第8章.計數(shù)器和定時器

1、第8章柜臺和計時器英特爾8253/8254，8.1概述8.2 8253控制器8.3 8253的工作方式8.4 8253初始化8.5 8253讀取操作8.6在英特爾8254 8.7 8253 PC上使用8.8計時計數(shù)器的應(yīng)用節(jié)目示例，8.1概述，8.1 (2)每個計數(shù)器均為二進(jìn)制或20進(jìn)制數(shù)(3)每個柜臺的計數(shù)速度高達(dá)2MHz。(82C54-2計數(shù)頻率可達(dá)10MHz。)。(4)每個通道有6個茄子的工作方式，可由程序設(shè)置和更改。(5)所有輸入和輸出都與TTL級別兼容。8.1.2 8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8-1所示。1數(shù)據(jù)總線緩沖區(qū)8位雙向三狀態(tài)緩沖區(qū)。CPU使用I/O命令讀取和寫入

2、8253的所有信息都通過八個牙齒總線中的一個發(fā)送。包含：(1)CPU初始化編程時寫入8253的控制器。(2)CPU寫入通道的計數(shù)值。(3)CPU從一個通道讀取的計數(shù)值。2讀/寫控制邏輯接收系統(tǒng)總線輸入信號，然后生成整個設(shè)備的操作控制信號。3控制詞允許在寄存器CPU中使用控制詞，并分別控制三個計數(shù)器的工作方式。它只能寫，不能讀。4柜臺0、柜臺1、柜臺2如圖8-2所示，每個通道的結(jié)構(gòu)完全相同的三個單獨(dú)的柜臺/計時器通道。每個通道都包含16位字典可設(shè)置值的減柜臺、16位字典設(shè)置寄存器和16位輸出鎖定。牙齒三個通道的操作完全獨(dú)立。在計算過程中，相減計數(shù)器的值繼續(xù)減少，但字典設(shè)置寄存器字典設(shè)置的數(shù)量保持

3、不變。寫入鎖定命令時，輸出鎖定用于鎖定當(dāng)前計數(shù)值。每個通道的減計數(shù)器是字典設(shè)置的值減1。減法柜臺值減小到0時，將在OUT輸出結(jié)束時輸出信號。8.1.3 8253針腳Intel 8253的針腳如圖8-3所示。D7D0數(shù)據(jù)線、雙向、3狀態(tài)、CPU連接的數(shù)據(jù)總線?；I碼選擇信號，輸入，低級有效。僅選擇8253作為“0”。通常接收地址解碼信號。A1、A0寄存器選擇信號(選擇通信端口)、讀取和寫入3個輸入8253通道的計數(shù)器和1個控制寄存器讀取信號、輸入、低電平有效。如果有效，CPU可以從8253讀取數(shù)據(jù)。_ _ _信號寫入，輸入，低級有效。如果有效，CPU可以向8253寫入數(shù)據(jù)或命令。每個通道都有三個針

4、腳。CLK:輸入脈沖針腳。計數(shù)器是計算這個大頭針的脈沖。根據(jù)8253，添加到CLK針腳的輸入時鐘周期必須至少為380ns。GATE:門控信號輸入針腳。這是控制柜臺操作的外部信號。GATE針腳處于低級(無效)時，通常禁止柜臺操作。只有GATE為高電平時，計數(shù)器才能工作。OUT:輸出端號。計數(shù)達(dá)到0時，輸出針腳必須有輸出，輸出信號的波形取決于工作方式。8253內(nèi)部端口的選擇由引線A1和A0確定，通常連接到地址總線A1和A0。選擇每個通道的讀/寫操作(請參閱表8-1)。8.2 8253的控制器，1柜臺選擇(D7D6)控制器的最高兩位數(shù)確定牙齒控制器是哪個通道的控制器。三個通道的操作完全獨(dú)立，因此需要

5、三個控制器寄存器，分別規(guī)定這些通道的工作方式。但是，它們的地址相同(例如A1A0=11)。因此，對三個通道的編程需要在牙齒地址中寫入三個控制器，D7D6位分別指定不同的通道。2數(shù)據(jù)讀/寫格式(D5D4) CPU將初始值寫入計數(shù)通道并讀取當(dāng)前狀態(tài)時有多種茄子格式。例如，寫入數(shù)據(jù)時是寫入8位數(shù)據(jù)還是16位數(shù)據(jù)，如果是8位計數(shù)，則只能寫入D5D4=01，低8位。高8位自動位置0；16位計數(shù)，低8位為0時，D5D4=10牙齒，僅記錄高8位，低8位自動牙齒為0。16位計數(shù)，高8位和低8位都是0牙齒或低8位先寫，然后寫高8位。可以使其成為D5D4=11。讀取計數(shù)值時，可以創(chuàng)建D5D4=00，在寫入控制器時

