可编程计数器定时器.ppt
第八章 可编程计数器/定时器8253,8-1 8253简介8-2 8253应用举例,一、8253结构及引脚功能二、8253工作方式三、8253初始化,8-1 8253简介,定时/计数器的作用生产线上统计产品的数目-计数器系统的动态存储器刷新-定时器系统时钟计时-定时器扬声器的频率源-定时器如何定时软件定时，由CPU执行指令序列所花费的时间来构成一定的时间间隔，从而达到定时的目的。优点是节省硬件；缺点是执行程序期间CPU一直被占 用，降低了CPU效率。例如：MOV CX,H HERE:LOOP HERE硬件定时，要用额外的硬件计数/定时器，但可提高CPU的利用率。,一、8253结构及引脚功能1.结构：由四部分组成。,内部总线,（1）数据总线缓冲器这是8253与CPU的数据总线(DD)连接的8位双向三态缓冲器。CPU用输入输出指令对8253进行读写操作时的所有信息都通过这个缓冲器传送。（2）读/写逻辑 这是8253内部操作的控制电路，它从系统控制总线上接收输入信号，然后转换成8253内部操作的各种控制信号。（3）控制字寄存器当地址信号A1和A0都为1时，访问控制字寄存器。控制字寄存器从数据总线上接收CPU送来的控制字，并由控制字的D7、D6两位的编码决定控制字写入哪个通道的控制寄存器中去。由寄存在每个通道内的控制寄存器的内容决定该通道的工作方式，选择计数器是按二进制还是BCD数计数，并确定每个计数器初值的写入顺序。（4）计数器0、计数器1、计数器2这是三个计数器/定时器通道，每一个都由16位的可设置计数初值的减法计数器构成。三个通道的操作是完全独立的。每个通道都有两个输入引脚CLK和GATE以及一个输出引脚OUT。,每个通道（计数器）是16位二进制计数器，每个计数器中有3个寄存器。（1）初值寄存器：初始化时写入该计数器的初始值。（2）减一计数器：初值寄存器写入减一计数器，减1到0为止。（3）计数值锁存器：在计数器工作的过程中，跟随计数值的变化，在接收到CPU发来的读计数值命令时，用以锁存计数值，供CPU读取，读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。,因8253是减计数器，故计数初值越大，则计数减至0所用时间（即定时时间）就越长，但由于8253是先减1，再判是否到0，故最长的定时时间是设置计数初值为0，代表65536。十进制计数时范围是000110000，其中当计数初值寄存器为0000H代表十进制数10000。计数取值范围在二进制计数时是0001H10000H，其中10000H代表65536，在计数初值寄存器中的值是0000H。可以从8253中读出当前计数值，但其读出过程是：先将当前计数初值写入到输出锁存器，然后再从输出锁存器中读出，同时，8253还在不停地进行减计数，虽然输出锁存器中的值不变，但减计数单元却在不断地减计数，因此，从输出锁存器中读出的值并不一定是真正的当前计数值。,2.引脚,3.功能(1)具有三个独立的16位计数通道；(2)每个计数通道可按二进制或二十进制计数；(3)具有计数和定时功能，基于减1计数工作；(4)定时器减为0后，可自动装入定时常数初值，并产生输出信号；(5)每个计数通道有六种工作方式；(6)8253实质上是计数器，但计数器的脉冲输入端如果送定时脉冲就可以做定时器用。作为计数器时减到0之后输出一个信号，此时计数过程结束；作为定时器时，减到0后输出一个信号接着自动装入计数初值并开始下一个周期的计时。,二、初始化在使用8253时都要由CPU对8253写入控制字，以确定8253的工作方式，这个设置过程称为初始化。初始化有两个控制命令字：方式选择控制字和计数常数字。方式选择字写入控制口，计数常数字写入相应通道内。,例1：将计数器2初始化为工作方式3，计数初值为533H，为二进制计数方式，设寄存器地址为40H-43H。控制字：10110110 B6H MOV AL，0B6H；计数器2，先低后高字节 OUT 43H，AL；写命令字 MOV AX，533H；计数初值 OUT 42H，AL；写计数值低位 MOV AL，AH OUT 42H，AL；写计数值高位,例2：8253工作为计数器1，方式3，初值为4020D，设寄存器地址为40H-43H。控制字：01110111 77H MOV AL，77H OUT 43H，AL；写计数器 1 的控制字 MOV AL，20H OUT 41H，AL；写计数器 1 的低 8 位初值 MOV AL，40H OUT 41H，AL；写计数器 1 的高 8 位初值,例3：计数器0，工作在模式2，计数初值和输出锁存器仅使用低8位，初值为100，计数值为二进制格式，设寄存器地址为70H-73H。