[信息与通信]可编程接口芯片.ppt

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1、微型计算机原理与应用,第7章 可编程接口芯片,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 2,【知识点】,可编程接口概述可编程并行接口芯片8255A可编程定时/计数器8253,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 3,概述,可编程芯片：用户通过程序改变其功能的电路芯片芯片初始化（芯片编程）：程序改变芯片工作方式的过程目前常用的可编程芯片：8255A并行I/O接口8253计数/定时器8251串行I/O接口8259中断控制器,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 4,简单可编程电路方案,当寄存器FF为1时，多路转换开关接位置1，I/O线接三态门

2、，这个电路作为输出接口当寄存器FF为0时，多路转换开关接位置0，I/O线接锁存器，这个电路作为输出接口,三态门,锁存器,用户对寄存器FF写入的内容称为命令字或方式控制字，寄存器FF称为命令寄存器，相应的端口称为命令端口或控制端口,初始化的过程实际上是对芯片的控制端口写入各种命令字的操作,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 5,按功能可把8255A分为三个逻辑电路部分，即：口电路、数据总线缓冲器和读/写控制电路。（1）口电路 8255A共有三个8位口，其中A口和B口是单纯的数据口，供数据I/O使用。而C口则既可以作数据口，又可以作控制口使用，用于实现A口和B口的控制功能。数

3、据传送中A口所需的控制信号由C口高位部分（PC7PC4）提供，因此把A口和C口高位部分（PC7PC4）合在一起称之为A组；同样理由把B口和C口低位部分（PC3PC0）合在一起称之为B组。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 6,（2）数据总线缓冲器数据总线缓冲器为8位双向三态缓冲器，可直接和CPU的数据线相连，与I/O操作有关的数据、控制字和状态信息都是通过该缓冲器进行传送。（3）读/写控制电路 与读写有关的控制信号有：CS片选信号（由CPU地址线通过译码产生）RD读信号WR写信号,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 7,A1、A0 端口选择控制信号

4、，提供四个端口地址（A、B、C三个端口地址及一个控制端口地址）,RESET复位信号（高电平有效）。复位之后，控制寄存器清除，各端口被置为输入方式。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 8,A组控制,B组控制,端口C上半部,端口C下半部,端口B,O,O,O,数据总线缓冲器,读/写控制逻辑,端口A,数据总线,RDWRA0A1,RESET,CS,PA0 PA7,PC4 PC7,PC0 PC3,PB0 PB7,CPU接口,外设接口,内部逻辑,8255A内部结构,内部数据总线,D0 D7,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 9,标准40管脚双列直插式芯片1、与

5、外设连接的管脚 我们已经知道8255A有三个数据端口，每个端口是8位的，由此可推算与外设相连接的管脚共有24位。其中A口有PA7PA0八个I/O引脚，B口有PB7PB0八个I/O引脚，C口有PC7PC0八个I/O引脚。特别地对于PC7PC0，其中可有若干根复用线可用于“联络”信号或状态信号，其具体定义与端口的工作方式有关。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 10,2、与CPU连接的管脚 包括数据线D7D0，读写控制线和复位线，以及和CPU地址线相连接的片选信号、端口地址控制线A0和A1。3、电源线和地线 8255A的电源引脚为VCC和GND。VCC为电源线，一般取5V。

6、GND为电源地线。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 11,1、8255A的工作方式 8255A共有三种工作方式，即方式0、方式1、方式2。（a）方式0：基本输入/输出方式 方式0下，可供使用的是两个8位口（A口和B口）及两个4位口（C口高4位部分和低4位部分）。四个口可以是输入和输出的任何组合。方式0适用于无条件数据传送，也可以把C口的某一位作为状态位，实现查询方式的数据传送。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 12,（b）方式1：选通输入/输出方式 A口和B口分别用于数据的输入/输出。而C口则作为数据传送的联络信号。因为A口和B口的联络信号都

7、是三个，如果A或B只有一个口按方式1使用，则剩下的另外13位口线仍然可按方式0使用。如果两个口都按方式1使用，则还剩下2位口线，这2位口线仍然可以进行位状态的输入输出。方式1适用于异步查询方式的数据输入/输出。（c）方式2：双向数据传送方式 只有A口才能选择这种工作方式，这时A口既能输入数据又能输出数据。在这种方式下需使用C口的5位线作控制线，方式2适用于查询或中断方式的双向数据传送。如果把A口置于方式2下，B口工作于方式1时，C口8根线将全部作为联络信号使用。,7.1.3 8255A的工作方式及编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 13,（1）8255的方式控制字,

