微机原理课件第十章.ppt
2023/10/1,1,第10章 计数器/定时器接口芯片8253实现定时计数功能的常用方法可归纳为以下三种：（1）软件定时（2）纯硬件定时（3）可编程定时器,2023/10/1,2,10.1 可编程计数器定时器的基本工作原理10.1.1 基本功能以8253芯片为例来说明其基本功能，大致可概括为以下五点：1）3个计数器：每个8253芯片上有3个独立的16位计数通道。2）210MHz的计数频率：每个计数器的计数频率范围为0 2MHz，其改进型82542的计数频率范围为010MHz。3）2种数制计数：每个计数器都可以按照二进制或十进制计 数。4）6种工作方式：每个计数通道都有6种工作方式，可由程序 设置或改变。5）与TTL兼容：所有输入/输出引脚都与TTL兼容。,2023/10/1,3,基本工作原理,图10.1计数器定时器的基本原理图,2023/10/1,4,1、控制寄存器 控制寄存器是从数据总线缓冲器中接收控制字，以确定计数器的操作方式。2、初始值寄存器用来存放计数器所需要的初始值。3、计数输出寄存器用来存放计数器中的内容，可由CPU读出。4、状态寄存器提供计数器定时器当前所处的状态，这些状态有利于了解计数器定时器某时刻的内部情况。5、计数器计数器实际是一个具有减“1”功能的减法器。,2023/10/1,5,计数器对外有三个重要信号，现说明如下：（1）OUT信号（2）CLK信号 CLK是一个输入信号，它决定了计数速率。定时器所能实现的定时时间取决于计数脉冲的频率和计数器的初值，即：定时时间时钟脉冲周期*预置的计数初值（3）GATE信号 GATE是一个门控输入信号。,2023/10/1,6,10.2 8253的内部结构及引脚,图10.2 8253的内部结构及引脚图,2023/10/1,7,(1)数据总线缓冲器(2)读/写逻辑电路各控制信号及作用如下：A1和A0：端口选择信号。RD：读信号，低电平有效。WR：写信号，低电平有效。CS：片选信号，低电平有效。,2023/10/1,8,表10-1 8253输入信号与各功能的对应关系,2023/10/1,9,(3)计数器(4)控制寄存器,图10.38253计数器结构图,2023/10/1,10,10.3 8253的控制字,图10.4 8253的控制字,2023/10/1,11,1、计数方式的设定8253有两种计数方式：二进制计数和BCD码计数。选择数制采用控 制字的D0位来设定。2、工作方式的设定8253有6种工作方式：方式0方式5。3、读写格式的设定 8253有4种写入计数初值格式或读计数值格式的设定，选择读写格式采用控制字的D5、D4位来设定。4、计数器通道的选择,2023/10/1,12,10.4 8253的工作方式10.4.1 8253的6种工作方式1、方式0计数结束中断方式计数结束中断方式必须注意以下几点：,图10.5 方式0波形图,2023/10/1,13,（1）OUT信号 控制字写入后，OUT变低电平，直到计数器减到0时才变为高电平。OUT输出可以作为计数结束的中断信号。（2）GATE信号 计数器受GATE信号控制，当GATE0时，停止计数器的计数操作；当GATE1时，计数器继续计数。（3）初始值 一是每次装入初始值后计数器只计数一遍。二是计数过程中可重新装入计数初值。另外，若设置初值为N，则输出信号OUT是在N+1个CLK脉冲之后才变高的。,2023/10/1,14,2、方式1可编程单稳触发器可编程单稳触发器方式必须注意以下几点：,图10.6 方式1波形图,2023/10/1,15,（1）OUT信号 控制字写入后，OUT变高电平，CPU写入计数初始值后，计数器并不计数，直到GATE信号后OUT变为低电平。直到计数器减到0时，OUT输出才变为高电平。（2）GATE信号 GATE信号在方式1中起触发信号作用。CPU写入计数值后，计数器必须由GATE信号触发才开始计数。允许GATE信号多次触发，计数过程中，外部可发GATE脉冲进行再触发。（3）初始值 计数过程中，CPU可改写初始值，但计数过程不受影响，计数将按原来的初始值减到0，在GATE信号再次触发后，才会按新的初始值重新开始计数。