第3章 定時(shí)-計(jì)數(shù)技術(shù)

浙江工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院1內(nèi)容回顧I/O端口編址編址方式：統(tǒng)一編址、獨(dú)立編址，各自的優(yōu)缺點(diǎn)。獨(dú)立編址下的I/O指令：直接尋址、間接尋址。I/O端口地址分配系統(tǒng)板上的I/O接口芯片端口地址分配。擴(kuò)展槽上的I/O接口控制卡端口地址分配。I/O端口地址譯碼固定式譯碼：門電路，譯碼器(3-8，2-4，4-16譯碼器)。可選式譯碼：比較器，地址開關(guān)，跳線等。23第三章定時(shí)/計(jì)數(shù)技術(shù)8253/8254編程與應(yīng)用48253/8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器28253/8254工作方式3PC機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用5定時(shí)/計(jì)數(shù)基本概念1(1)定時(shí)與計(jì)數(shù)定時(shí):設(shè)定的時(shí)間到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是通過(guò)定時(shí)器、按照一定的節(jié)奏(時(shí)間間隔)來(lái)進(jìn)行工作的。如：系統(tǒng)的日歷時(shí)鐘、存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)刷新、應(yīng)用系統(tǒng)的定時(shí)中斷、定時(shí)查詢與檢測(cè)等。計(jì)數(shù)生產(chǎn)線上產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，如藥片、飲料等。

3.1定時(shí)/計(jì)數(shù)基本概念

4定時(shí)和計(jì)數(shù)實(shí)質(zhì)上都是計(jì)數(shù)。定時(shí)是通過(guò)記錄高精度晶振的脈沖個(gè)數(shù)，輸出準(zhǔn)確的時(shí)間間隔。微機(jī)系統(tǒng)中常需要定時(shí)信號(hào)為處理器或外設(shè)提供時(shí)間基準(zhǔn)；或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)。例：分時(shí)系統(tǒng)的程序切換，向外設(shè)周期性發(fā)控制信號(hào)。微機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)分為以下2類：內(nèi)部定時(shí)：是計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行的時(shí)間基準(zhǔn)或時(shí)序關(guān)系。計(jì)算機(jī)的每個(gè)操作都嚴(yán)格按照固定的時(shí)間節(jié)拍來(lái)進(jìn)行。外部定時(shí)：外設(shè)與CPU，或外設(shè)與外設(shè)之間的時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)序關(guān)系。5重點(diǎn)

(2)微機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)與計(jì)數(shù)軟件定時(shí)通過(guò)軟件編程，循環(huán)執(zhí)行一段程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需專用硬件，方法簡(jiǎn)單、靈活。缺點(diǎn)：CPU開銷大，效率低；定時(shí)不精確。適用于定時(shí)時(shí)間不長(zhǎng)、精度要求不高的場(chǎng)合。6//80c51軟件定時(shí)程序voiddelayms(intxms){for(inti=xms;i>0;i--)for(intj=110;j>0;j--);}delayms(500);//延時(shí)約500ms

(3)微機(jī)中的定時(shí)方法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)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。例：簡(jiǎn)易定時(shí)炸彈、空調(diào)遙控器。優(yōu)點(diǎn)：不占用處理器時(shí)間，電路也不復(fù)雜。缺點(diǎn)：缺少靈活性，電路一旦設(shè)計(jì)好，其定時(shí)時(shí)間和范圍就不能改變。7可編程的硬件定時(shí)用可編程定時(shí)器芯片實(shí)現(xiàn)，定時(shí)時(shí)間軟件可調(diào)。優(yōu)點(diǎn)：軟、硬件結(jié)合，克服了純軟件和純硬件定時(shí)的缺點(diǎn)。不占用CPU資源、定時(shí)準(zhǔn)確、使用靈活。常用的可編程定時(shí)芯片：