6、鎖定計數(shù)值，稍后再讀取。3工作方式(D3D2D1) 8253可以使用6茄子/通道工作方式。由牙齒3位確定。每種方法的特點(diǎn)如下所述。4自制選擇(D0) 8253的每個頻道都有兩個茄子計數(shù)：二進(jìn)制數(shù)和二進(jìn)制數(shù)。這將相應(yīng)地決定。二進(jìn)制計數(shù)時記錄的初始值的范圍為0000HFFFFH。其中0000H是最大值，表示65536。以20進(jìn)制表示的初始值的范圍為00009999。其中0000是最大值，表示10000。8 . 3 . 8253工作方式，8.3.1方式0計數(shù)完成時，中斷以這種方式將控制器CW寫入控制器寄存器(CW)時，輸出輸出降低，計數(shù)器不賦予初始值或開始計數(shù)。要開始計算，GATE信號必須處于較高級

7、別。計數(shù)初始值記錄后，通道開始計數(shù)，OUT信號線保持在較低的級別，直到計數(shù)牙齒為0。輸出信號線為高電平。方法0過程如圖8-5所示。其中，LSB=4是計數(shù)值4，僅寫入8位低數(shù)字，底部行是計數(shù)器的數(shù)值。方法0的主要特征是(1)計數(shù)器只計算一次。計數(shù)達(dá)到0時，初始計數(shù)值不會恢復(fù)，重新計數(shù)也不會開始，輸出保持在較高狀態(tài)。只有寫入不同的計數(shù)值時，OUT才會降低，開始新的計數(shù)值。(2)8253內(nèi)部將CPU寫入計數(shù)值的WR信號上升變化中的牙齒值寫入通道的字典設(shè)定寄存器，WR信號上升，然后寫入下一個CLK脈沖，將計數(shù)值從字典設(shè)定寄存器發(fā)送到1柜臺減1計數(shù)器，開始計數(shù)值為初始值。因此，8253在寫入計數(shù)數(shù)字命令

8、后，必須通過輸入脈沖，將計數(shù)值加載到負(fù)1計數(shù)器后，下一脈沖開始計算。因此，如果將初始計數(shù)值設(shè)置為N，則輸出信號OUT僅在N 1 CLK脈沖之后才會增大。方法1、方法2、方法4和方法5的牙齒特征相同。(3)在計數(shù)過程中，可由門控制信號GATE控制暫停。GATE=0時，計數(shù)暫停。GATE升高時，將計算波形，如圖8-6所示。(4)在計數(shù)過程中，可以更改計數(shù)值。對于8位計數(shù)，如圖8-7所示，在記錄了新的計數(shù)值后，計數(shù)器以新的計數(shù)值重新開始。對于16位計數(shù)，在記錄了第一個字節(jié)后，計數(shù)器停止計數(shù)，記錄了第二個字節(jié)后，計數(shù)器開始使用新數(shù)字計數(shù)。也就是說，更改“計數(shù)”值立即有效。(5)8253內(nèi)部沒有中斷控制

9、電路、專用中斷請求引線，因此可以將輸出信號用作中斷請求信號用于中斷目的，但需要外部中斷優(yōu)先級隊列電路和中斷向量生成電路。如果8253的地址為04H07H，要在柜臺1牙齒方法0上工作，請使用8位二進(jìn)制數(shù)，數(shù)量為128，初始化過程：MOVA1，50h；控制器OUT 07H，al；控制詞寄存器MOV AL，輸出到80h設(shè)定計數(shù)值OUT 05H，al；輸出到計數(shù)通道1，8.3.2的可節(jié)目單比特脈沖在CPU寫入控制器(上升邊緣)時，輸出輸出OUT信號保持在高水平(如果原來低，則從低到高)。當(dāng)CPU用完計數(shù)值時，計數(shù)器不會開始計數(shù)，直到外部部門啟動脈沖GATE，然后沿著下一個輸入CLK脈沖的下降開始計數(shù)，

