第7章定時計數(shù)技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第第7章定時計數(shù)章定時計數(shù)(j sh)技術(shù)技術(shù)第一頁，共40頁。第1頁/共40頁第二頁，共40頁。1. 定時(dn sh)日時鐘、實時鐘、時間延遲2. 計數(shù)3. 定時(dn sh)與計數(shù)的關(guān)系7.2 微機系統(tǒng)(xtng)中的定時系統(tǒng)(xtng)1. 內(nèi)部定時計算機本身運行的時間基準或時序關(guān)系；由計算機硬件決定，用戶無法更改2. 外部定時外設(shè)實現(xiàn)某種功能時，本身所需的時序關(guān)系3. 時序配合考慮外設(shè)與CPU連接時，以計算機的時序關(guān)系為依據(jù)，以滿足計算機的時序要求第2頁/共40頁第三頁，共40頁。7.3.1 定時方法1. 軟件定時典型的延時程序段特點：不需增加硬件；浪費CPU資源、程序通用性

2、差2. 硬件定時特點：不占用CPU時間、定時準確、定時程序具有(jyu)通用性7.3.2 定時器1. 不可編程定時器常用定時器件：單穩(wěn)觸發(fā)器、555、556定時器2. 可編程定時器常用可編程定時/計數(shù)器芯片：Intel 8253/8254/82C54A、MC6840、Zilog的CTC等對時間的計時方式：正計時、倒計時第3頁/共40頁第四頁，共40頁。7.4.1 82C54A的外部特性和內(nèi)部寄存器82C54A的主要特性： 3個獨立的、16位的、減1計數(shù)通道(T0T2)；每個通道有自己的GATE、CLK、OUT；6種工作方式1. 82C54A的外部連接特性(24腳、雙列直插、+5V供電)(1)面

3、向CPU的信號線(13)D0D7、CS、RD、WR、A1、A0(2)面向I/O設(shè)備的信號線(9)GATEi：Ti的門控信號，控制計數(shù)過程，具體作用視方式而定CLKi：Ti的脈沖輸入，允許(ynx)計數(shù)時對CLKi輸入的脈沖減1計數(shù)OUTi：Ti的輸出信號，Ti減為0時OUTi有效，輸出波形視方式而定A1A0選中端口0 0T00 1T11 0T21 1控制口第4頁/共40頁第五頁，共40頁。2. 82C54A的內(nèi)部寄存器(1)82C54A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線緩沖器、命令寄存器、3個計數(shù)通道(tngdo)、讀/寫邏輯各模塊的功能及82C54A的讀寫操作(2)3個計數(shù)通道(tngdo)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各寄

4、存器的功能16位當(dāng)前計數(shù)值鎖存器16位減1計數(shù)器16位計數(shù)初值寄存器&CLKGATEOUT裝入/讀出初值MSBLSB減1為0時鎖存后讀出當(dāng)前值MSBLSB第5頁/共40頁第六頁，共40頁。內(nèi)部總線讀/寫邏輯數(shù)據(jù)總線緩沖器D0D7A0A1IORIOW命令寄存器CS計數(shù)器2CLK2GATE2OUT2計數(shù)器1CLK1GATE1OUT1計數(shù)器0CLK0GATE0OUT0第6頁/共40頁第七頁，共40頁。用戶擴展的82C54A的I/O端口地址：304H307H1. 方式命令選擇通道、確定工作方式命令字各位含義及舉例2. 鎖存命令將選定計數(shù)通道的當(dāng)前(dngqin)計數(shù)值鎖存，以便讀取讀取當(dāng)前(d

5、ngqin)值的作用：求當(dāng)前(dngqin)所計脈沖數(shù)，應(yīng)用舉例3. 讀回命令既能鎖存計數(shù)值又能鎖存狀態(tài)信息CNT：鎖存選中計數(shù)器的內(nèi)容，=0表示要讀取計數(shù)值ST：鎖存選中計數(shù)器的狀態(tài)，=0表示要讀取狀態(tài)CNi：選擇計數(shù)器，=1表示選中SC1SC0RW1RW0M2M1M0BCD11CNTSTCNT2CNT1CNT00第7頁/共40頁第八頁，共40頁。RW1RW0：讀/寫長度選擇或發(fā)鎖存命令00：發(fā)鎖存命令(鎖存SC1SC0指定的通道)此時低4位無效01：只讀/寫一個低字節(jié)(z ji)10：只讀/寫一個高字節(jié)(z ji)11：先低后高讀/寫兩個字節(jié)(z ji)M2M1M0：工作方式選擇(方式05

