第 可編程定時器計數(shù)器PPT課件

1、12-1 定時器/計數(shù)器的工作原理 定時控制在微機系統(tǒng)中極為重要 定時器由數(shù)字電路中的計數(shù)電路構(gòu)成，通過記錄高精度晶振脈沖信號的個數(shù)，輸出準(zhǔn)確的時間間隔 計數(shù)電路如果記錄外設(shè)提供的具有一定隨機性的脈沖信號時，它主要反映脈沖的個數(shù)（進而獲知外設(shè)的某種狀態(tài)），常又稱為計數(shù)器第1頁/共36頁定時功能的實現(xiàn)方法 軟件延時利用微處理器執(zhí)行一個延時程序段實現(xiàn) 不可編程的硬件定時采用分頻器、單穩(wěn)電路或簡易定時電路控制定時時間 可編程的硬件定時軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時器芯片構(gòu)成一個方便靈活的定時電路第2頁/共36頁12-2 可編程定時器/計數(shù)器8253 12-2-1 8253的特點 3個獨立的16位計數(shù)器

2、通道 每個計數(shù)器有6種工作方式 按二進制或十進制（BCD碼）計數(shù) 每個計數(shù)器都可由程序設(shè)置6種工作方式 每個計數(shù)器計數(shù)速度可達2.6MHz 所有I/O都可與TTL兼容第3頁/共36頁8254是8253的改進型第4頁/共36頁12-2-2 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 D7D0計數(shù)器0控制字寄存器計數(shù)器1計數(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5頁/共36頁計數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖預(yù)置寄存器GATECLKOUT減1計數(shù)器輸出鎖存器計數(shù)初值存于計數(shù)初值存于預(yù)置寄存器預(yù)置寄存器；在計數(shù)過程中，在計數(shù)過程中

3、，減法計數(shù)器減法計數(shù)器的值不斷遞減，的值不斷遞減，而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。而預(yù)置寄存器中的預(yù)置不變。輸出鎖存器輸出鎖存器用于寫入鎖存命令時，用于寫入鎖存命令時，鎖定當(dāng)前計數(shù)值鎖定當(dāng)前計數(shù)值第6頁/共36頁計數(shù)器的3個引腳 CLK時鐘輸入信號在計數(shù)過程中，此引腳上每輸入一個時鐘信號（下降沿），計數(shù)器的計數(shù)值減1 GATE門控輸入信號控制計數(shù)器工作，可分成電平控制和上升沿控制兩種類型 OUT計數(shù)器輸出信號當(dāng)一次計數(shù)過程結(jié)束（計數(shù)值減為0），OUT引腳上將產(chǎn)生一個輸出信號第7頁/共36頁2. 與處理器接口 D0 D7數(shù)據(jù)線A0 A1地址線 RD*讀信號WR*寫信號 CS*片選信號CS* A1 A0

4、I/O地址讀操作RD*寫操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H讀計數(shù)器0讀計數(shù)器1讀計數(shù)器2無操作寫計數(shù)器0寫計數(shù)器1寫計數(shù)器2寫控制字第8頁/共36頁12-2-3 8253的初始化1. 寫控制字 8253在工作之前，必須對它進行編程，以確定每個計數(shù)器的工作方式和對計數(shù)器賦計數(shù)初值。CPU通過寫控制字指令，將每個計數(shù)通道分別初始化，使之工作在某種工作方式之下。 對8253芯片的初始化編程包括寫入控制字和寫入計數(shù)值兩方面，任一通道的控制字要從8253的控制口地址寫入，控制哪個通道由控制字的D7D6位來決定。計數(shù)初始值經(jīng)由各通道的端口地址寫入，可以采用二進制或十

5、進制來計數(shù)。 第9頁/共36頁1 方式控制字格式計數(shù)器讀寫格式工作方式數(shù)制D7D6D5D4D3D2D1D000 計數(shù)器001 計數(shù)器110 計數(shù)器211 非法00 計數(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1010 方式2011 方式3100 方式4101 方式50 二進制1 十進制控制字寫入控制字I/O地址（A1A011）示例第10頁/共36頁2 寫入計數(shù)值 選擇二進制時 計數(shù)值范圍：0000HFFFFH 0000H是最大值，代表65536 選擇十進制（BCD碼） 計數(shù)值范圍：00009999 0000代表最大值10000計

