)數(shù)初值或讀出鎖存寄存器內(nèi)的2、方式控制字的數(shù)據(jù)格式DD51D0MD4MM8253的三個(gè)通道編程時(shí)，就需要向同一個(gè)地址——控制字寄存器地址寫入三個(gè)控制字。CPU向計(jì)數(shù)通道寫入初值或讀取它們的當(dāng)前狀態(tài)時(shí)，必須設(shè)置這兩個(gè)位。③M2，M1，M0——計(jì)數(shù)器工作方式選擇位④BCD——計(jì)數(shù)值編碼類型選擇位 時(shí)計(jì)數(shù)器2758253芯片的控制字寄存器和三個(gè)獨(dú)立通道都有相應(yīng)I/O端口地址，因此，利用OUT和IN指令可方便地對(duì)芯片進(jìn)行讀寫操作。⑴寫操作——計(jì)數(shù)通道的初始化初始化時(shí)必須先寫入方式控制字寄存器，隨后裝入計(jì)數(shù)初值。如下：①用OUT指令設(shè)置方式控制字寄存器，為選擇的通道計(jì)數(shù)器賦以指定的工作方式；MOVMOVAL，0B6H；2號(hào)計(jì)數(shù)器的初始化命令字MOVMOVMOVAL，AH⑵讀操作——讀當(dāng)前計(jì)數(shù)值，才能對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行其他操作。目。的LMOVDXH；8253控制口276MOVAL，40HINAL，DXMOVAH，ALINAL，DXXCHGAH，ALJNEL1…；繼續(xù)執(zhí)行程序8253的三個(gè)計(jì)數(shù)器按照工作方式寄存器中控制字的設(shè)置進(jìn)行工作，可供選擇的工作方1、方式0——低電平輸出(GATE信號(hào)上升沿繼續(xù)計(jì)數(shù))⑴當(dāng)程序?qū)懭敕绞娇刂谱种?，?jì)數(shù)器的輸出端OUT立即變成低電平作為初始電平。E高電平輸出一直保持到該計(jì)數(shù)器裝入新的方式控制字或計(jì)數(shù)值為止。如圖12.2.3中①所示。當(dāng)CLK輸入為一個(gè)恒定的頻率時(shí)，方式0就是一個(gè)典型的可編程定時(shí)器，通過(guò)OUT時(shí)計(jì)數(shù)器277輸出高電平表示定時(shí)時(shí)間到。MOVMOVAL，50H；1號(hào)計(jì)數(shù)器的初始化命令字，方式0，只讀/寫低字節(jié)，二進(jìn)制MOVMOVAL，14H2、方式1——低電平輸出(GATE信號(hào)上升沿重新計(jì)數(shù))用下開始計(jì)數(shù)，輸出端OUT產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)，負(fù)脈沖的寬度可由計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值和⑴當(dāng)程序?qū)懭敕绞娇刂谱种?，?jì)數(shù)器的輸出端OUT立即變成高電平作為初始電平。在向計(jì)數(shù)器寫入計(jì)數(shù)初值后，輸出端OUT仍保持為高電平，計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)。只有當(dāng)ECLKOUT278⑴當(dāng)程序?qū)懭敕绞娇刂谱种?，?jì)數(shù)器的輸出端OUT立即變成高電平作為初始電平。GATE計(jì)數(shù)器就立即對(duì)輸入時(shí)鐘CLK計(jì)數(shù)，在計(jì)前的計(jì)數(shù)結(jié)束回零后并且輸出一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖之后，才會(huì)按照新寫入得計(jì)數(shù)初值開平的時(shí)間是一個(gè)時(shí)鐘周期，從一個(gè)輸出脈沖到一下輸出之間的時(shí)間等于計(jì)數(shù)初值N與時(shí)鐘周期的乘積。時(shí)計(jì)數(shù)器279⑴當(dāng)程序?qū)懭敕绞娇刂谱种?，?jì)數(shù)器的輸出端OUT立即變成高電平作為初始電平。GATE計(jì)數(shù)器就立即對(duì)輸入時(shí)鐘CLK計(jì)數(shù)，在計(jì)高電平，從而完成一個(gè)周期。之后馬上自動(dòng)開始下一個(gè)周期，由此不斷進(jìn)行下去，產(chǎn)生周期5、方式4——單次負(fù)脈沖輸出(軟件觸發(fā))⑴當(dāng)程序?qū)懭敕绞娇刂谱种?，?jì)數(shù)器的輸出端OUT立即變成高電平作為初始電平。GATE計(jì)數(shù)器就立即對(duì)輸入時(shí)鐘CLK計(jì)數(shù)，在計(jì)280前的計(jì)數(shù)結(jié)束回零后并且輸出一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖之后，才會(huì)按照新寫入的計(jì)數(shù)初值開⑶在計(jì)數(shù)過(guò)程中，若GATE變低則計(jì)數(shù)器停止工作。