微机原理及其应用第6章课件

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1、 第6章计数计数/ /定时技术定时技术 定时与计数技术及应用定时与计数技术及应用 定时定时/计数器计数器 8253 了解定时了解定时/ /计数技术的应用情况计数技术的应用情况 掌握掌握8253的连接与编程的连接与编程 熟习熟习8253的工作方式的工作方式6.1 概概 述述 1. 软件定时软件定时2.2.不可编程的硬件定时不可编程的硬件定时 采用数字电路中的采用数字电路中的分频器分频器将系统时钟将系统时钟进行适当的分频产生需要的定时信号；进行适当的分频产生需要的定时信号； 也可以采用也可以采用单稳单稳电路或简易电路或简易定时电路定时电路（如常用的（如常用的555555定时器）由外接定时器）由外接

2、RCRC电路控电路控制定时时间。制定时时间。 定时范围定时范围不易不易由程序来由程序来改变改变和和控制控制，使用不甚方便，而且定时使用不甚方便，而且定时精度精度也不高。也不高。 3.3.可编程的定时可编程的定时 6.2 Intel 8253可编程定时器可编程定时器/计数器计数器6.2.1 8253的基本功能和内部结构的基本功能和内部结构1. 8253 PIT1. 8253 PIT的基本功能的基本功能2. 82532. 8253的内部结构的内部结构图6.1 8253的内部结构示意图 决定三个计数器和控制字寄存器中哪一个能进行工决定三个计数器和控制字寄存器中哪一个能进行工作，并控制内部总线上数据传

3、送的方向。作，并控制内部总线上数据传送的方向。 接收从接收从CPU来的来的控制字控制字， 并由控制字的并由控制字的D7、D6位的编码决定该控制字位的编码决定该控制字写入写入哪个哪个计数器的控制寄存器，计数器的控制寄存器， 控制寄存器只能写入，控制寄存器只能写入，不能读出不能读出。 8253所能实现的定时时间，取决于计数脉冲的所能实现的定时时间，取决于计数脉冲的频率频率和计数器的和计数器的初值初值，即：，即： 定时时间定时时间=时钟脉冲周期时钟脉冲周期Tc预置的计数初值预置的计数初值n。 外部输入到外部输入到CLK引脚上的时钟脉冲频率不能大于引脚上的时钟脉冲频率不能大于2MHz图6.2 计数器内

4、部逻辑图控制单元初值寄存器减1计数器输出锁存器内 部 总 线CLKGATEOUT控制单元初值寄存器减1计数器输出锁存器内 部 总 线CLK6.2.2 8253的引脚信号的引脚信号图6.3 8253PIT管脚图8 7 6 5 4 3 2 122 23 2019 21911 1015 14 13 18 16 17CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0D1D2D3 D4 D5 D6D7 A1A0VCCGNDWRRDCS图8-38253的引脚信号24 128 7 6 5 4 3 2 122 23 2019 21911 1015 14 13 18 16 17C

5、LK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D0D1D2D3 D4 D5 D6D7 A1A0VCCGNDWRRDCS图8-38253的引脚信号24 121. 1. 与与CPU的接口信号的接口信号00110011 2. 2. 与与外部设备外部设备的接口信号的接口信号6.2.3 8253的控制字与初始化编程的控制字与初始化编程1. 82531. 8253的控制字的控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0计数器 读/写格式 工作方式 数制0 二进制1 二 十进制（BCD）000 方式0001 方式110方式211方式3100 方式4101 方式500 计

6、数器锁存命令10 只读/写高8位01 只读/写低8位11 首先写低8位 然后写高8位00 选择计数器001选择计数器110选择计数器211非法选择图图6.4 8253控制字格式控制字格式(1) 计数器选择（D7D6）控制字的最高两位决定这个控制字是哪一个计数器的控制字。（2）读/写格式（D5D4） 00 计数器锁存命令，则把当前计数值锁存 10 只读/写高8位，低8位就自动为0 01 只读/写低8位，高8位自动置0； 11 先读/写低8位，后读/写高8位 （3）工作方式（D3D2 D1） 8253的每个计数器可以有6种不同的工作方式，由这3位决定选择其中的一种。（4）数制选择（D0） 8253

7、的每个通道都有两种计数制：二进制和二十进制（BCD码）计数，由D0位决定。 选择二进制时（D0=0） ，写入初值的范围为0000HFFFFH，其中0000H是最大值，代表65536 选择二十进制时，写入初值范围为00009999，其中0000代表最大值10000。2. 82532. 8253的初始化编程的初始化编程 在某微机系统中，在某微机系统中，8253的的3个计数器的端口地址分别为个计数器的端口地址分别为3F0H、3F2H和和3F4H，控制字寄存器的端口地址为控制字寄存器的端口地址为3F6H，要求要求8253的通道的通道0工作于方式工作于方式3，BCD计数，并已知对它写入计数，并已知对它写

8、入的计数初值的计数初值n=1234（十进制数）十进制数）, ,则初始化程序为：则初始化程序为： MOVAL,B； 控 制 字 ： 选 择 通 道； 控 制 字 ： 选 择 通 道 0 ， 先 读， 先 读 / 写 低 字 节 ，写 低 字 节 ，； 后高字节，方式后高字节，方式3，BCD计数计数MOVDX,3F6H；指向控制口；指向控制口OUTDX,AL；送控制字；送控制字MOVAL,34H；计数值低字节；计数值低字节,代表代表0011 0100 BCDMOVDX,3F0H；指向计数器；指向计数器0端口端口OUTDX,AL；写入低字节；写入低字节MOVAL,12H；计数值高字节；计数值高字节,

9、代表代表0001 0010 BCDOUTDX,AL；写入高字节；写入高字节6.2.4 8253的工作方式的工作方式方式方式0计数结束中断方式计数结束中断方式 (Interrupt on Terminal Count)CW = 10LSB = 4WRCLKGATEOUT43210FFa. 方式0 正常计数CW = 10LSB = 4WRCLKGATEOUT43210FFa. 方式0 正常计数CW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT322210FFCW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT322210FFCW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT32121FF0C.

