微機(jī)原理08-定時(shí)計(jì)數(shù)接口

第8章第8章：定時(shí)計(jì)數(shù)控制接口

8253的引腳和工作方式

8253的編程

8253在IBMPC系列機(jī)上的應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)第8章：定時(shí)器和計(jì)數(shù)器定時(shí)控制在微機(jī)系統(tǒng)中具有極為重要的作用，計(jì)數(shù)是許多過(guò)程控制領(lǐng)域常用的功能它們都是由數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)電路構(gòu)成定時(shí)器由數(shù)字電路中的計(jì)數(shù)電路構(gòu)成，通過(guò)記錄高精度晶振脈沖信號(hào)的個(gè)數(shù)，輸出準(zhǔn)確的時(shí)間間隔計(jì)數(shù)電路如果記錄外設(shè)提供的具有一定隨機(jī)性的脈沖信號(hào)時(shí)，它主要反映脈沖的個(gè)數(shù)（進(jìn)而獲知外設(shè)的某種狀態(tài)），常又稱為計(jì)數(shù)器第8章：定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)方法軟件延時(shí)利用微處理器執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序段實(shí)現(xiàn)不用硬件，但占用CPU時(shí)間、定時(shí)精度不高，隨系統(tǒng)時(shí)鐘頻率改變不可編程的硬件定時(shí)采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡(jiǎn)易定時(shí)電路控制定時(shí)時(shí)間定時(shí)電路簡(jiǎn)單、定時(shí)時(shí)間可以在一定范圍改變可編程的硬件定時(shí)軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時(shí)器芯片構(gòu)成一個(gè)方便靈活的定時(shí)電路具有多種工作方式、能夠輸出多種控制信號(hào)第8章：8.18253/8254定時(shí)計(jì)數(shù)器3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道每個(gè)計(jì)數(shù)器有6種工作方式按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼）計(jì)數(shù)8254是8253的改進(jìn)型第8章：8.1.18253/8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳D7～D0計(jì)數(shù)器0控制字寄存器計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)器2內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線緩沖器讀寫控制邏輯RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2第8章：1.計(jì)數(shù)器預(yù)置寄存器GATECLKOUT減1計(jì)數(shù)器輸出鎖存器計(jì)數(shù)初值存于預(yù)置寄存器；在計(jì)數(shù)過(guò)程中，減法計(jì)數(shù)器的值不斷遞減，而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。輸出鎖存器用于寫入鎖存命令時(shí)，鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值第8章：計(jì)數(shù)器的3個(gè)引腳CLK時(shí)鐘輸入信號(hào)在計(jì)數(shù)過(guò)程中，此引腳上每輸入一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)（下降沿），計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值減1GATE門控輸入信號(hào)控制計(jì)數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控制兩種類型OUT計(jì)數(shù)器輸出信號(hào)當(dāng)一次計(jì)數(shù)過(guò)程結(jié)束（計(jì)數(shù)值減為0），OUT引腳上將產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)第8章：2.與處理器接口D0~D7數(shù)據(jù)線A0~A1地址線CS*片選信號(hào)RD*讀信號(hào)WR*寫信號(hào)CS*A1A0I/O地址讀操作RD*寫操作WR*00000101001140H41H42H43H讀計(jì)數(shù)器0讀計(jì)數(shù)器1讀計(jì)數(shù)器2無(wú)操作寫計(jì)數(shù)器0寫計(jì)數(shù)器1寫計(jì)數(shù)器2寫控制字第8章：8.1.28253/8254的工作方式8253有6種工作方式，由方式控制字確定熟悉每種工作方式的特點(diǎn)才能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，選擇正確的工作方式每種工作方式的過(guò)程類似：⑴設(shè)定工作方式⑵設(shè)定計(jì)數(shù)初值〔⑶硬件啟動(dòng)〕⑷計(jì)數(shù)初值進(jìn)入減1計(jì)數(shù)器⑸每輸入一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器減1的計(jì)數(shù)過(guò)程⑹計(jì)數(shù)過(guò)程結(jié)束第8章：方式0：計(jì)數(shù)結(jié)束中斷①②⑤④⑥GATEOUTCLK

031244方式0WR①設(shè)定工作方式②設(shè)定計(jì)數(shù)初值④計(jì)數(shù)值送入計(jì)數(shù)器⑤計(jì)數(shù)過(guò)程⑥計(jì)數(shù)結(jié)束第8章：方式1：可編程單穩(wěn)脈沖（GATE上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)）①②⑤④⑥①設(shè)定工作方式②設(shè)定計(jì)數(shù)初值③③硬件啟動(dòng)④計(jì)數(shù)值送入計(jì)數(shù)器⑤計(jì)數(shù)過(guò)程⑥計(jì)數(shù)結(jié)束GATEOUTCLK