8、D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,PC3 PC01：输入0：输出,B口 1：输入 0：输出,B口工作方式 0：方式0 1：方式1,PC7 PC4 1：输入 0：输出,A口 1：输入 0：输出,A口工作方式00：方式001：方式11：方式2,D7=1特征位,B组,A组,2、8255A 编程,方式控制字未规定C口的工作方式，只规定了C口数据的传输方向，这就表明C口要么作为联络线用，要么就只工作在方式0,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 14,例1：对8255A各口作如下设置：A口方式0，B口方式0，从A口输入，从B口、C口输出。(8255A的C口地址为62H)

9、工作方式控制字10010000，即90H。初始化程序段为：MOV AL,90HOUT63H,AL；控制口输出控制字INAL,60H；从A口输入 OUT61H,AL；从B口输出 OUT 62H,AL；从C口输出,2、8255A 编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 15,（2）C口的置位/复位控制字,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,1：置位0：复位,C口选择,000：PC0001：PC1010：PC2011：PC3100：PC4101：PC5110：PC6111：PC7,任选（可1可0）,D7=0（特征位）,方式0：基本 I/O 方式（查询时，任选C口做

10、连络信号）方式1：选通I/O 方式（可查询或中断，固定C口做连络信号）方式2：双向I/O方式（只用于A口，PC3 PC7做连络信号）,2、8255A 编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 16,例2：把C口的第六位PC5置为1。MOV AL,00001011；PC5置位OUT 63H,AL,IN AL,63HOR AL,00100000B（清零时用AND）OUT 63H,AL,2、8255A 编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 17,（3）读入状态字,方式0：基本 I/O 方式（查询时，任选C口做连络信号）方式1：选通I/O 方式（可查询或

11、中断，固定C口做连络信号）方式2：双向I/O方式（只用于A口，PC3 PC7做连络信号）,2、8255A 编程,当8255A由程序设定在方式1或方式2工作时，C口就根据不同的情况，产生或接收“联络”信号。如果这时我们对C口进行读操作，则读出的内容就包含两部分内容，一部分是那些作为I/O线上的内容，另一部分是与“联络”状态有关的内容。通过读取C口的内容，程序员可以测试或检查外部设备的状态，相应的改变 程序流程。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 18,例1：8255A的A口和B口工作在方式0，A口为输入端口，接有四个开关。B口为输出端，接有一个七段发光二极管，连接电路如图

12、所示。试编一程序要求七段发光二班管显示开关所拨通的数字。,1、8255A工作 在方式0,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 19,A口地址：,A0=0,偶地址8位的8255A与16位的CPU可以通过数据总线D7D0传送8位信息,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 20,段码表,LED数码管,由图可知，七段发光二极管为共阳极LED器件。要让a段点亮，要求从PB0输出高电平；要让b段熄灭，要求从PB1输出低电平。8255A的A口接有开关，4位开关的组合可为0FH。为此，可将在LED上显示0FH各字符的段码列表。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及

13、常用的接口电路 21,tab1 db 3fh,06h,5bh,4fh,31h mov al,90h；设置方式字，A输入，BC输出mov dx,8026h；控制口out dx,aladd1:mov dx,8020h；A口in al,dx；取开关信息and al,0fh；屏蔽高4位mov bx,offset tab1；取段码表首地址xlat；查表得段码mov dx,8022h；输出显示，B口out dx,almov cx,0600hadd2:loop add2；循环延时显示jmp add1,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 22,A口方式 1，输入,INTEA,PA0 PA

14、7,PC4,PC5,PC3,STBA,IBFA,INTRA,I/O,PC6 PC7,O,RD,2、8255A工作在方式1输入,A口的选通信号，当其有效时，外设把数据打入A口的输入缓冲器,A口的输入缓冲器“满”信号，当其有效时表示A口的输入缓冲器已暂存一个有效数据。,A口的中断请求信号。当其有效时，8255A的A口向CPU申请中断，要求CPU从A口取数,内部中断允许，设置PC4=1 可使INTEA=1,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 23,2、8255A工作在方式1输入,1)外设把数据送到A口的数据线PA0PA7，选通信号STBA有效，数据进入A口的输入缓冲器2）A口的