6、數(shù)值寫入計數(shù)器各自的I/O地址第11頁/共36頁【例12.1】 在某系統(tǒng)中8253的CLK0CLK2的時鐘頻率為2MHz，端口地址為200H203H。要求計數(shù)器0工作在方式0下，十進制計數(shù)，定時100s后產(chǎn)生中斷請求；計數(shù)器1工作在方式3下，二進制計數(shù)，用于產(chǎn)生周期為10s的對稱方波；計數(shù)器2工作在方式2下，二進制計數(shù)，每隔1ms產(chǎn)生一個負脈沖。 根據(jù)上述要求和已知條件，可知CLK的時鐘周期為0.5s。則可計算出計數(shù)器0的初始值為100s/0.5s=200，計數(shù)器1的計數(shù)初始值為10s/0.5s=20，計數(shù)器2的計數(shù)初始值為1ms/0.5s=2000。第12頁/共36頁 初始化程序如下： MO

7、V DX,203H ；控制字地址送DX MOV AL,00110001B ；控制字內(nèi)容送AL OUT DX,AL ；寫控制字 MOV AX,0200H ；計數(shù)初始值送AX MOV DX,200H ；計數(shù)器0地址200H送DX OUT DX,AL ；寫低8位 MOV AH,AL OUT DX,AL ；寫高8位 MOV DX,203H ；控制字地址送DX MOV AL,01010110B ；控制字內(nèi)容送AL OUT DX,AL ；寫控制字 MOV DX,201H ；計數(shù)器1地址201H送DX MOV AL,20 ；計數(shù)初始值送AX 第13頁/共36頁 續(xù)： OUT DX,AL ；寫低8位 MOV

8、DX,203H ；控制字地址送DX MOV AL,10110100B ；控制字內(nèi)容送AL OUT DX,AL ；寫控制字 MOV AX,2000 ；計數(shù)初始值送AX MOV DX,202H ；計數(shù)器2地址202H送DX OUT DX,AL ；寫低8位 MOV AL,AH OUT DX,AL ；寫高8位第14頁/共36頁若計數(shù)器2工作在十進制計數(shù)方式，則應(yīng)把2000H送AX中。計數(shù)器2的初始化程序段可改為下列指令序列： MOV DX,203H MOV AL,10100101B OUT DX,AL MOV DX,202H MOV AL,20H OUT DX,AL第15頁/共36頁3 讀取計數(shù)值 對

9、8位數(shù)據(jù)線，讀取16位計數(shù)值需分兩次 計數(shù)在不斷進行，應(yīng)該將當(dāng)前計數(shù)值先行鎖存，然后讀?。?向控制字I/O地址：給8253寫入鎖存命令 從計數(shù)器I/O地址：讀取鎖存的計數(shù)值讀取計數(shù)值，要注意讀寫格式和計數(shù)數(shù)制第16頁/共36頁12-2-4 8253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才能根據(jù)實際應(yīng)用問題，選擇正確的工作方式 每種工作方式的過程類似： 設(shè)定工作方式 設(shè)定計數(shù)初值 硬件啟動 計數(shù)初值進入減1計數(shù)器 每輸入一個時鐘計數(shù)器減1的計數(shù)過程 計數(shù)過程結(jié)束第17頁/共36頁方式0 計數(shù)結(jié)束中斷GATEOUTCLK 031244方式0WR設(shè)定工作方式設(shè)定

10、計數(shù)初值計數(shù)值送入計數(shù)器計數(shù)過程計數(shù)結(jié)束第18頁/共36頁方式1 可編程單穩(wěn)脈沖設(shè)定工作方式設(shè)定計數(shù)初值硬件啟動計數(shù)值送入計數(shù)器計數(shù)過程計數(shù)結(jié)束GATEOUTCLK 031244方式1WR第19頁/共36頁方式2 頻率發(fā)生器（分頻器）03124GATEOUTCLK 4方式2031240312403124WR第20頁/共36頁方式3 方波發(fā)生器03124GATEOUTCLK 4方式3031240312403124WR第21頁/共36頁方式4 軟件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式42233310WR第22頁/共36頁方式5 硬件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式522

