第10章 可编程定时/计数器芯片 n10.1 定时/计数器的概念 n10.2 Intel 8253可编程定时/计数器 n10.3 Intel 8253控制字和工作方式n10.4 Intel 8253编程 开开 始始可编程定时计数器芯10.1 定时/计数器的概念 n实现定时和计数有两种方法：硬件定时和软件定时。1软件定时 软件定时是利用CPU每执行一条指令都需要几个固定的指令周期的原理，运用软件编程的方式进行定时。 2硬件定时 （1）简单硬件定时 通过数字电路来实现定时，通常是使用单稳延时电路。 （2）可编程定时 目前在控制系统中，通常采用可编程定时/计数芯片来实现延时。 返回本章首页返回本章首页可编程定时计数器芯10.2 Intel 8253可编程定时/计数器 n10.2.1 Intel 8253的内部结构 n10.2.2 Intel 8253的功能 返回本章首页返回本章首页可编程定时计数器芯10.2.1 Intel 8253的内部结构 n8253是一种24引脚的双列直插式芯片，其中13条用于与CPU的连接，另外9条分配给3个独立的16位定时/计数器（也称为三个独立通道）用于与外设的连接。如图10-1所示。 图10-1 8253的引脚配置可编程定时计数器芯1与CPU相连的信号线n（1）数据总线D0D7；（2）写输入信号；n（3）读输入信号；（4）片选信号n（5）片内寄存器地址输入信号A0、A1可编程定时计数器芯2计数器与外设相连的信号线计数器与外设相连的信号线每个计数器均有三条信号线与外设相连，它们分别是：（1）计数输入时钟信号CLKCLK （2）计数器输出信号OUT（3）选通信号（门控输入）GATE返回本节返回本节可编程定时计数器芯10.2.2 Intel 8253的功能 n8253的主要功能有：n（1）每个计数器有六种工作方式；n（2）计数脉冲可以是系统脉冲，也可以是外部事件；n（3）计数时可以使用二进制，也可以使用BCD码；n（4）触发方式可以是软件触发，也可以是硬件触发；n（5）最大计数范围可达065535；n（6）所有的输入输出与TTL兼容。 可编程定时计数器芯13个独立的16位计数器每个计数器内部都有一个8位的控制寄存器、一个16位的计数初值寄存器CR、一个16位的计数执行部件CE和一个16位的输出锁存器OL组成。初始化时，首先向计数初值寄存器CR写入计数初值，然后送入计数执行部件CE。 计数执行部件CE实际上是一个16位的减1计数器，当减至0时，输出端输出相应信号表示计数结束。 输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，若要获取计数初值，则从计数初值寄存器中直接读出。CR、CE和输出锁存器OL均为16位寄存器,也可以用作8位寄存器,这样在8位数据总线的情况下8253仍然可以使用。 8253逻辑结构如图所示，内部有六个模块，分别是： 13个独立的16位计数器2控制字寄存器3读/写逻辑4数据总线缓冲器可编程定时计数器芯2控制字寄存器此寄存器用来保存来自CPU送入的控制字。控制字将决定计数器的工作方式、计数形式及输出方式，也能决定应如何装入计数器初值。8253的3个控制字寄存器只占用一个地址号，根据控制字中最高二位来指定当前的控制字是发给哪一个计数器的。控制字寄存器只能写入，不能读取。 3读/写逻辑读/写逻辑的任务是接收来自CPU的控制信号，完成对8253各计数寄存器的读/写操作。 4数据总线缓冲器这是一个双向、三态8位缓冲器，它用于8253和系统数据总线连接。 返回本节返回本节可编程定时计数器芯10.3 Intel 8253控制字和工作方式n10.3.1 Intel 8253的控制字 n10.3.2 Intel 8253的工作方式 返回本章首页返回本章首页可编程定时计数器芯10.3.1 Intel 8253的控制字的控制字n18253的端口地址CSA1A0端口地址(符号) PC/XT使用的地址 扩展板使用的地址 功能 000COUNT0 40H304H选中计数器0 001COUNT1 41H305H选中计数器1010COUNT2 42H306H选中计数器2 011COUNT3 43H307H选中控制寄存器 100器件未选中 可编程定时计数器芯28253的编程控制字（1）SC1SC0（D7D6）用于选择计数器。（2）M2M0（D3D1）用于选择计数器的工作方式。（3）RL1RL0（D5D4）用于控制计数器读/写的字节数（1或2字节）以及读/写高低字节的顺序。（4）BCD（D0）用于指定计数器的码制，是按二进制还是按BCD码进行计数。可编程定时计数器芯38253的读操作方法有两种：（1）读之前先停止计数在读数之前，先使计数器停止工作，然后读数，目前一般不会使用这种方法。（2）读之前先送计数值锁存命令这是常用的方法。在计数过程中，CPU读取计数值时，读取的高低字节可能不是同一时刻的值，为了防止CPU读到这种无效值，CPU进行计数值读取时必须锁存。 当CPU向8253写入一个合适的控制值（即RL1RL0=00）时，OLH和OLL锁存CE中的当前计数值，然后跟随计数执行部件CE变化，直到允许锁存供CPU读取当前计数值时才停止。CPU读取之后又跟随CE变化。 