6、分別由000101選擇)BCD：計數(shù)碼制選擇0：二進制計數(shù) 1：BCD碼計數(shù)SC1SC0：通道選擇00：通道0(T0)01：通道1(T1)10：通道2(T2)11：不用第8頁/共40頁第九頁，共40頁。要求：用T0統(tǒng)計某個事件發(fā)生的次數(shù)，將結(jié)果存入(cn r)寄存器BX中，假設(shè)該事件發(fā)生的次數(shù)在165535次范圍內(nèi)分析：由于發(fā)生次數(shù)在165535之間，故將初值送為0，采用二進制計數(shù)；當(dāng)需要了解事件發(fā)生的實際次數(shù)時，只要用初值減去當(dāng)前值即可；方式可選0/1/4/5(以方式0為例)初始化程序：MOV DX,307HMOV AL,30HOUT DX,AL ;方式字MOV BX,0 ;計數(shù)初值MOV

7、DX,304HMOV AL,BLOUT DX,ALMOV AL,BHOUT DX,AL ;寫入初值需要了解實際發(fā)生次數(shù)(csh)時執(zhí)行下列程序段：MOV DX,307HMOV AL,00HOUT DX,AL;鎖存T0當(dāng)前值MOV DX,304HIN AL,DX;讀低字節(jié)MOV CL,ALIN AL,DX;讀高字節(jié)MOV CH,ALSUB BX,CX;(BX)=實際發(fā)生次數(shù)(csh)第9頁/共40頁第十頁，共40頁。區(qū)分6種工作方式的標志(biozh)：啟動計數(shù)器的觸發(fā)方式輸出波形計數(shù)過程中門控信號的作用1. 0方式計數(shù)結(jié)束輸出正跳變觸發(fā)方式：寫入初值后，WR 觸發(fā)輸出波形：計數(shù)過程中為低電平，

8、減為0變高，并結(jié)束計數(shù)過程中GATE作用：1，允許；0，禁止； ，暫停， ，繼續(xù)2. 1方式可重觸發(fā)單穩(wěn)方式觸發(fā)方式：寫入初值后，GATE 觸發(fā)輸出波形：計數(shù)過程中為低電平，減為0變高，并結(jié)束計數(shù)過程中GATE作用：1，0， ，不影響； ，啟動或重新啟動第10頁/共40頁第十一頁，共40頁。CLKN=5WROUT543210GATE=1WRN=5OUTGATE543333210第11頁/共40頁第十二頁，共40頁。CLKWROUTN=5GATE543210543210WR N=5OUTGATE543543210第12頁/共40頁第十三頁，共40頁。3. 2方式N分頻器(速率波發(fā)生器)觸發(fā)方式：

9、寫入初值后，WR 觸發(fā)輸出波形：計數(shù)過程中為高電平，減為1時變低，維持1個時鐘周期，再次變高并重新裝入計數(shù)初值，重復(fù)計數(shù)過程計數(shù)過程中GATE作用：1，允許；0，禁止(jnzh)； ，停止， ，重新開始4. 3方式方波發(fā)生器與2方式的區(qū)別僅在于輸出波形不同輸出波形：占空比為1:1或近似1:1的方波。初值為偶數(shù)時，前半周為高電平，后半周為低電平；初值為奇數(shù)時，前(N+1)/2個脈沖為高電平方式2、方式3的特殊性：具有自動重新裝載計數(shù)初值的功能周期/頻率、兩種方式的占空比第13頁/共40頁第十四頁，共40頁。CLKWROUTN=55432105432105432105GATE1WRN=5OUTGA