031244方式1WR第8章：方式2：頻率發(fā)生器（分頻器）03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR第8章：方式3：方波發(fā)生器03124GATEOUTCLK

4方式3031240312403124WR第8章：方式4：軟件觸發(fā)選通信號(hào)GATEOUTCLK031244方式42233310WR第8章：方式5：硬件觸發(fā)選通信號(hào)（GATE上升沿觸發(fā)）GATEOUTCLK031244方式522333110WR第8章：各種工作方式的輸出波形方式0方式1方式2方式3方式4方式50N0N0N0/N110NN/2

N/20/N0N01N01N01討論：計(jì)數(shù)開(kāi)始的時(shí)刻第8章：8.1.38253/8254的編程8253加電后的工作方式不確定8253必須初始化編程，才能正常工作寫入控制字寫入計(jì)數(shù)初值讀取計(jì)數(shù)值D7D6D5D4D3D2D1D0第8章：1.寫入方式控制字計(jì)數(shù)器讀寫格式工作方式數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000計(jì)數(shù)器001計(jì)數(shù)器110計(jì)數(shù)器211非法00計(jì)數(shù)器鎖存命令01只讀寫低字節(jié)10只讀寫高字節(jié)11先讀寫低字節(jié)后讀寫高字節(jié)000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式50二進(jìn)制1十進(jìn)制控制字寫入控制字I/O地址（A1A0＝11）8253控制字舉例

例：

現(xiàn)需要對(duì)8253的定時(shí)器0進(jìn)行設(shè)置；要求定時(shí)器0為先低后高寫入計(jì)數(shù)初值，工作在方式0，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)，請(qǐng)寫出相應(yīng)的方式控制字:

方式控制字定時(shí)器讀寫格式工作方式數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000定時(shí)器001定時(shí)器110定時(shí)器211非法00鎖存命令01只讀寫低

字節(jié)10只讀寫高

字節(jié)11先讀寫低

字節(jié)后讀

寫高字節(jié)000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式50二進(jìn)制1十進(jìn)制

00110000

定時(shí)器讀寫格式工作方式數(shù)制第8章：2.寫入計(jì)數(shù)值選擇二進(jìn)制時(shí)計(jì)數(shù)值范圍：0000H～FFFFH0000H是最大值，代表65536選擇十進(jìn)制（BCD碼）計(jì)數(shù)值范圍：0000～99990000代表最大值10000計(jì)數(shù)值寫入計(jì)數(shù)器各自的I/O地址示例第8章：3.讀取計(jì)數(shù)值對(duì)8位數(shù)據(jù)線，讀取16位計(jì)數(shù)值需分兩次計(jì)數(shù)在不斷進(jìn)行，應(yīng)該將當(dāng)前計(jì)數(shù)值先行鎖存，然后讀取：向控制字I/O地址：給8253寫入鎖存命令從計(jì)數(shù)器I/O地址：讀取鎖存的計(jì)數(shù)值讀取計(jì)數(shù)值，要注意讀寫格式和計(jì)數(shù)數(shù)制8253初始化編程舉例任務(wù)：某系統(tǒng)中有1MHz的時(shí)鐘信號(hào)，需要由此信號(hào)分頻生成1Hz的方波信號(hào)用來(lái)申請(qǐng)中斷，更新系統(tǒng)時(shí)鐘。請(qǐng)利用8253芯片實(shí)現(xiàn)該功能，分配的地址為：

2FCH~2FFH，請(qǐng)給出設(shè)計(jì)方案并完成初始化編程。1MHz1Hz的方波IORIOWA0A1譯碼地址：2FCH~2FFHD0~D7RDWRA0A1CLK0OUT0CLK1OUT1GATE0GATE11MHz1Hz的方波+5VCSD0~D78253工作于方式3（方波發(fā)生器）計(jì)數(shù)初值N=fCLK/fOUT本例中N=N0N1=106/1=106N0=N1=1000=3E8H定時(shí)器讀寫格式工作方式數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000定時(shí)器001定時(shí)器110定時(shí)器211非法00鎖存命令01只讀寫低

字節(jié)10只讀寫高

字節(jié)11先讀寫低

字節(jié)后讀

寫高字節(jié)000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式50二進(jìn)制1十進(jìn)制