8253：5MHz。8254：10MHz。8兩者在芯片功能、外形和引腳上大同小異，8254附加功能：讀當(dāng)前計(jì)數(shù)單元；讀狀態(tài)寄存器內(nèi)容。9內(nèi)容概要8253/8254編程與應(yīng)用48253/8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器28253/8254工作方式3PC機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用5定時(shí)/計(jì)數(shù)基本概念1定時(shí)與計(jì)數(shù)基本概念微機(jī)中的內(nèi)部與外部定時(shí)3種常用的定時(shí)方法(1)總體結(jié)構(gòu)

3.28253/8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器

10數(shù)據(jù)總線緩沖器三態(tài)雙向8位寄存器，與系統(tǒng)數(shù)據(jù)

總線相連，可寄存以下3種數(shù)據(jù)：CPU向8253/8254寫入的工作方式命令字；CPU向計(jì)數(shù)寄存器寫入的計(jì)數(shù)初值；從計(jì)數(shù)器讀出的當(dāng)前計(jì)數(shù)值。讀/寫控制邏輯接收CPU發(fā)來(lái)的讀、寫、片選和地址信號(hào)，選擇相應(yīng)的寄存器，進(jìn)行讀寫操作。11控制字寄存器接收CPU發(fā)來(lái)的控制字（只寫）。

控制字的功能：選擇計(jì)數(shù)器；確定計(jì)數(shù)器的工作方式；確定計(jì)數(shù)初值的格式（高低8位或16位）；確定計(jì)數(shù)格式：二進(jìn)制或BCD格式。計(jì)數(shù)器0~23個(gè)結(jié)構(gòu)相同、相互獨(dú)立的計(jì)數(shù)器。每個(gè)計(jì)數(shù)器包含一個(gè)16位初值寄存器、一個(gè)16位減1計(jì)數(shù)器和一個(gè)16位輸出鎖存器。1213計(jì)數(shù)開始前需寫入初值。此后該值被送入減1計(jì)數(shù)器。MAX=216-1。計(jì)數(shù)過(guò)程中，初值寄存器中的值保持不變。條件滿足時(shí)，每個(gè)CLK計(jì)數(shù)減1。減為0時(shí)，OUT端輸出波形。鎖存減1計(jì)數(shù)器的值，以供讀出和查詢。若想獲取當(dāng)前計(jì)數(shù)值，不能直接從減1計(jì)數(shù)器讀出，而是必須先鎖存，再?gòu)逆i存器讀出。DIP24封裝，單一+5V供電。內(nèi)含3個(gè)獨(dú)立的定時(shí)/計(jì)數(shù)器(T/C)，各自具有獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)CLK、門控信號(hào)GATE和輸出信號(hào)OUT?？赏ㄟ^(guò)編程，分別設(shè)定各定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作方式。14

(2)8253/8254外部引腳定義數(shù)據(jù)總線D7~D0用于將8253/8254與系統(tǒng)總線相連，供CPU向8253/8254讀寫數(shù)據(jù)、命令和狀態(tài)信息。內(nèi)部端口地址譯碼信號(hào)A1A0用于片內(nèi)端口選擇。A1A0=00，選擇計(jì)數(shù)器0A1A0=01，選擇計(jì)數(shù)器1A1A0=10，選擇計(jì)數(shù)器2A1A0=11，選擇控制端口15片選信號(hào)CS輸入信號(hào)，低有效，由CPU輸出的地址線譯碼產(chǎn)生。讀寫信號(hào)RD和WR輸入信號(hào)，低有效。分別連接系統(tǒng)總線的IOR和IOW。時(shí)鐘信號(hào)CLK0~CLK3各自獨(dú)立。定時(shí)或計(jì)數(shù)時(shí)，每個(gè)CLK下降沿，計(jì)數(shù)減1。16門控信號(hào)GATE0~GATE3各自獨(dú)立。作用：允許或禁止計(jì)數(shù)過(guò)程。計(jì)數(shù)輸出信號(hào)OUT0~OUT3各自獨(dú)立。計(jì)數(shù)減為0時(shí)，OUT端輸出一個(gè)電平或脈沖信號(hào)，指示定時(shí)或計(jì)數(shù)已到。1718━CS━RD━WRA1A0操作地址01000