10、TE5432105435432105第14頁/共40頁第十五頁，共40頁。CLKWROUTN=5543210543210 05432105GATE1WRN=44310321OUT0GATE=124432140321第15頁/共40頁第十六頁，共40頁。5. 4方式軟件觸發(fā)(chf)選通方式觸發(fā)(chf)方式：寫入初值后，WR 觸發(fā)(chf)輸出波形：方式設(shè)定后輸出為高電平，并維持，減為0時變低，維持1個時鐘周期，再次變高并結(jié)束計數(shù)過程中GATE作用：1，允許；0，禁止； ，停止， ，重新開始6. 5方式硬件觸發(fā)(chf)選通方式(輸出波形同4方式，觸發(fā)(chf)方式同1方式)觸發(fā)(chf)方式

11、：寫入初值后，GATE 觸發(fā)(chf)輸出波形：計數(shù)過程中為高，結(jié)束時輸出寬度為1個時鐘周期的負脈沖并結(jié)束計數(shù)過程中GATE作用：1，0， ，不影響； ，啟動或重新啟動第16頁/共40頁第十七頁，共40頁。CLKWROUTN=5543210GATE=1WRN=5OUTGATE54543210第17頁/共40頁第十八頁，共40頁。WROUTN=5GATE543210543210WRN=5OUTGATE543543210CLK第18頁/共40頁第十九頁，共40頁。7. 6種方式的比較觸發(fā)方式：方式1和方式5為硬件觸發(fā)；其余為軟件觸發(fā)輸出波形：方式2和方式3輸出重復(fù)(chngf)波形，其余為單次波形

12、；方式0、1基本相同，方式4、5相同計數(shù)過程的結(jié)束：方式2和方式3需外加控制信號令GATE=0；方式0、1、4、5計數(shù)結(jié)束會自動停止第19頁/共40頁第二十頁，共40頁。1. 計數(shù)初值的計算82C54A是逆計數(shù)器(減1計數(shù)器)，減1計數(shù)器減為0時輸出有效定時的計數(shù)初值(時間常數(shù))2. 計數(shù)初值的裝入16位計數(shù)初值裝入順序先低后高3. 計數(shù)初值的范圍當(dāng)初(dngch)值N=0時，計數(shù)脈沖數(shù)最多：二進制計數(shù)，計65536個BCD碼計數(shù)，計10000個OUTfCLKfCLKTOUTTN7.4.5 82C54A的初始化1. 初始化步驟：設(shè)置方式命令字、設(shè)置計數(shù)初始值2. 初始化舉例輸入頻率為2MHz的

13、時鐘(shzhng)信號，利用T1定時2ms，采用方式3第20頁/共40頁第二十一頁，共40頁。設(shè)：輸入時鐘頻率為2MHz，要求利用T1定時2ms，采用方式3計數(shù)(j sh)初值(時間常數(shù))方式字：76H(二進制計數(shù)(j sh) 或 77H(BCD碼計數(shù)(j sh)MOV DX,307HMOV AL,76HOUT DX,AL;寫入方式字MOV DX,305HMOV AX,4000OUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;寫入計數(shù)(j sh)初值4000102102T3-6OUTCLKfCLKTOUTTN4000H 方式字送77H，計數(shù)初值應(yīng)送多少？?第21頁/共40頁第二十二頁，

14、共40頁。7.5.1 用戶擴展(kuzhn)的定時/計數(shù)器(304H307H)應(yīng)用例7.1 某系統(tǒng)要求用82C54A的T1測量脈沖(正脈沖)的寬度，系統(tǒng)提供輸入時鐘CLK=1MHz，采用二進制計數(shù)分析：采用方式0，用被測脈沖控制GATE1，首先裝入初值0，當(dāng)被測信號變高時開始計數(shù)，被測信號變低時停止計數(shù)，鎖存并讀出當(dāng)前值n，則脈沖寬度為(65536-n)s脈寬測量程序段：;初始化MOV DX,307HMOV AL,70HOUT DX,ALMOV DX,305HMOV AX,0000HOUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL;測量(cling)脈寬MOV DX,307HMOV AL