15、IBFA有效，通知外设或CPU，表示A口接收了一个有效数据3）A口的INTRA有效，以中断方式通知CPU取走A口中的数据4）CPU读A口，数据进入CPU5）IBFA及INTRA转为无效,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 24,当A口已接受外设数据后，有两种方式通知CPU取数：其一用条件查询方式，通过查询缓冲器是否“满”，即IBFA是否为高电平来取数。其二用中断方式。在条件传送中，一般要有所谓的“握手”信号来协调数据的传送。“握手”信号至少要有两位信号线，其中一位是由接口电路发给外设，功能是向外设提供接口电路的信息。另一位是由外设发给接口，功能是向接口提供外设的信息。显然

16、在8255A的选通输入方式中STBA和IBFA是一对“握手”信号。,外设所发，通知A口外设给它一个数据,8255A发出的，告诉外设A口已经接收这个数据,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 25,例2：8255A的A口和B口分别工作在方式1和方式0，A口为输入端口，接有8个开关。B口为输出端，接有8个发光二极管，连接电路如图所示。现要求用方式1把改变后的键信息输入到CPU并通过B口显示。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 26,本例要求把改变后的开关值通过B口的发光二极管显示出来。这和上面的例题不同，无条件传输方式CPU每次 从A口输入的信息不一定是

17、开关改变后的值。本例成功传输数据依赖于2个条件：1）CPU知道用户何时把数据送入8255A的A口2）用户知道CPU何时把数据取走,这个系统的工作过程如下：1、用户通过改变K0K7，产生新的键信息；2、按下开关K，产生选通信号，数据进入A口的缓冲器，此步骤实际上告诉CPU，8255的A口来了一个新数据；3、IBFA有效使LED点亮。这里含有两个信息，一个是8255A通知CPU其A口来了一个新数据，另一个是告诉用户CPU尚未取走这个这个数据，用户不得再送其他数据；4、CPU取走这个数据，LED熄灭；5、转步骤1。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 27,设8255的I/O地

18、址分布为88H8EH，相应的程序段如下：mov al,10111001b；设置A口为方式1的输入；B口为方式0输出，C口输入out 8eh,al；控制口loop1：in al,8ch；取C口的状态线test al,00100000b；测试IBFA信息jz loop1；等待用户设定新的键值mov cx,0ffffh；延时，LED灯亮（步骤3）loop2：loop loop2in al,88h；A口取数。LED灯灭（步骤4）out 8ah,al；更新B口的显示jmp loop1；重复,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 28,INTEA,PA0 PA7,PC6,PC7,PC3

19、,PC4 PC5,ACKA,OBFA,INTRA,I/O,O,WR,外设回答信号。由外设发出。当其有效时，表示外设已接收数据。,A口的输出缓冲器“满”信号，当其有效时表示A口的输出缓冲器已暂存一个有效数据。,A口的中断请求信号。当其有效时，8255A的A口向CPU申请中断，要求CPU送数给A口,中断允许信号,设置PC6=1，可使INTEA=1,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 29,3、8255A工作在方式1输出,1)CPU执行OUT指令，把数据写入A口的输出缓冲器2）当有效数据进入A口的数据线PA0PA7时，OBFA有效，通知外设CPU已把一个有效数据输出给A口，外设

20、可从A口取数据了3）外设取走数据时，发ACKA信号给8255A，告诉A 口外设正在取数据4）A口OBFA无效，表示A口数据已被外设取走5）INTRA有效，以中断方式通知CPU再输出数据给A口,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 30,当A口已接受外设数据后，有两种方式通知CPU取数：其一用条件查询方式，通过查询缓冲器是否“满”，即IBFA是否为高电平来取数。其二用中断方式。在这种方式下，OBFA和ACKA是一对“握手”信号。OBFA是8255A产生，当其有效时，告诉外设A口已有一个新数据。ACKA是外设产生，当其有效时，通知A口外设已把数据取走。,3、8255A工作在方式

21、1输出,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 31,例3：8255A的A口工作在方式1的输出，接有8个发光二极管，现要求把内存中的10个数,通过A口发送给发光二极管以二进制的形式供用户抄录。,3、8255A工作在方式1输出,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 32,这个系统的工作过程如下：1、CPU把内存中的一个数据写入A口；2、LED灯亮，告诉用户LED显示的是新数据；3、用户抄录数据；4、用户按下开关K，发ACK信号，告诉CPU数据已取走；转第一步。,此系统要成功传输数据有2个必备条件：1）用户知道LED显示的数据是否是新数据2）CPU知道用户是否

