第7章YA及專題可編程計數(shù)器Intel8253

1、第第7 7章章 可編程計數(shù)器可編程計數(shù)器/ /定時器定時器 Intel8253Intel8253 本章重點本章重點 計數(shù)/定時器8253內部結構和引腳功能； 8253控制字；8253的6種工作方式；82538253應用：應用：芯片與系統(tǒng)連接、 芯片初始化編程。7.1 7.1 概述概述 實現(xiàn)定時/延時/計數(shù)控制主要有三種方法：（1）軟件定時 使用延遲子程序，即CPU執(zhí)行一段子程序實現(xiàn)延時。執(zhí)行一段子程序實現(xiàn)延時。 利用利用程序循環(huán)程序循環(huán)延遲指定時間；延遲指定時間； 缺點：缺點：CPU占用率？延時精度？兼容性？占用率？延時精度？兼容性？在微機控制及應用系統(tǒng)中常需要一些實時時鐘以提供定時、延時控制

2、、檢測、中斷等，或對外部事件進行計數(shù)。（3）可編程硬件定時/計數(shù)器芯片 通過軟、硬件結合實現(xiàn)定時通過軟、硬件結合實現(xiàn)定時/計數(shù)功能；計數(shù)功能； 在計數(shù)方式上，分在計數(shù)方式上，分加法計數(shù)器加法計數(shù)器、減法計數(shù)器減法計數(shù)器； 8253是減法計數(shù)器。是減法計數(shù)器。（2）不可編程硬件定時/計數(shù) 利用專門定時電路實現(xiàn)精確定時，利用專門定時電路實現(xiàn)精確定時，如定時器芯片555 ； 缺點：不夠靈活。缺點：不夠靈活。為什么要用為什么要用8253？7.1 7.1 概述概述可編程計數(shù)/定時器8253能做什么？是Intel公司生產(chǎn)，24引腳雙列直插式芯片。主要特點：（1）三個獨立、16位計數(shù)器，各計數(shù)器均以減法計數(shù)

3、；（2）各計數(shù)器可按二進制或十進制(BCD碼)計數(shù)；（3）各計數(shù)器均可由程序設置六種工作方式；（4）各計數(shù)器計數(shù)速度可達2MHz；（5）所有輸入輸出信號與TTL電平兼容。一、計數(shù)一、計數(shù)/定時器定時器8253內部結構內部結構7.1 7.1 概述概述 8 D7-D0 計計 數(shù)數(shù) 器器 0 號號 控控 制制 字字 寄寄 存存 器器 計計 數(shù)數(shù) 器器 1 號號 計計 數(shù)數(shù) 器器 2 號號 內內部部數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線 數(shù)數(shù) 據(jù)據(jù) 總總 線線 緩緩 沖沖 器器 讀讀 / / 寫寫 邏邏 輯輯 RD W R A0 A1 CS CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE

4、2 OUT2 編址部件編址部件0編址部件編址部件1編址部件編址部件2編址部件編址部件3工作過程工作過程：裝入初值，計數(shù)執(zhí)行單元對裝入初值，計數(shù)執(zhí)行單元對輸入輸入CLK減減1計數(shù)，減到計數(shù)，減到0，OUT端輸出端輸出信號；信號；計數(shù)過程中受計數(shù)過程中受GATE信號控制。信號控制。二、二、8253引腳及功能引腳及功能7.1 7.1 概述概述計數(shù)器0計數(shù)器1計數(shù)器2電源線數(shù)據(jù)線控制線連接連接系統(tǒng)端系統(tǒng)端的主要引線：的主要引線： D7D0 CS、RD、WR A1，A0:選擇四個編址部件選擇四個編址部件A1 A0 選選 擇擇0 0 計數(shù)器計數(shù)器00 1 計數(shù)器計數(shù)器11 0 計數(shù)器計數(shù)器21 1 控制寄

5、存器控制寄存器連接外設端的主要引線：連接外設端的主要引線： CLKn：時鐘脈沖輸入，計數(shù)器的計時基準。 (n = 02)OUTn：計數(shù)器輸出信號，不同工作方式下輸出不同波形。 (n = 02)GATEn：門控信號輸入，控制計數(shù)器的啟停。 (n = 02)7.1 7.1 概述概述三、計數(shù)三、計數(shù)/定時啟動方法定時啟動方法軟件啟動：軟件啟動：CPU用輸出指令向計數(shù)器用輸出指令向計數(shù)器寫入初值后啟動計數(shù)；寫入初值后啟動計數(shù)；硬件啟動：硬件啟動：寫入初值后不啟動計數(shù)，寫入初值后不啟動計數(shù)，外部電路信號（外部電路信號（GATE）啟動計數(shù)。）啟動計數(shù)。（1）軟件啟動過程）軟件啟動過程（2）硬件啟動過程）硬