向計(jì)數(shù)器0寫入“計(jì)數(shù)初值”40H01001向計(jì)數(shù)器1寫入“計(jì)數(shù)初值”41H01010

向計(jì)數(shù)器2寫入“計(jì)數(shù)初值”42H01011

向控制寄存器寫入“方式字”43H00100從計(jì)數(shù)器0讀出“當(dāng)前計(jì)數(shù)值”40H00101從計(jì)數(shù)器1讀出“當(dāng)前計(jì)數(shù)值”41H00110從計(jì)數(shù)器2讀出“當(dāng)前計(jì)數(shù)值”42H00111

無(wú)操作(三態(tài))1××××

禁止(三態(tài))011××

無(wú)操作(三態(tài))

(3)8253/8254讀寫操作及端口地址19內(nèi)容概要8253/8254編程與應(yīng)用48253/8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器28253/8254工作方式3PC機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用5定時(shí)/計(jì)數(shù)基本概念18253/8254總體結(jié)構(gòu)8253/8254外部引腳8253/8254地址分配8253/8254的每個(gè)計(jì)數(shù)器有6種工作方式：方式0——計(jì)數(shù)期間低電平輸出（GATE高電平時(shí)計(jì)數(shù)）方式1——計(jì)數(shù)期間低電平輸出（GATE上升沿重新計(jì)數(shù)）方式2——周期性輸出負(fù)脈沖方式3——周期性輸出方波方式4——軟件觸發(fā)輸出單脈沖方式5——硬件觸發(fā)輸出單脈沖6種工作方式的區(qū)別在于：輸出波形不同。啟動(dòng)計(jì)數(shù)器的觸發(fā)方式不同。計(jì)數(shù)過(guò)程中門控信號(hào)GATE對(duì)計(jì)數(shù)操作的影響不同。

3.38253/8254工作方式

20寫方式字和初值（基本計(jì)數(shù)過(guò)程）寫入方式字0后，WR的上升沿使OUT信號(hào)變低。寫入計(jì)數(shù)初值后，WR的

將初值寫入初值寄存器，在下一個(gè)CLK

，才將計(jì)數(shù)初值寫入減1計(jì)數(shù)器。之后每個(gè)CLK

，計(jì)數(shù)減1。減為0時(shí)，OUT變高。21

(1)方式0——計(jì)數(shù)期間輸出低電平(GATE高電平計(jì)數(shù))門控信號(hào)GATE為高時(shí)允許計(jì)數(shù)；為低時(shí)暫停計(jì)數(shù)，其計(jì)數(shù)值保持不變。當(dāng)GATE再次變高時(shí)，計(jì)數(shù)器從暫停處繼續(xù)計(jì)數(shù)。GATE信號(hào)的變化不影響OUT信號(hào)的狀態(tài)。22重新計(jì)數(shù)

計(jì)數(shù)期間，若再次寫入計(jì)數(shù)初值，則計(jì)數(shù)器立即按新的初值重新計(jì)數(shù)。23寫方式字和初值（基本計(jì)數(shù)過(guò)程）寫入方式字1后，WR的

使OUT信號(hào)變高。寫入初值后，若無(wú)GATE

，則OUT持續(xù)為高；若有GATE

，則在GATE

后的下一個(gè)CLK

，OUT變低。之后每個(gè)CLK

，計(jì)數(shù)減1。減為0時(shí)，OUT變高。24

(2)方式1——計(jì)數(shù)期間輸出低電平(GATE

重新計(jì)數(shù))門控信號(hào)計(jì)數(shù)期間，若GATE信號(hào)又出現(xiàn)，則計(jì)數(shù)器重新裝入初值，開始新的計(jì)數(shù)。25重新計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)期間，若重新寫入初值，須等當(dāng)前計(jì)數(shù)值計(jì)滿到0，且GATE再次出現(xiàn)

時(shí)，才按新的初值重新計(jì)數(shù)。26寫方式字和初值寫入方式字2后，WR的使OUT信號(hào)變高。寫入初值后，在CLK

進(jìn)行減1計(jì)數(shù)。減為1時(shí)，OUT變低并維持一個(gè)周期，然后又變高，并自動(dòng)裝入初值重新計(jì)數(shù)。27