10、輸出OUT變低。在整個計算過程中，OUT的計數(shù)牙齒為零，輸出高電平，以單比特脈沖輸出。外部GATE觸發(fā)重新啟動時，可以生成單比特脈沖，如圖8-8所示。方法1的主要特征是(1)將計數(shù)值設(shè)置為N，則輸出的單比特脈沖寬度為N個輸入脈沖間隔。(2)計數(shù)達(dá)到0時，可以由外部GATE重新啟動，因此可以輸出相同寬度的單脈沖，而無需再次發(fā)送計數(shù)值。(3)在計數(shù)過程中，外部可以發(fā)出柵極脈沖，重新觸發(fā)。再次觸發(fā)脈沖上升邊后，在CLK脈沖的下降邊上，計數(shù)器再次開始計數(shù)。圖8-9所示。(4)在計算過程中，CPU可以更改計數(shù)值，在牙齒情況下，計數(shù)過程不受影響，計數(shù)達(dá)到0時輸出較高。重新觸發(fā)啟動時，計數(shù)器將重新計算為新輸

11、入的計數(shù)值。也就是說，計數(shù)值對以下項(xiàng)有效：圖8-10所示。如果要在柜臺0牙齒方法1中工作，用BCD計算，則計數(shù)值為3000H。初始化程序?yàn)镸OV AL，23h。方法設(shè)置控制詞OUT 07H，al?？刂圃~寄存器MOV AI，輸出到30h設(shè)計數(shù)值OUT 04H，al；輸出到柜臺0的高8位注意：計數(shù)值為16位，但控制器規(guī)定僅寫入高8位，因此低8位自動設(shè)置為0。8.3.3模式2頻率發(fā)生器成為CPU輸出控制器時，輸出輸出輸出信號高電平。記錄計數(shù)值后，計數(shù)器會立即自動計算輸入時鐘CLK的數(shù)量。計數(shù)期間，輸出始終保持高電平，直到計數(shù)器減少到L，經(jīng)過CLK周期，輸出返回高電平，計數(shù)器開始重新計算(參見圖8-1

12、1)。方法2的一個突出特點(diǎn)是可以連續(xù)工作。如果計數(shù)值為N，則每次輸入N個CLK脈沖時都會輸出脈沖。因此，牙齒方法可以用于脈沖速度發(fā)生器或?qū)崟r時鐘中斷的生成。方法2的主要特征是(1)在不重置計數(shù)值的情況下，通道連續(xù)工作，輸出固定頻率的脈沖。(2)計數(shù)過程可由網(wǎng)關(guān)控制脈沖。GATE降低時暫停計數(shù)。GATE升高時(如圖8-12所示)，下一個CLK脈沖將導(dǎo)致計數(shù)器恢復(fù)到初始值，計數(shù)重新開始。圖8-13方法2可以在計數(shù)過程中更改計數(shù)值，(3)在計數(shù)過程中更改計數(shù)值，不影響進(jìn)行中的計數(shù)過程，但在計數(shù)到L時輸出降低，CLK周期輸出再次升高，計數(shù)器作為新的計數(shù)值進(jìn)行計算，因此，如圖8-13所示，對計數(shù)值的更改

13、在下次有效。要使柜臺2與方法2協(xié)同工作，請單擊二進(jìn)制數(shù)。計數(shù)值為02F0H。初始化程序?yàn)镸OV AL，84H是?？刂破鱋UT 07H、AL MOV AI、0FOH OUT 06H、AL；寫入計數(shù)值的低8位MOV AL，02H OUT 06H，AL；計數(shù)值的高8位，8.3.4方法3方波生成器方法3和方法2的輸出是周期性的。主要區(qū)別在于方法3牙齒計數(shù)過程中，一半時間高，另一半低。因此，如果計數(shù)值為N，方法3的輸出是方波，周期是N個CLK脈沖。這樣，如果CPU設(shè)置控制器，則輸出將增加，寫入計數(shù)值后，將自動開始計數(shù)，輸出將保持高。計數(shù)達(dá)到一半計數(shù)值時，輸出會降低，直到計數(shù)牙齒為零，輸出會再次升高，計數(shù)