6、件啟動過程 寫入計數(shù)初值后不啟動計數(shù)；門控信號寫入計數(shù)初值后不啟動計數(shù)；門控信號GATE端由低變高端由低變高，在，在CLK上升沿采樣上升沿采樣GATE信號；有，則該信號；有，則該CLK的下降沿開的下降沿開始計數(shù)。始計數(shù)。有有CLK與與GATE信號不同步問題信號不同步問題。 門控信號門控信號GATE有效（高電平）；有效（高電平）； 寫入計數(shù)初值后第寫入計數(shù)初值后第1個個 CLK，初值寄存器內容送計數(shù)器；，初值寄存器內容送計數(shù)器； 第第2個個CLK下降沿計數(shù)器開始減下降沿計數(shù)器開始減1計數(shù)，直到為計數(shù)，直到為0，OUT端端輸出一個信號；輸出一個信號； 實際實際CLK個數(shù)比寫入的計數(shù)初值個數(shù)比寫入的

7、計數(shù)初值N多一個，即多一個，即N+1。7.2 82537.2 8253編程編程 一、8253與系統(tǒng)的連接CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器高位地址高位地址A15-A28253共三組共三組可用可用74LS138等構成等構成接外設接外設一、8253與系統(tǒng)的連接7.2 82537.2 8253編程編程 請確定各計數(shù)器及控制寄存器地址？74LS138各計數(shù)器及控制寄存器地址FF04HFF07H7.2 82537.2 8253編程編程 二、8253的初始化編程兩種初始化方法：兩種初始化方法：(1)可按計數(shù)器分別寫入控制字可按計數(shù)器分別寫入控制字和計數(shù)初值

8、。和計數(shù)初值。(2)可先寫所有計數(shù)器控制字，可先寫所有計數(shù)器控制字，再寫它們的計數(shù)初值。再寫它們的計數(shù)初值。(1)確定每個計數(shù)器的工作方式和對計數(shù)器賦計數(shù)初值。不寫自不寫自動設為動設為0(2)7.2 82537.2 8253編程編程 三、8253控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D00=二進制1=二十進制工作方式選擇000=方式 0001=方式 1010=方式 2011=方式 3100=方式 4101=方式 5通道控制字尋址00=通道 0 控制寄存器01=通道 1 控制寄存器10=通道 2 控制寄存器11=不用讀寫操作00=鎖定當前計數(shù)值01=讀/寫計數(shù)器低 8 位10=讀寫計數(shù)器高 8

9、位11=先讀/寫計數(shù)器低 8 位再 讀/寫計數(shù)器高 8 高位(SC1,SC0)(RW1,RW0)高8位M2M1M0BCD16位二進制計數(shù)4位BCD計數(shù)SC1 SC0RW1 RW0M2 M1 M0計數(shù)器0控制寄存器計數(shù)器1控制寄存器計數(shù)器2控制寄存器計數(shù)初值范圍：計數(shù)初值范圍：D0=0，二進制計數(shù)，二進制計數(shù)，0FFFFHD0=1，十進制計數(shù)，十進制計數(shù)，09999（1）方式0：計數(shù)結束中斷計數(shù)到輸出作為中斷請求信號7.2 82537.2 8253編程編程 WRCWN=4CLKGATEOUT43210四、8253的工作方式寫入控制字后寫入控制字后OUT變低電平，寫入計數(shù)初值后經(jīng)過一個變低電平，寫

10、入計數(shù)初值后經(jīng)過一個CLK開始計數(shù)，計數(shù)減到開始計數(shù)，計數(shù)減到0輸出輸出OUT變高電平；變高電平；軟件啟動，不自動重復計數(shù)軟件啟動，不自動重復計數(shù)計數(shù)過程計數(shù)過程GATE=1，若，若GATE=0，暫停計數(shù)；，暫停計數(shù)；GATE=1，接著計數(shù)；接著計數(shù)；計數(shù)過程中，寫入新計數(shù)初值，寫完后按新值計數(shù)；計數(shù)過程中，寫入新計數(shù)初值，寫完后按新值計數(shù)；例：例：設設8253計數(shù)器計數(shù)器0工作于方式工作于方式0，用，用8位二位二十進制計數(shù)，十進制計數(shù)，計數(shù)值為計數(shù)值為50，則初始化程序段如下（設，則初始化程序段如下（設8253占用端口地址占用端口地址40H43H） ：7.2 82537.2 8253編程編程