當(dāng)GATE恢復(fù)高電平后，計(jì)數(shù)會(huì)6、方式5——單次負(fù)脈沖輸出(硬件觸發(fā))⑴當(dāng)程序?qū)懭敕绞娇刂谱种?，?jì)數(shù)器的輸出端OUT立即變成高電平作為初始電平。在向計(jì)數(shù)器寫入計(jì)數(shù)初值后，輸出端OUT仍保持為高電平，計(jì)數(shù)器并不開始計(jì)數(shù)。只有當(dāng)?shù)挠?jì)數(shù)結(jié)束回零輸出一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖之后，在門控信號(hào)再次出現(xiàn)上升沿以后，才會(huì)，，使三個(gè)通道工作于相同或不同工作方式。器儀表、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、交通管理時(shí)計(jì)數(shù)器281動(dòng)的控制，交通燈開啟和關(guān)閉的定時(shí)等等。下面就計(jì)數(shù)、定時(shí)和在系統(tǒng)中的應(yīng)用分別介紹。8253可以用于各種需要進(jìn)行計(jì)數(shù)的場(chǎng)合。假設(shè)一個(gè)自動(dòng)化工廠需要統(tǒng)計(jì)在流水線上所A+5V+5VTEDTEDDD0RA82538253 M/IOA9-A0D成高電平。待工件通過(guò)后，CLK1端又回到低電平。這樣，每通過(guò)一個(gè)工件，就從CLK1端53的計(jì)數(shù)功能對(duì)此脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，就可以統(tǒng)計(jì)出工件的個(gè)數(shù)來(lái)。成滿足計(jì)數(shù)電路要求的TTL電平信號(hào)。2.初始化編程次中斷請(qǐng)求，表示計(jì)滿了500個(gè)數(shù)，在中斷服務(wù)程序中使工件總數(shù)加上500。中斷服務(wù)程序MOVMOVAL，99H；計(jì)數(shù)值低字節(jié)送計(jì)數(shù)器1MOVAL，04H 282OUT的時(shí)AARRDD7-D0GATE2 CLK2 OUT1GATE1 CLK1 OUT0GATE0CLK0GCBA〇MOVMOVMOVMOV； 283XALMOVMOVMOVAL，10與地址總線相應(yīng)的對(duì)應(yīng)端相連，片選信號(hào)與I/O譯碼器的輸出信號(hào)T/CCS相連，地址在z門的用途，下面分別介紹它們列方波，其頻率為AAADDQCQKK揚(yáng)聲器CLK0CLK18255PB1CLK2MOVAL，0 計(jì)數(shù)器預(yù)置的初值為18，這樣在輸出端OUT1可以得到序列負(fù)脈沖，其頻率為Q向DMA控制器提出一次DMA請(qǐng)求，由DMA控制器實(shí)施對(duì)動(dòng)態(tài)RAM刷新操作。MOVAL，18AMOVMOVINAL，61HMOVMOV分析：計(jì)數(shù)初值的確定。長(zhǎng)/短音的控制。設(shè)置一個(gè)延時(shí)常數(shù)寄存器(如BL)，改變寄存器的內(nèi)容，就可以改變延時(shí)時(shí)間。該寄存器的內(nèi)容就是調(diào)用延時(shí)子程序的入口參數(shù)。 285MOVAX，1983INAL，61HANDAL，0FCHOUT61H，ALINT21HCMPAL，0AITMOVINTMOVINTAH，0BHAL，0UEAH，08HAL，1BHQUITQUIT：INAL，61HANDAL，0FCHUTHAL 286L：LOOPLDECBLJZNL本章小結(jié)際上就是計(jì)時(shí)；當(dāng)它對(duì)外部事件(即外設(shè))送的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，它便是計(jì)數(shù)器。脈沖；頻率發(fā)生器；方波發(fā)生器等。不僅如此，這些功能還可有多種觸發(fā)方式，這更加有利時(shí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。什么功能？12.8試比較硬件定時(shí)與軟件定時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)。敏而好學(xué)，不恥下問——孔子 287業(yè)精于勤，荒于嬉；行成于思，毀于隨——韓愈興于《詩(shī)》，立于禮，成于樂——孔子己所不欲，勿施于人——孔子讀書破萬(wàn)卷，下筆如有神——杜甫讀書有三到，謂心到，眼到，口到——朱熹立身以立學(xué)為先，立學(xué)以讀書為本——?dú)W陽(yáng)修讀萬(wàn)卷書，行萬(wàn)里路——?jiǎng)⒁秃诎l(fā)不知勤學(xué)早，白首方悔讀書遲——顏真卿書卷多情似故人，晨昏憂樂每相