00110110

定時(shí)器讀寫格式工作方式數(shù)制寫入方式控制字、計(jì)數(shù)初值MOVAL,36HMOVDX,2FFH；DX指向控制端口OUTDX,AL；寫入方式控制字MOVAX,3E8HMOVDX,2FCH；DX指向定時(shí)器0OUTDX,AL；先低后高寫入計(jì)數(shù)初值MOVAL,AHOUTDX,AL思考題：1、該例中能否采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)？如果采用十進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值應(yīng)為多少？2、請(qǐng)編寫初始化程序。10001000H定時(shí)器讀寫格式工作方式數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000定時(shí)器001定時(shí)器110定時(shí)器211非法00鎖存命令01只讀寫低

字節(jié)10只讀寫高

字節(jié)11先讀寫低

字節(jié)后讀

寫高字節(jié)000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式50二進(jìn)制1十進(jìn)制

00110111

定時(shí)器讀寫格式工作方式數(shù)制寫入方式控制字、計(jì)數(shù)初值MOVAL,37HMOVDX,2FFH；DX指向控制端口OUTDX,AL；寫入方式控制字MOVAX,1000HMOVDX,2FCH；DX指向定制器0OUTDX,AL；先低后高寫入計(jì)數(shù)初值MOVAL,AHOUTDX,AL第8章：9.28253在IBMPC系列機(jī)上的應(yīng)用A0A1———A0—A1—D0～D7D0～D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2DQCLK+5V接至DMA控制器接至揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器PB0PB1IRQ0DRQ0

8253+5V1.19318MHzDACK0BRDIORIOWRDWRCST/CCS61H第8章：9.2.1定時(shí)中斷和定時(shí)刷新從閱讀初始化程序段看計(jì)數(shù)器0作為定時(shí)中斷的作用將計(jì)數(shù)器1作為定時(shí)刷新看如何編寫初始化程序段第8章：計(jì)數(shù)器0：初始化程序moval,36h

；36H＝00110110B；計(jì)數(shù)器0為方式3，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)；先低后高寫入計(jì)數(shù)值out43h,al

；寫入方式控制字moval,0

；計(jì)數(shù)值為0out40h,al

；寫入低字節(jié)計(jì)數(shù)值out40h,al

；寫入高字節(jié)計(jì)數(shù)值第8章：計(jì)數(shù)器0：定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器0：方式3，計(jì)數(shù)值：65536，輸出頻率為1.19318MHz÷65536＝18.206Hz的方波門控為常啟狀態(tài)，這個(gè)方波信號(hào)不斷產(chǎn)生OUT0端接8259A的IRQ0，用作中斷請(qǐng)求信號(hào)每秒產(chǎn)生18.206次中斷請(qǐng)求，或說(shuō)每隔55ms（54.925493ms）申請(qǐng)一次中斷DOS系統(tǒng)利用計(jì)數(shù)器0的這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)08號(hào)中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了日時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能第8章：計(jì)數(shù)器1：DRAM定時(shí)刷新利用計(jì)數(shù)器1不斷提出DRAM刷新請(qǐng)求門控總為高，選擇方式2或32ms內(nèi)刷新128次，即15.6s刷新一次計(jì)數(shù)初值為18第8章：計(jì)數(shù)器1：初始化程序moval,54h

；54H＝01010100B；計(jì)數(shù)器1為方式2，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)；只寫低8位計(jì)數(shù)值out43h,al

；寫入方式控制字moval,18

；計(jì)數(shù)初值為18out41h,al

；寫入計(jì)數(shù)值第8章：8.2.2揚(yáng)聲器控制計(jì)數(shù)器2的輸出控制揚(yáng)聲器的發(fā)聲音調(diào)計(jì)數(shù)器2只能工作在方式3，才能輸出一定頻率的方波，經(jīng)濾波后得到近似的正弦波，進(jìn)而推動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲揚(yáng)聲器還受控于并行接口（8255芯片）必須使PB0和PB1同時(shí)為高電平，揚(yáng)聲器才能發(fā)出預(yù)先設(shè)定頻率的聲音第8章：例題8.1揚(yáng)聲器聲音的控制

；數(shù)據(jù)段freq dw600

；代碼段

movbx,freq callspeaker

；設(shè)置揚(yáng)聲器音調(diào)

callspeakon

；打開(kāi)揚(yáng)聲器聲音

movah,1

；等待按鍵

int21h

；按鍵后

callspeakoff

；關(guān)閉揚(yáng)聲器聲音8253在IBMPC系列機(jī)上的應(yīng)用A0A1———A0—A1—D0～D7D0～D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2DQCLK+5V接至DMA控制器接至揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器PB0PB1IRQ0DRQ0

8253+5V1.19318MHzDACK0BRDIORIOWRDWRCST/CCS61H第8章：第8章教學(xué)要求1.掌握8253引腳，尤其是