11、 MOVAL，11H ；設置控制字；設置控制字00 01 000 1OUT 43H，AL ；寫入控制字寄存器；寫入控制字寄存器MOV AL，50 ；設置計數(shù)初值；設置計數(shù)初值OUT 40H，AL ；寫入計數(shù)初值寄存器；寫入計數(shù)初值寄存器計數(shù)初值為計數(shù)初值為01FFH，如何修改？，如何修改？（2）方式1：可重復觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器7.2 82537.2 8253編程編程 （3）方式2：頻率發(fā)生器方式（4）方式3：方波發(fā)生器方式（5）方式4：軟件觸發(fā)選通方式（6）方式5：硬件觸發(fā)選通例：例： 8253作定時/計數(shù)器，接口地址0120H0123H。要求：（1）計數(shù)器0每10ms輸出一個CLK寬的負脈沖

12、；（2）計數(shù)器1產(chǎn)生10KHz的連續(xù)方波信號；（3）計數(shù)器2在定時5ms后產(chǎn)生輸出高電平。輸入8253的時鐘頻率為2MHz。畫線路連接圖，并編寫初始化程序。分析：分析：計算計數(shù)初值、確定控制字計算計數(shù)初值、確定控制字 計數(shù)器計數(shù)器0：10ms/0.5s=20000；方式；方式2，16位，位，00 11 010 0(34H) 計數(shù)器計數(shù)器1：2 MHz/10kHz=200；方式；方式3，低，低8位，位，01 01 011 0(56H) 計數(shù)器計數(shù)器2： 5ms/0.5 s=10000；方式；方式0，16位，位， 10 11 000 0(B0H) 7.2 82537.2 8253編程編程 線路連接

13、圖：CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？7.2 82537.2 8253編程編程 初始化程序；計數(shù)器；計數(shù)器0：MOV DX, 0123HMOV AL, 34H ；計數(shù)器；計數(shù)器0的的CWOUT DX, ALMOV DX, 0120HMOV AX, 20000 ；計數(shù)器；計數(shù)器0初值初值OUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, AL；計數(shù)器；計數(shù)器1：MOV DX, 0123HMOV AL, 56H ；計數(shù)器；計數(shù)器1的的CWOUT DX, ALMOV

14、 DX, 0121HMOV AL, 200 ；計數(shù)器；計數(shù)器1初值初值OUT DX, AL；計數(shù)器計數(shù)器2： 7.2 82537.2 8253編程編程 1MHz1KHz1HzOUT1GATE1CLK1OUT0GATE0CLK0+5V+5V 這時可將計數(shù)器這時可將計數(shù)器0、1串聯(lián)，工作方式均為方式串聯(lián)，工作方式均為方式3，計，計數(shù)初值均為數(shù)初值均為1000。 當定時長度不夠時，可把2個或3個計數(shù)器串聯(lián)起來使用，甚至可把多個8253串聯(lián)起來使用。如何擴展定時/計數(shù)范圍？7.2 82537.2 8253編程編程 例如：CLK頻率為1MHz，在OUT1要產(chǎn)生頻率1Hz的脈沖。82538253應用專題應

15、用專題專題內容：主程序是將8254的計數(shù)器0設置為方式3（方波），CLK0接信號源1MHz，OUT0輸出周期為60ms的方波并0接到某發(fā)光二極管上；中斷服務程序用8254計數(shù)器1定時60ms產(chǎn)生一次中斷，即將OUT1接入8259的MIR7，編程制作一個秒表在屏幕上顯示時間。82538253應用專題應用專題要求：1、預習實驗指導書P43：4.4 8254定時/計數(shù)器應用實驗；預習教材第7章。2、預習相關內容，按專題報告模板完成其中的一至四項內容。3、進入實驗室時，必須持有專題報告并已完成其中的一至四項內容。根據(jù)調試情況添加實驗結果等內容，下課離開實驗室時將報告交指導老師。4、根據(jù)專題報告、調試過程、完成情況、討論情況評定成績并記入理論課程和實驗課程的期末總成績。5、帶實驗指導書和教材。 82538253應用