10、 方式0 计数过程中改变计数值LSB = 2CW = 10LSB = 3WRCLKGATEOUT32121FF0C. 方式0 计数过程中改变计数值LSB = 22. 方式方式1 可编程的单稳态触发器可编程的单稳态触发器 (Programmable One Short) LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FF32CW = 12LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FF32CW = 12LSB = 3WRCLK321321CW = 12 0GATEOUTLSB = 2WRCLKGATEOUT4210FF3FECW = 12LSB=4LSB = 2WRCLKGATEOUT4210

11、FF3FECW = 12LSB=43. 方式方式2 比率发生器、分频器比率发生器、分频器 (Rate Generator)方式2用门控信号达到同步计数的目的，波形图如图6.7(a)、(b)、(c)、(d)所示。CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT3213213a. 方式2 正常计数CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT3213213a. 方式2 正常计数1CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT322323b. 方式2 GATE信号的作用1CW = 14LSB = 3WRCLKGATEOUT322323b. 方式2 GATE信号的作用4CW = 14L

12、SB =5 WRCLKGATEOUT3214534CW = 14LSB = 4 LSB =5 WRCLKGATEOUT3214534. 方式方式3 方波发生器方波发生器 (Square Wave Generator)方式3的工作过程同方式2，只是输出的脉宽不同，波形如图6.8(a)、(b)、(c)、(d)所示。32143CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT42143a. 方式3 计数值为偶数时的波形32143CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT42143a. 方式3 计数值为偶数时的波形3215CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUT214354b.

13、 方式3 计数值为奇数时的波形3215CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUT214354b. 方式3 计数值为奇数时的波形2144CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT214343c.方式3 GATE信号的作用2144CW = 16LSB = 4WRCLKGATEOUT214343c.方式3 GATE信号的作用5 4 3 2 1 4 3CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUTLSB = 4d. 方式3 计数过程中改变计数值5 4 3 2 1 4 3CW = 16LSB = 5WRCLKGATEOUTLSB = 4d. 方式3 计数过程中改变计数值5. 方

14、式方式4 软件触发选通方式软件触发选通方式 (Software Triggered Strobe)GATE门控信号只是用来允许或停止定时操作，定时的执行过程由装入的初值决定，波形图如图6.9(a)、(b)、(c)所示。CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FFa. 方式4 正常计数CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT3210FFa. 方式4 正常计数CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT333210FFb. 方式4 GTAE信号的作用CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT333210FFb. 方式4 GTAE信号的作用CW =

15、18LSB = 3WRCLKGATEOUT321210FFc. 方式4 计数过程中改变计数值LSB = 2CW = 18LSB = 3WRCLKGATEOUT321210FFc. 方式4 计数过程中改变计数值LSB = 26. 方式方式5 硬件触发选通方式硬件触发选通方式 (Hardware Triggered Strobe)方式5为硬件触发选通方式，完全由GATE端引入的触发信号控制定时和计数，波形图如图6.10(a)、(b)、(c)所示。OUTLSB = 3WRCLKGATECW = 1A 3 2 1 0 FF 3OUTb. 方式5 时GATE信号的作用LSB = 3WRCLKGATECW

16、 = 1A3 2 3 2 1 0 FFOUTb. 方式5 时GATE信号的作用LSB = 3WRCLKGATECW = 1A3 2 3 2 1 0 FFc. 方式5 时计数过程中改变计数值3 2 1 0 FF FF 4 3CW = 1ALSB = 3WRCLKGATEOUTLSB = 4c. 方式5 时计数过程中改变计数值3 2 1 0 FF FF 4 3CW = 1ALSB = 3WRCLKGATEOUTLSB = 46.2.5 应用举例应用举例1. 82531. 8253定时功能的应用定时功能的应用 中断请求信号CPU总线OUT0图6.11 8253用于定时中断 由于系统要求由于系统要求每

17、隔每隔100ms定时中断一次，即频率定时中断一次，即频率为为10Hz，可选用，可选用方式方式2来实现。来实现。 每到每到100ms，即计数器减到，即计数器减到1时，输出端时，输出端OUT0输输出一个出一个CLK周期的低电平，向周期的低电平，向CPU申请申请中断，中断， 同时按原设定值同时按原设定值重新重新开始计数，即具有计数值开始计数，即具有计数值自动重装自动重装的功能。的功能。 2. 82532. 8253计数功能的应用计数功能的应用外部事件产生外部事件产生A0A1A3A9译码译码电路电路图6.12 8253用于外部事件的计数 3. 82533. 8253计数通道的级联应用计数通道的级联应用 通道通道1通道通道210秒定时输出秒定时输出图6.13 8253通道的级联