14、會重新開始。圖8-14所示。方法3的主要特征是：(1)如果計數(shù)值為偶數(shù)，則加載計數(shù)值后，每個CLK脈沖將計數(shù)值減少2，如果計數(shù)值減少到0，則改變輸出狀態(tài)，重新加載計數(shù)值以開始新的計數(shù)值。如果“計數(shù)”值為奇數(shù)，則加載“計數(shù)”值后，牙齒過程將重復(fù)。計數(shù)達(dá)到0時，更改輸出狀態(tài)并重新加載計數(shù)值。牙齒后的第一個CLK脈沖將計數(shù)器減少3。此后，每個CLK脈沖將計數(shù)器減少2，直到計數(shù)器再次牙齒0。輸出再次提高，重復(fù)牙齒過程，如圖8-15所示。因此，在計數(shù)值N牙齒奇數(shù)的情況下，輸出為(N1)/CLK脈沖周期2個高(N-1)/2脈沖周期低。也就是說，如果OUT較高，則CLK循環(huán)時間將大大低于此值。圖8-15方法

15、3計數(shù)值為奇數(shù)的波形，(2)GATE信號重新開始計數(shù)過程。GATE=1允許計數(shù)，GATE=0禁止計數(shù)。輸出牙齒如果周期低，則GATE=0時，輸出會立即升高以停止計數(shù)。GATE增大時，計數(shù)器將重新加載初始值，并重新開始計數(shù)。圖8-16所示。(3)在計數(shù)期間寫入新的計數(shù)值不會影響當(dāng)前計數(shù)過程。但是，在方波伴奏器結(jié)束之前和記錄了新的計數(shù)值之后，如果接收到GATE脈沖，計數(shù)器將接收下一個CLK脈沖時尚人的新計數(shù)值，并開始用牙齒數(shù)值進(jìn)行計算。否則，新的計數(shù)值將在當(dāng)前伴奏結(jié)束時加載計數(shù)器。8.3.5方式4軟件觸發(fā)器選擇桶在寫入控制器時輸出輸出輸出信號為高電平(原來高的話保持高，原來低的話改為高)。計數(shù)值記

16、錄后，立即開始計數(shù)(相當(dāng)于軟件開始)，計數(shù)達(dá)到0后，輸出降低，在輸入時鐘周期結(jié)束后，輸出再次提高。柜臺停止計數(shù)。因此，牙齒方法是一次性計算，因此只能在輸入新的計數(shù)值后開始新的計數(shù)值，如圖8-17所示。方法4具有以下特征：(1)CPU記錄計數(shù)值后，記錄下一個CLK脈沖，將計數(shù)值記錄在計數(shù)器中，然后CLK脈沖開始減速。因此，如果將計數(shù)值設(shè)置為N，則寫入計數(shù)值后的N 1脈沖將輸出為負(fù)脈沖。(2)如果GATE=1，則允許計數(shù)；如果GATE=0，則禁止計數(shù)。因此，要啟動軟件，必須將GATE保留為1。GATE信號對輸出沒有影響，如圖8-18所示。(3)在計數(shù)期間更改計數(shù)值時，使用新的計數(shù)值重新開始計數(shù)，如

17、圖8-19所示。如果計數(shù)值為2個字節(jié)，則設(shè)置第一個字節(jié)時停止計數(shù)，設(shè)置第二個字節(jié)，然后開始計數(shù)作為新的計數(shù)數(shù)目。8.3.6模式5選擇硬件觸發(fā)器以這種方式設(shè)置控制器后，輸出輸出輸出信號為高電平。設(shè)置計數(shù)值后，計數(shù)器不是立即開始計數(shù)，而是由門脈沖的上升邊緣觸發(fā)。計數(shù)達(dá)到0時，輸出為低電平，通過CLK脈沖時，輸出返回高電平，停止計數(shù)。如圖8-20所示，必須等到下一個門控脈沖觸發(fā)后才能重新計算。方法5具有以下特征：(1)如果將計數(shù)值設(shè)置為N，則必須在觸發(fā)門控脈沖后通過N 1 CLK脈沖才能輸出負(fù)脈沖。(2)在計數(shù)期間使用門控脈沖，計數(shù)器重新開始計數(shù)，但不影響輸出狀態(tài)，如圖8-21所示。(3)在計數(shù)期間更改計數(shù)值不會影響計數(shù)過程，除非對門控制信號沒有觸發(fā)。計數(shù)達(dá)到0時，如圖8-22所示，如果存在新門控制信號的觸發(fā)器，則計算為新的計數(shù)值。但是，寫入新的計數(shù)值后，不計算到0，如果發(fā)生新的門控脈沖觸發(fā)器，則立即以新的計數(shù)值重新開始計數(shù)值。8.3.7 8253工作方法摘要8253有6種茄子工作方法。由于特性不同，應(yīng)用程序也不同。1輸出輸出輸出信號的初始狀態(tài)在6茄子方法中寫入0牙齒控制