22、已把数据抄录,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 33,mov cx,10；送10个数mov bx,offset xx；数组指针送bxmov al,10101001；设置A口为方式1的输出out 8eh,al；控制字loop1:mov al,bx；取数out 88h,al；送数到A口loop2:in al,8ch；取C口状态线and al,80h；测试OBFAjnz loop2；用户尚未抄录数据,检测;等待，此时LED灯亮（对应步骤2）call delay；用户已抄录数据，LED灯灭（对应步 骤4）inc bx；准备送下一个数 loop loop1；循环10次,微型计算机

23、原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 34,当A口工作于方式2时，C口的“联络”线既要提供A口的输入“联络”线STBA和IBFA，又要提供A口的输出“联络”线ACKA和OBFA，同时还要有一个处理A口中断的中断申请线INTRA，因此占用了C口的5根线。如果设定某个8255A的A口和B口分别工作在方式2和方式1下，则这个8255A的C口的I/O功能将不再存在。当然如果B口是工作在方式0下，则C口还有3根线可作I/O线用。,4、8255A工作在方式2A口双向,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 35,4、8255A工作在方式2A口双向,外设回答信号。由外设发出。当其

24、有效时，表示外设已接收数据。,A口的输出缓冲器“满”信号，当其有效时表示A口的输出缓冲器已暂存一个有效数据。,A口的中断请求信号。当其有效时，8255A的A口向CPU申请中断，要求CPU访问A口,中断允许信号。,中断允许信号。,A口的输入缓冲器“满”信号，当其有效时表示A口的输入缓冲器已暂存一个有效数据,A口的选通信号，当其有效时，外设把数据打入A口的输入缓冲器,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 36,例4：在某一8086系统中接有一个打印机，8255A作为输出接口。工作在方式0，试编一程序将缓冲区BUFF内的400H个字节的ASCII码送打印机打印.打印机并行接口中，

25、最常用的接口信号线有10根，8位的数据线D7D0，选通信号线STB打印机“忙”线BUSY,1、与打印机接口,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 37,打印机具体工作过程如下：1、数据线D7D0出现有效数据；2、STB有效，通知打印机，接口给打印机一个数据，数据从数据线进入打印机；3、BUSY有效，告诉接口，打印机正在打印数据。打印完毕，BUSY变为无效，表示打印结束。4、转步骤1,A口接数据线，输出,输出,输入,（1）首先检测BUSY是否有效，是则循环检测；否则执行（2）（2）CPU写有效数据到A口，发STB信号，把A口数据输出给打印机,方式0,条件传输,微型计算机原理与

26、应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 38,print_data proc；打印子程序，入口(打印数据)在dl中print1:in al,c_port；无条件读C口数据test al,00010000b；测试busy线jnz print1；busy有效，循环测试mov al,dl out a_port,al；打印数据进入A口 mov al,00000000b；发选通信号 out ctrl_port,almov al,00000001b out ctrl_port,alret；返回主程序print_datA endp,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 39,人机交互人

27、与计算机之间使用某种对话手段，以一定方式，为完成确定任务而进行的人机之间信息交换的过程。人机交互系统实际完成人机交互的系统，由参与交互的各方（包括人与计算机）组成的交互系统。人机交互方式人机之间交互信息的组织形式或语言方式，又称对话方式、交互技术。（问答式对话、菜单技术等）交互介质用户与计算机完成人机交互的媒体（输入介质：键盘、鼠标等；输出介质：屏幕、指示灯等）,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 40,常用的显示称为动态显示，它采用扫描显示技术，可以使硬件开销降低很多。对于一个8位数据显示，它就需要两个输出端口就可以了。其电路如图所示。在两个输出端口中，一个称为段信号通

28、道，它用来输出要显示数据的段码；另一个称为位信号通道，用来决定当前要显示数据的位置。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 41,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 42,显示系统的具体工作步骤如下：a、设要显示的初始位码i0；b、送第i位的段信号；c、送第i位的位信号；d、延时；e、i1if、如果i小于8，转bg、8位数据显示结束。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 43,DATA SEGMENTTAB1 DB；定义段码表DISPBUFF DB；定义显示缓冲区（要显示的数据）DATA ENDSCODE SEGMENTMOV A