,2023/10/1,16,3、方式2分频器分频器方式必须注意以下几点：,图10.7 方式2波形图,2023/10/1,17,（1）OUT信号 OUT信号是输入时钟按照计数值N次分频后的一个连续脉冲。此方式可以作为一个脉冲速率发生器或用于产生实时时钟中断。（2）GATE信号 计数器的初始值写入后，只有当GATE引脚为高电平时，计数器才开始递减计数。GATE端每一次由低到高的跳变触发，都将引起一次重新从CR向 CE的装入操作。（3）初始值 计数过程中，CPU可改写初始值，但当前计数过程不受影响，计数将按原来的初始值减到0，OUT输出一个负脉冲，计数器装入新的初始值后重新开始计数。,2023/10/1,18,4、方式3方波发生器方波发生器方式必须注意以下几点：,图10.8 方式3波形图,2023/10/1,19,（1）OUT信号 方式3的OUT信号与方式2的工作类似，输出均为周期性的，但方式3的输出为方波。（2）GATE信号方式3的GATE信号与方式2的作用相同。（3）初始值 当初始值为偶数时，输出方波的占空比一定为50（N2）。当初始值为奇数时，输出方波的高电平占（N1）2个输入时钟周期，低电平占（N1）2个输入时钟周期。计数过程中，CPU可改写初始值，但当前计数周期不受影响，在下一个计数周期就按新的初始值重新开始计数。,2023/10/1,20,5、方式4软件触发选通软件触发选通方式必须注意以下几点：,图10.9 方式4波形图,2023/10/1,21,（1）OUT信号 控制字写入后，OUT变高电平。CPU写入计数初始值后，当GATE信号为高电平时开始计数，直到计数器减到0时，OUT输出一个输入时钟宽度的低电平，然后OUT恢复高电平。（2）GATE信号 当GATE1时，计数器正常工作，当GATE0时，计数器停止减1操作。（3）初始值 计数过程中，CPU可以更改计数初始值，并立即从新初始值开始计数。,2023/10/1,22,6、方式5硬件触发选通硬件触发选通方式必须注意以下几点：,图10.10 方式5波形图,2023/10/1,23,（1）OUT信号 控制字写入后，OUT变高电平，CPU写入计数初始值后，计数器并不立即开始计数，必须由GATE的上升沿触发启动计数。当计数到0时，输出OUT变低电平，经过一个CLK脉冲后，OUT恢复为高，并停止计数。（2）GATE信号 计数过程是由GATE的上升沿“触发”启动计数的。在计数过程中又有GATE上升沿时，则计数器重新从初始值开始计数，但对于输出OUT的状态没有影响。（3）初始值 计数过程中，CPU可以更改计数初始值，在没有GATE信号触发的情况下，不影响计数过程。当计数减到0后，若此时有新的GATE信号触发，则按新的计数值重新开始计数。,2023/10/1,24,10.4.2 8253各工作方式之间的异同点1、各工作方式的共同点（1）当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：高电平或者低电平。（2）初始值写入后，要经过一个时钟上升沿和一个下降沿，计数执行部件才开始工作。（3）在时钟脉冲CLK的上升沿时，门控信号GATE才被采样。2、各工作方式的不同点（1）软件触发启动计数（2）硬件触发启动计数（3）自动装入计数初值（4）门控信号GATE的控制作用,2023/10/1,25,表10-2 GATE信号功能表,2023/10/1,26,10.5 8253的应用举例设要求A/D转换器的采样周期为250ms，采样信号持续时间为1s。试用8253连接硬件电路，并编程实现此功能。,2023/10/1,27,硬件连接图,图10.11 8253作为定时器,2023/10/1,28,具体的程序设计：,设置1：定时器02：定时器13：定时器2,2023/10/1,29,MOV AL，14H；定时器0方式2，2进制 OUT 43H，AL MOV AL，0FAH;定时器0初值250 OUT 40H，AL MOV AL，73H；t1，方式1，16位写10进制 OUT 43H，AL MOV AX，05H;5 OUT 41H，AL MOV AL，AH OUT 41H，AL;0 MOV AL，96H OUT 43H，AL MOV AL，0C8H;200 OUT 42H，AL,