11、333110WR第23頁/共36頁各種工作方式的輸出波形方式方式 0方式方式 1方式方式 2方式方式 3方式方式 4方式方式 50N0N0N0/N110NN/2 N/2 0/N0N0 1N0 1N0 1討論：計數(shù)開始的時刻第24頁/共36頁計數(shù)開始的時刻 需要注意： 處理器寫入8253的計數(shù)初值只是寫入了預(yù)置寄存器，之后到來的第一個CLK輸入脈沖（需先由低電平變高，再由高變低）才將預(yù)置寄存器的初值送到減1計數(shù)器。 從第二個CLK信號的下降沿，計數(shù)器才真正開始減1計數(shù)。第25頁/共36頁12-2-5 8253的應(yīng)用 1. 8253的初始化 對8253的初始化也稱為對8253的編程。完成初始化后8

12、253即開始自動按設(shè)置好的工作方式工作。初始化程序包括兩部分，一是寫各計數(shù)器的控制字，二是設(shè)置計數(shù)初始值。 第26頁/共36頁【例12.3】 假設(shè)8253的計數(shù)器0工作在方式5，按二進制計數(shù)，計數(shù)初始值為100；計數(shù)器1工作在方式1下，BCD碼計數(shù)，計數(shù)初始值為4000；計數(shù)器2工作在方式2下，按二進制計數(shù)，計數(shù)初始值為600。8253占用的端口地址為200H到203H。 初始化程序如下： 第27頁/共36頁 MOV DX,203H ；控制寄存器地址送DX MOV AL,00011010B ；計數(shù)器0，寫低字節(jié)，方式5，二進制計數(shù) OUT DX,AL ；寫控制字寄存器 MOV DX,200H

13、；計數(shù)器0的地址送DX MOV AL,100 ；計數(shù)初始值為100 OUT DX,AL ；寫入計數(shù)初始值 MOV DX,203H ；控制寄存器地址送DX MOV AL,01100011B ；計數(shù)器1，寫高字節(jié)，方式1，十進制計數(shù) OUT DX,AL ；寫控制字寄存器 MOV DX,201H ；計數(shù)器1的地址送DX 第28頁/共36頁 MOV AL,40H ；計數(shù)初始值為4000H，只寫高8位即可 OUT DX,AL ；寫入計數(shù)初始值 MOV DX,203H ；控制寄存器地址送DX MOV AL,10110100B ；計數(shù)器2，16位初始值，方式1，二進制計數(shù) OUT DX,AL ；寫控制字寄存

14、器 MOV DX,202H ；計數(shù)器2的地址送DX MOV AX,600 ；計數(shù)初始值為600 OUT DX,AL ；先寫低8位 MOV AL,AH OUT DX,AL ；再寫高8位第29頁/共36頁2 8253與系統(tǒng)的連接 IBM PC/XT機使用一片Intel8253作為定時/計數(shù)芯片。3個計數(shù)通道分別用于日時鐘計時、DRAM刷新定時和控制揚聲器發(fā)聲。8253和系統(tǒng)的連接如下圖所示。 第30頁/共36頁2 8253與系統(tǒng)的連接A0A1 A0 A1D0D7D0D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2D QCLK+5V接至DMA控制器接至揚聲器驅(qū)動器P

15、B0PB1IRQ0DRQ0 8253+5V1.19318MHzDACK0 BRDIORIOWRDWRCST/CCS第31頁/共36頁3 8253應(yīng)用實例 【例12.4】在8086系統(tǒng)中，8253的各端口地址為81H、83H、85H和87H?，F(xiàn)提供時鐘頻率為2MHZ，要求用8253來控制個LED發(fā)光二極管的點亮和熄滅，點亮10秒鐘后再讓它熄滅10秒鐘，并重復(fù)上述過程。 分析：因為計數(shù)頻率為2MHZ，計數(shù)器的最大計數(shù)值為65536，所以最大的定時時間為0.5s6553632.768ms，達不到20秒的要求，因此需用兩個計數(shù)器級聯(lián)來解決問題。 將2MHZ的時鐘信號直接加在CLK0輸入端，并讓計數(shù)器0工作在方式2，選擇計數(shù)初始值為5000，則從OUT0端可得到頻率為2MHZ/5000400HZ的脈沖，周期為0.25ms。再將該信號連到CLK1輸入端，并使計數(shù)器1工作在方式3下，為了使OUT1輸出周期為20秒（頻率為1/200.05HZ）的方波，應(yīng)取時間常數(shù)N1400HZ/0.058000。硬件連接圖如下圖所示。第32頁/共36頁定時中斷第33頁/共36頁初始化程序如下： MOV AL,00110101B；計數(shù)器0控制字內(nèi)