29、L,10000001B;A口、B口、C口上部输出，C口下部输入OUT CTRL_PORT,AL LOOP1:；其他处理CALL DISPLAY;显示JMP LOOP1；循环,2、人机交互接口动态显示,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 44,DISPLAY PROC;显示子程序，要数据在DISPBUFF中MOV BX,OFFSET TAB1；TAB1代码段MOV SI,OFFSET DISPBUFF+7;设要显示的初始位码iMOV CX,8MOV AH,01；位信号通道DISP1:MOV AL,SI;送第i位的段信号XLATOUT A_PORT,ALMOV AL,AH;送

30、第i位的位信号OUT B_PORT,ALCALL DELAY5MS;延时SHL AH,1;i1iDEC SILOOP DISP1,2、人机交互接口动态显示,RETDISPLAY ENDP,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 45,全编码键盘：输入设备，自动提供对应于被按键的ASCII码，且能同时产生一个控制信号通知微处理器非编码键盘：恰如一组开关，一般组成行和列矩阵。所需硬件少，价格便宜，一般作为单板机、智能仪表等简单输入设备,键盘,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 46,图所示为矩阵式键盘电路，其特点是由按键组成一个矩阵，矩阵的行线和列线分别作为

31、两个传输方向相反的I/O接口信号线，比如行线作为输入接口信号线，列线作为输出接口信号线，或反之。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 47,7.1 可编程并行接口芯片8255A,7.1.5 8255A应用举例,2、人机交互接口键盘接口,键盘处理程序包括：键输入 键在矩阵中的位置（键号）。去抖动（延时采样）、多键串键（重复采样）键译码 键号查表得到被按键的键值键处理 根据键值转移到不同程序段,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 48,8253的引脚和六种工作方式,8253的编程,8253在IBM PC系列机上的应用,教学重点,7.2 可编程定时/计数器

32、接口芯片8253,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 49,定时控制在微机系统中具有极为重要的作用，计数是许多过程控制领域常用的功能它们都是由数字电路中的计数电路构成定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间隔计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获知外设的某种状态），常又称为计数器,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 50,（1）软件延时利用微处理器执行一个延时程序段实现不用硬件，但占用CPU时间、定时精度不高，随系统时钟

33、频率改变（2）不可编程的硬件定时采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间定时电路简单、定时时间可以在一定范围改变（3）可编程的硬件定时软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路具有多种工作方式、能够输出多种控制信号,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,1、定时,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 51,（1）软件计数外部脉冲通过并口进入计算机，CPU必须始终查询输入线的状态不用硬件，但占用CPU大量资源（2）利用可编程计数器外部脉冲可以通过脉冲输入线进入计数器进行计数，CPU可在任何时间通过并口访问这个计数器，读取已记录的数据。,微型计算机

34、原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 52,计数初值存于预置寄存器；在计数过程中，减法计数器的值不断递减，而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器用于写入锁存命令时，锁定当前计数值,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 53,（1）CLK时钟输入信号在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1（2）GATE门控输入信号控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型（3）OUT计数器输出信号当一次计数过程结束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 54,7.2.1 8253

35、的内部结构,3个独立的16位计数器通道每个计数器有6种工作方式按二进制或十进制（BCD码）计数,8254是8253的改进型,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 55,（1）8253/8254的内部结构和引脚,7.2.1 8253的内部结构,计数通道,数据总线缓冲器,读写控制电路,通道控制寄存器,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 56,通道管脚,数据线,通道选择,控制线,电源线 5V,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 57,7.2.3 8253/8254的工作方式,8253有6种工作

36、方式，由方式控制字确定熟悉每种工作方式的特点才能根据实际应用问题，选择正确的工作方式每种工作方式的过程类似：设定工作方式 设定计数初值 硬件启动 计数初值进入减1计数器 每输入一个时钟计数器减1的计数过程 计数过程结束,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 58,1、方式0：计数结束中断,设定工作方式,设定计数初值,计数值送入计数器,计数过程,计数结束,7.2.3 8253/8254的工作方式,OUT输出的正跳变可以作为中断请求信号INTR，向CPU发出中断请求。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 59,1