15、,40HOUT DX,AL;鎖存T1MOV DX,305HIN AL,DXMOV BL,ALIN AL,DXMOV BH,AL;(BX)為當(dāng)前值MOV AX,0SUB AX,BX第22頁/共40頁第二十三頁，共40頁。CLKWRD=0GATE1被測信號等待設(shè)置初值脈寬計數(shù)讀結(jié)果第23頁/共40頁第二十四頁，共40頁。例7.2 82C54A用作定時要求：每隔5ms發(fā)出一個掃描負脈沖，系統(tǒng)提供時鐘(shzhng)CLK=20KHz，采用T2、用十進制計數(shù)分析： T2工作于方式2計數(shù)初值為N=TOUT/TCLK=TOUTCLK=510-320103=100初始化程序：MOV DX, 307HMOV

16、AL, 0B5HOUT DX, ALMOV DX, 306HMOV AX, 100HOUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, AL第24頁/共40頁第二十五頁，共40頁。例7.3 82C54A用作分頻器要求：用T0產(chǎn)生=1000Hz的方波，系統(tǒng)提供時鐘(shzhng)CLK=1.19318MHz，采用二進制計數(shù)分析：工作于方式3計數(shù)初值為N=CLK/OUT=1.19318106/10001193=4A9H初始化程序：MOV DX, 307HMOV AL, 36HOUT DX, ALMOV DX, 304HMOV AX, 4A9HOUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX

17、, AL第25頁/共40頁第二十六頁，共40頁。例7.4 82C54A同時用作計數(shù)與定時要求：控制(kngzh)產(chǎn)品流水線，每通過24個產(chǎn)品，暫停5s，等待打包，然后重啟流水線，按ESC鍵停止生產(chǎn)，系統(tǒng)提供時鐘100Hz分析：對24計數(shù)，選用T0；對5s定時，選用T1；用OUT0觸發(fā)T1控制(kngzh)流水線的暫停和重啟；設(shè)置T0方式2，T1方式1，由外部硬件信號(OUT0)進行觸發(fā)；設(shè)兩個通道都采用十進制計數(shù) T0方式字=00010101B=15H，初值N0=24H T1方式字=01110011B=73H，初值N1=(5100)H=500H硬件設(shè)計包裝流水線的程序段第26頁/共40頁第二十

18、七頁，共40頁。82C54AGATE0CLK0OUT0GATE1CLK1OUT1VCC100HzVCCRT產(chǎn)品光源5s暫停啟動第27頁/共40頁第二十八頁，共40頁。CODE SEGMENTASSUME CS: CODESTART:MOV DX, 307H;通道(tngdo)0初始化MOV AL, 15HOUT DX, ALMOV DX, 304HMOV AL, 24HOUT DX, ALMOV DX, 307H;通道(tngdo)1初始化MOV AL, 73HOUT DX, ALMOV DX, 305HMOV AX, 500HOUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, ALCHE

19、CK:MOV AH, 0BH;是否有鍵按下INT 21HCMP AL, 00HJE CHECKMOV AH, 08H;有鍵, 判斷(pndun)是否為ESCINT 21HCMP AL, 1BHJNE CHECK;發(fā)停止生產(chǎn)的控制信號MOV AX, 4C00H;是ESC則結(jié)束INT 21HCODEENDSEND START第28頁/共40頁第二十九頁，共40頁。1. 微機系統(tǒng)(xtng)配置的82C54A應(yīng)用設(shè)置OUT0系統(tǒng)(xtng)時鐘中斷OUT1動態(tài)存儲器刷新OUT2發(fā)聲系統(tǒng)(xtng)音調(diào)控制82C54A在系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)置在系統(tǒng)中的應(yīng)用設(shè)置計數(shù)計數(shù)通道通道讀讀/寫寫方式方式工作工作方式方

20、式計數(shù)計數(shù) 碼制碼制計數(shù)計數(shù)初值初值CLK/ MHzGATEToutFoutOUT用途用途0高/低字節(jié)3二進制0000H1.19318+5V55ms18.2HzIRQ0日時鐘 中斷請求1只寫低字節(jié)2二進制12H1.19318+5V15s66.3KHzDREQ0DRAM 刷新請求2高/低字節(jié)3二進制533H1.19318PB0 控制1.1155ms896HzSPK揚聲器 發(fā)聲1.19318MHzDSQQRDACK0DREQ0VCCCLK0OUT0GATE0GATE1GATE2CLK1CLK2OUT1OUT2&PB1SPKIRQ0VCCPB0WRRDCSA1A0D0D782C54AT/S