返回本节返回本节可编程定时计数器芯10.3.2 Intel 8253的工作方式 n8253作为一个可编程的芯片，可以用6种方式工作，但不论使用哪种方式工作，都要遵守下面几条基本规则： （1）控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态（高电平或低电平）；（2）初始值写入之后，要经过一个时钟的上升沿和下降沿，计数执行部件才开始计数；（3）通常，在时钟脉冲CLK的上升沿，选通信号GATE被采样。 （4）在时钟脉冲的下降沿，计数器进行减1计数。0是计数器所能容纳的最大初始值（模16时，二进制的0相当于216；模10000时，BCD码的0相当于10000）。可编程定时计数器芯 (MODE 0) CLOCKWRn#OUTPUT(中断）中断）43210n=4WRm#OUTPUT(中断）中断）GATE m=4543210方式方式0 0：减：减1 1计数到计数到0 0时发中断请求时发中断请求 可编程定时计数器芯WRn#GATE(TRIGGER)43210OUTPUT34210 (MODE 1) CLOCKGATE(TRIGGER)OUTPUT234方式方式1 1：可编程单脉冲输出：可编程单脉冲输出可编程定时计数器芯WRn#4321 0(3)OUTPUTGATE(RESET)OUTPUT(MODE 2) CLOCKn=4n=3 0(4)3212100(3)3210(3)210(3)210方式方式2 2：周期性时间间隔计时器（频率发生器）：周期性时间间隔计时器（频率发生器） 可编程定时计数器芯422 1 0(4)OUTPUT n=4GATE(RESET)OUTPUT n=4n=4n=3 0(4)2103210(4)21 331(MODE 3) CLOCKOUTPUT n=53210(5)43210(5)430(5)430方式方式3 3：方波发生器：方波发生器可编程定时计数器芯(MODE 4) CLOCKWRn#WRn#n=4n=4OUTPUTOUTPUTn=4n=40 01 12 23 34 44 44 43 32 21 10 0LOADnLOADn GATEGATEOUTPUTOUTPUT方式方式4 4：软件触发选通：软件触发选通可编程定时计数器芯(MODE 5) CLOCKOUTPUT(n=4)OUTPUT(n=4)0 01 12 23 34 44 43 32 21 10 0GATEGATE GATEGATEOUTPUTOUTPUT4 43 3方式方式5 5：硬件触发选通：硬件触发选通返回本节返回本节可编程定时计数器芯10.4 Intel 8253编程 8253的控制寄存器和3个计数器具有独立的编程地址，并且根据控制字的内容可以确定所要操作的寄存器，因此8253的编程比较灵活。在编程时，只有两条规定必须严格遵守：（1）对计数器设置初值之前必须先写好控制字；（2）设置初始值时，要符合控制字的格式。编程的命令有两类，一类是读出命令，用于读取计数器当前的值；一类是写入命令，用于设置控制字、初始值和锁存。 返回本章首页返回本章首页可编程定时计数器芯1，8253初始化编程写入控制字。端口地址为8253端口始地址3，由D7和D6位的组合区分使用哪一个计数器。写入计数初值。根据控制字中读写指示位D5（RW1），D4（RW0）的编码决定，若规定只写低8位，则高8位自动置0；若规定写16位，则先写低8位，后写高8位。可编程定时计数器芯例1：置计数器0在工作方式3,按二进制计数,计数初值200H。解：确定方式控制字为36H，实现程序如下：MOVAL，36HMOVDX，CtrlPortOUTDX, AL ;方式方式控制字为36H送端口MOVDX, Port0MOVAL, 00H;计数初值的低8位OUTDX,ALMOVAL,02H;计数初值的高8位OUTDX,AL2，8253初始化编程举例SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD00001111可编程定时计数器芯3，8253编程应用举例例2：在一个实际的数据采集系统中，要求每5秒采一个数，现场的主时钟的振荡频率为2.5MHz。解：若外部时钟为2.5MHz，则计数次数(计数初值)为5/(1/2.5*106)=1.25*107一个计数器最大的计数次数为65536，所以必须采用二次计数器。用计数器0的输出OUT0 接计数器1的输入时钟CLK1。若计数器0的计数初值为50000；则OUT0的输出脉冲频率为着(2.5*106)/(5*104)=50Hz。即周期为0.02s。为了每5秒产生一个脉冲输出，计数器1为分频器(方式2)，计数次数为5s/0.02=250经以上分析，总结如下：可编程定时计数器芯计数器0:方式3,输出50Hz脉冲, 控制字36H , 计数初值C350H计数器1:方式2,分频, 控制字54H ,计数初值FAH程序如下：MOVAL,36HMOVDX,CtrPortOUTDX,AL;写计数器0 方式3 控制字MOVDX,Port0MOVAL,50HOUTDX,AL；送低8位计数器值MOVAL,0C3HOUTDX,AL；送高8位计数器值MOVAL,54HMOVDX,CtrPortOUTDX,AL；写计数器1 方式2 控制字MOVAL,0FAHOUTPort1,AL；送计数器1 初值返回本节返回本节可编程定时计数器芯Thank you very much !本章到此结束，谢谢您的光临！可编程定时计数器芯