37、、方式0：计数结束中断,7.2.3 8253/8254的工作方式,工作方式0有如下特点：a、门控信号GATE必须为1，计数器才能计数；b、计数时通道输出端OUT一直为0；c、通道计数器计数到0后，OUT由0到1，同时计数器停止工作。OUT输出的正跳变可以作为中断请求信号INTR，向CPU发出中断请求。应用举例：家庭厨房系统8253工作方式0的功能就是用户可以使CPU在预先设定的时间点上处理某个事务,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 60,7.2.3 8253/8254的工作方式,2、方式1：可编程单稳脉冲,单稳电路在输入的激励下产生固定宽度的脉冲电路。其输入/输出关系是

38、：当输入端输入一个不低于规定的最小宽度的脉冲后，单稳电路就输出一个用户事先设定宽度的脉冲。输入脉冲称为触发脉冲，单稳电路一般由触发脉冲的沿触发。输出的负脉冲宽度PW=NTCLKN为初始计数值，TCLK为CLK端的脉冲周期,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 61,2、方式1：可编程单稳脉冲,设定工作方式,设定计数初值,硬件启动,计数值送入计数器,计数过程,计数结束,7.2.3 8253/8254的工作方式,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 62,7.2.3 8253/8254的工作方式,2、方式1：可编程单稳脉冲,方式1工作过程如下：a、门控信号G

39、ATE是触发信号，上升沿有效。即开始计数是由GATE的上升沿触发的；b、触发后，通道计数器开始计数，输出端OUT由高变低；c、计数器计数到0，OUT再由低变高。应用实例：高速公路车辆计数系统,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 63,7.2.3 8253/8254的工作方式,3、方式2：频率发生器（分频器）,输入输出均是周期性的脉冲信号，方式2 实际是一个可编程的分频电路，分频系数就是用户事先对通道计数器写入的初始计数值,方式2的特点如下：a、GATE门为1，计数器才能工作，对CLK端上的脉冲进行计数；b、当计数器“减”计数到1时，输出端由高变低，再经过一个CLK周期，即

40、计数器计数到0时，输出端OUT又跳变为高。所以方式2输出周期性负脉冲信号，其宽度固定为一个CLK周期；c、当计数器的值减为0时，自动重新装入计数初值，实现循环计数。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 64,3、方式2：频率发生器（分频器）,7.2.3 8253/8254的工作方式,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 65,4、方式3：方波发生器,7.2.3 8253/8254的工作方式,方式2虽然可以作分频电路，但其输出是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3它与方式2的区别是：若计数初值n为偶数，则当计数值减到n/2时，输出端OUT变为低电平,然后此

41、电平一直保持到计数值减为0，OUT再次变为高电平。,计数值为偶数：周期NCLK 占空比1:1 方波计数值为奇数：周期NCLK 占空比(N+1)/2：(N-1)/2 类似方波,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 66,4、方式3：方波发生器,7.2.3 8253/8254的工作方式,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 67,5、方式4：软件触发方式,7.2.3 8253/8254的工作方式,软件触发方式CPU通过指令触发一个选通信号给外部设备，选通信号在触发后设定时间点上 发出。硬件触发方式外部通过一个有效沿触发信号，启动一个选通信号给外部设备，选通信

42、号在触发后设定时间点上 发出。,几乎所有的外设只要工作在条件传输方式中都要有选通信号，当其有效时，外设的数据就会进入端口的输入锁存器中，启动一次CPU从相应端口取数。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 68,5、方式4：软件触发方式,7.2.3 8253/8254的工作方式,方式4在工作过程中有以下特点：a、门控信号GATE为高电平，计数器开始减1计数，OUT维持高电平；b、当计数器减到0，输出端OUT变低，再经过一个CLK输入时钟周期，OUT输出又变高。,方式4与方式0很相似，只是在方式0下，计数“溢出”时输出端为从低到高的正阶跃信号；而在方式4下，计数“溢出”时输出

43、端为负脉冲信号。这两种信号均可向CPU发出中断申请。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 69,5、方式4：软件触发方式,7.2.3 8253/8254的工作方式,应用举例：家庭厨房系统,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 70,6、方式5：硬件触发方式,7.2.3 8253/8254的工作方式,这种工作方式同方式4很相似，当控制字写入控制寄存器后，输出端OUT变高。同方式4不同的一点是当计数值写入通道计数器后，通道并未被触发，也就是计数器并不立即开始计数。只有当GATE信号的上升沿触发通道后，通道计数器才开始计数。,微型计算机原理与应用第7章 输入