21、CSA0A1D0D7IORIOW第29頁/共40頁第三十頁，共40頁。2. 微機系統(tǒng)配置的82C54A初始化程序段計數(shù)器0定時中斷(約55ms申請一次中斷)MOV AL, 00110110B;初始化方式命令OUT 43H, ALMOV AX, 00H;初值為00H(最大值)OUT 40H, AL;先寫低字節(jié)MOV AL, AHOUT 40H, AL;再寫高字節(jié)計數(shù)器1DRAM定時刷新(shu xn)(15s請求一次DMA傳輸)MOV AL, 01010100B;初始化方式命令OUT 43H, ALMOV AL, 12H;初值為12HOUT 41H, AL;只寫低字節(jié)計數(shù)器2產(chǎn)生約900Hz的方

22、波使揚聲器發(fā)聲MOV AL, 10110110B OUT 42H, ALOUT 43H, AL MOV AL, AHMOV AX, 533H OUT 42H, AL第30頁/共40頁第三十一頁，共40頁。3. 微機系統(tǒng)配置的82C54A應(yīng)用舉例例7.5 發(fā)聲器設(shè)計要求：利用82C54A發(fā)600Hz的聲音，按任意鍵開始發(fā)聲，長/短音交替，按ESC鍵停止；82C54A的T2的輸入時鐘頻率1.19318MHz系統(tǒng)的硬件連接分析(fnx)：聲音頻率：由初值控制 N=1.19318*106/6001988聲音開關(guān)：由82C55A的PB口控制PB0PB11，開；PB00或PB10，關(guān)聲音長短：由開放聲音的

23、延時時間控制BL作延時子程序入口參數(shù)(BL1，短音；BL6，長音)軟件設(shè)計由主程序和發(fā)聲子程序組成 主程序流程圖 主程序 發(fā)聲子程序第31頁/共40頁第三十二頁，共40頁。CLK2GATE2OUT2PB1PB082C55A&濾波功放82C54A1.19318MHz第32頁/共40頁第三十三頁，共40頁。82C54A初始化關(guān)閉揚聲器關(guān)閉揚聲器按任意鍵？發(fā)長音(BL=6)調(diào)發(fā)聲子程序發(fā)短音(BL=1)調(diào)發(fā)聲子程序按ESC鍵？結(jié)束開始NYNY說明：82C55A的PB口地址為61HINT 21H的0BH號功能調(diào)用(dioyng)AL00H：無鍵按下ALFFH：有鍵按下，再用8號調(diào)用(dioyn

24、g)取得該鍵的ASCII碼第33頁/共40頁第三十四頁，共40頁。CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE ORG 100HBEGIN:MOV AL,0B6H ;82C54方式(fngsh)字 OUT 43H,AL MOV AX,1988 ;82C54初值 OUT 42H,AL MOV AL,AH OUT 42H,AL IN AL,61H AND AL,0FCH OUT 61H,AL ;關(guān)聲音(PB0=PB1=0)WT: MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JZ WT ;無鍵按下，等待L_SOUND: MOV BL,6 CALL SOUND ;發(fā)長音(chn

25、yn) MOV AH,0BH INT 21H CMP AL,0 JE S_SOUND ;無按鍵發(fā)短音 MOV AH,8 INT 21H CMP AL,27 JNE S_SOUND ;非ESC,發(fā)短音EXIT: MOV AH,4CH INT 21H ;按ESC，結(jié)束S_SOUND:MOV BL,1 CALL SOUND ;發(fā)短音 JMP L_SOUND ;轉(zhuǎn)去發(fā)長音(chn yn)第34頁/共40頁第三十五頁，共40頁。SOUND PROC NEAR IN AL,61H OR AL,03H OUT 61H,AL ;開放聲音(shngyn)(PB0=PB1=1) SUB CX,CX DLY : LOOP DLY DEC BL ;延時，由(BL)決定時間 JNZ DLY ;長短，即發(fā)聲的長短 IN AL,61H AND AL,0FCH OUT 61H,AL ;關(guān)閉聲音(shngyn)(PB0=PB1=0) RETSOUND ENDPCODE ENDS END BEGIN第35頁/共40頁第三十六頁，共40頁。例7.6 計時器設(shè)計(日時鐘)要求：用