MOV AL，00010100B；控制字 OUT 73H，AL MOV AL，100；计数初值 OUT 70H，AL,例4：计数器1，工作在模式1，初值为1234，先写入低8位，再写高8位，计数值为二进制，设寄存器地址为70H-73H。MOV AL，01110010B；控制字 OUT 73H，AL MOV AX，1234H；1234装入AX转换二进制 OUT 71H，AL；计数初值低8位 MOV AL，AH OUT 71H，AL；计数初值高8位,例5：读取8253通道中的计数值8253可用控制命令来读取相应通道的计数值，由于计数值是16位的，而读取的瞬时值，要分两次读取，所以在读取计数值之前，要用锁存命令，将相应通道的计数值锁存在锁存器中，然后分两次读入，先读低字节，后读高字节。当控制字中，D5、D4=00时，控制字的作用是将相应通道的计数值锁存的命令，锁存计数值在读取完成之后，自动解锁。如要读通道1的16位计数器，编程如下：地址F8HFEH。MOV AL，40H；OUT 0FEH，AL；锁存计数值IN AL，0FAHMOV CL，AL；低八位IN AL，0FAH；MOV CH，AL；高八位,三、工作方式8253输出（软件控制）方式1：重复触发的单稳输出（硬件控制）方式2：分频器（软件控制）方式3：方波发生器（软件控制）方式4：选通信号发生器（软件触发）方式5：选通信号发生器（硬件触发）,图 8253的6种工作方式时序图,1.方式2：分频器计数器减到1时，OUT仅输出一个CLK脉宽的低电平，然后自动装入重新计数。GATE由低变高会重新装入初值。新初值在下次计数才起作用。特点：（1）不用重新设置计数值，通道可以连续工作。（2）以GATE信号停止计数。在GATE变成高电平后的下一个CLK脉冲，计数器恢复原来的初值，重新计数。（3）改变计数值不是立即有效，只有当计数值减至0时，下一轮计数过程按新初值进行。,方式2的初始化：设计数器工作于方式2，二进制计数，计数初值0304H。端口地址0E0H0E3H。MOVAL，0B4H；控制字OUT0E3H，ALMOVAL，04H；计数器低字节OUT0E2H，ALMOVAL，03H；计数器高字节OUT 0E2H，AL,2.方式3：方波发生器与方式2类似，但其输出方波或准方波。计数值完成一半时，使OUT变低，直到计数任务全部完成为止，OUT恢复为高。初值为偶数时，每次减1，直至n/2时OUT输出变为低电平，然后又从初值开始，每次减1，直至n/2时OUT输出变为高电平。初值为奇数时，每次减1，减(n+1)/2次时，OUT输出变为低电平，然后从(N-1)/2开始，每次减1，直至为0，所以有(N+1)/2个脉宽的高电平,(N-1)/2个脉宽的低电平。GATE由低变高时，重新开始计数。特点：（1）GATE信号由低变高可以使计数过程重新开始。（2）改变计数初值并不影响现行的计数过程。,方式3的初始化：计数器0工作于方式3，二进制计数，初值为4。端口地址为0E0H0E3H。MOVAL，16H；控制字OUT0E3H，ALMOVAL，4；初值OUT0E0H，AL,方式2与方式3的比较（波形输出）相同点均输出连续周期波形，预置初值可自动重装入 不同点方式 2 输出连续负脉冲周期波形方式 3 输出连续方波周期波形,用通道0产生周期为1ms的方波，其时钟输入端输入1MHz的方波脉冲信号。设8253端口地址为210H-213H，写出初始化程序段。CLK0计数脉冲的周期为1/1MHz=1s计数值=1ms/1s=1000初始化程序：MOV AL,00110110BMOV DX,213HOUT DX,ALMOV AX,1000MOV DX,210HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL,电子钟8253初始化程序段：MOV AL,00100111BMOV DX,113HOUT DX,ALMOV AL,40HMOV DX,110HOUT DX,ALMOV AL,01100101BMOV DX,113HOUT DX,ALMOV AL,10HMOV DX,111HOUT DX,AL,电子钟中断子程序：MOV AL,MAXADD AL,1DAAMOV MAX,ALCMP AL,60HJNZ NEXTMOV BYTE PTR MAX,0MOV AL,MAX+1ADD AL,1DAAMOV MAX+1,ALCMP AL,60HJNZ NEXT,MOV BYTE PTR MAX+1,0MOV AL,MAX+2ADD AL,1DAAMOV MAX+2,ALCMP AL,24HJNZ NEXTMOV BYTE PTR MAX+2,0NEXT:MOV AL,20HOUT 20H,ALIRET,