44、输出方法及常用的接口电路 71,6、方式5：硬件触发方式,7.2.3 8253/8254的工作方式,应用举例：家庭厨房系统,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 72,7、各种工作方式小结,7.2.3 8253/8254的工作方式,8253的六种工作方式可归为两类：,与频率发生器有关的工作方式8253有两种方式与频率发生器有关，即方式2和发生3，对OUT端，方式2提供给用户的是负脉冲，方式3提供给用户的是方波。在这个两种方式下，GATE信号要始终保持为高。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 73,与计数器有关的工作方式 对于计数器类，有方式0、1和方

45、式4、5。启动计数器的方式有两种，一种是CPU把时间常数写入相应通道后，计数器就开始工作，我们可以称之为软件启动方式，在这种启动方式下，GATE要始终保持为高电平，所以方式0和方式4可以称为软件启动方式。另一种是硬件启动计数器，即CPU把时间常数写入计数器后，即使GATE为高电平，计数器并不工作。只有GATE发生跳变，其上升沿启动计数器工作，所以方式1和方式5就可以称为硬件启动方式。计数器溢出时，OUT的输出形式有两种，要么是电平，要么是负脉冲。前者有方式0方式1，后者有方式4和方式5。,7.2.3 8253/8254的工作方式,7、各种工作方式小结,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及

46、常用的接口电路 74,7、各种工作方式的小结,7.2.3 8253/8254的工作方式,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 75,7.2.4 8253/8254的编程,（1）8253加电后的工作方式不确定（2）8253必须初始化编程，才能正常工作写入控制字写入计数初值读取计数值,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 76,（1）写入方式控制字,00 计数器001 计数器110 计数器211 非法,00 计数器锁存命令 01 只读写低字节10 只读写高字节11 先读写低字节 后读写高字节,000 方式0001

47、方式1010 方式2011 方式3100 方式4101 方式5,0 二进制1 十进制,控制字写入控制字I/O地址（A1A011）,7.2.4 8253/8254的编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 77,（2）写入计数值,（a）选择二进制计数值范围：0000HFFFFH0000H是最大值，代表65536（b）选择十进制（BCD码）计数值范围：000099990000代表最大值10000,计数值写入计数器各通道的I/O地址,7.2.4 8253/8254的编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 78,（3）读取计数值,1）对8位数据线，读取16

48、位计数值需分两次2）计数在不断进行，应该将当前计数值先行锁存，然后读取：MOV AL,0000XXXXB；前两个0表示通道0，后两个0表示锁存操作OUT 控制口,AL；发送锁存命令IN AL,通道0；读通道计数器内容MOV CL,ALIN AL,通道0MOV CH,AL,读取计数值，要注意读写格式和计数数制,7.2.4 8253/8254的编程,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 79,7.2.5 8253应用举例,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,例1：现有一个高精密晶体振荡电路，输出信号是脉 冲波，频率为1MHz。要求利用8253做一个秒信 号发生器，其输出

49、接一发光二极管，以0.5秒点 亮，0.5秒熄灭的方式闪烁指示。设8253的通道地址为80H86H（偶地址）,解：1、时间常数计算 这个例子要求用8253作一个分频电路，而且其输出应该是方波，否则发光二极管不可能等间隔闪烁指示。频率为1MHz信号的周期为1微妙，而1Hz信号的周期为1秒，所以分频系数N可按下式进行计算：,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 80,7.2.5 8253应用举例,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,由于8253一个通道最大的计数值是65536，所以对于N1000000这样的大数，一个通道是不可能完成上述分频要求的。由于 即取两个计数器，采

50、用级联方式。,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 81,7.2.5 8253应用举例,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,2、电路,微型计算机原理与应用第7章 输入输出方法及常用的接口电路 82,7.2.5 8253应用举例,7.2 可编程定时/计数器接口芯片8253,3、工作方式选择 由于通道1要输出方波信号推动发光二极管，所以通道1应选工作方式3。对于通道0，只要能起分频作用就行，对输出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以选用。这样对于通道0，我们取工作方式2，BCD计数；对于通道1，我们取工作方式3，二进制计数（当然也可选BCD计数）,微型计算机原理与应用