(3)方式2——周期性輸出負(fù)脈沖該方式能連續(xù)工作，且輸出固定頻率的脈沖，因此稱之為頻率發(fā)生器或分頻器。門控信號(hào)GATE為高，允許計(jì)數(shù)；否則，終止計(jì)數(shù)。待GATE恢復(fù)為高后，計(jì)數(shù)器將從初值重新計(jì)數(shù)。28重新計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)期間，若重新寫入初值，則不影響正在進(jìn)行的計(jì)數(shù)過(guò)程，必須等到計(jì)數(shù)器減到1之后，才裝入新的初值，并按照新的初值進(jìn)行計(jì)數(shù)。29與方式2類似，都具有自動(dòng)裝入初值、連續(xù)計(jì)數(shù)的功能。差別：方式3下OUT端連續(xù)輸出比例為1:1或近似1:1的方波，因此稱為方波發(fā)生器。相同點(diǎn)回顧寫入方式字后，OUT信號(hào)變高。寫入初值后，進(jìn)行減1計(jì)數(shù)。方式2：減為1時(shí)，OUT端輸出一個(gè)周期的負(fù)脈沖后變高，重新裝入初值繼續(xù)計(jì)數(shù)。GATE同前：高時(shí)計(jì)數(shù)；低時(shí)停止；恢復(fù)后重新計(jì)數(shù)。重新計(jì)數(shù)同前：重裝初值后，須等上輪計(jì)數(shù)完成后再按新的初值計(jì)數(shù)。30

(4)方式3——周期性輸出方波初值為偶數(shù)時(shí)寫入方式字后，OUT信號(hào)變高。寫入初值后開始減1計(jì)數(shù)；減到n/2時(shí)，OUT變低繼續(xù)計(jì)數(shù)；減到0時(shí)，OUT變高，并自動(dòng)裝入初值重新計(jì)數(shù)。31OUT端連續(xù)輸出占空比為1/2的方波。占空比：脈沖序列中，正脈沖的持續(xù)時(shí)間與脈沖總周期的比值。初值為奇數(shù)時(shí)寫入方式字后，OUT信號(hào)變高。寫入初值后開始減1計(jì)數(shù)；減到(n-1)/2時(shí)，OUT變低繼續(xù)計(jì)數(shù)；減到0時(shí)，OUT變高并自動(dòng)裝入初值，重新計(jì)數(shù)。32寫方式字和初值寫入方式字4后，OUT信號(hào)變高。寫入初值后，進(jìn)行減1計(jì)數(shù)。減為0時(shí)，OUT端輸出一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖，然后恢復(fù)為高電平。不能自動(dòng)裝入初值。要想啟動(dòng)下一次計(jì)數(shù)，需重新寫入初值，由軟件觸發(fā)計(jì)數(shù)器開始工作。33

(5)方式4——軟件觸發(fā)輸出單脈沖門控信號(hào)GATE高電平時(shí)，允許計(jì)數(shù)；否則，終止計(jì)數(shù)。待GATE恢復(fù)為高后，計(jì)數(shù)器將從初值重新進(jìn)行計(jì)數(shù)。34重新計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)期間，若重新寫入初值，則不會(huì)影響正在進(jìn)行的計(jì)數(shù)過(guò)程，必須等到計(jì)數(shù)器減到0之后，才裝入新的初值，并按照新的初值進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)完畢后若無(wú)軟件再次觸發(fā)，計(jì)數(shù)器將停止工作。35基本原理：類似方式4，硬件觸發(fā)寫入方式字5后，OUT信號(hào)變高。寫入初值后并不立即計(jì)數(shù)，而是等GATE有

后才開始計(jì)數(shù)。減為0時(shí)，OUT端輸出一個(gè)周期的負(fù)脈沖，然后變高。計(jì)數(shù)過(guò)程中或計(jì)數(shù)結(jié)束后，若GATE再次出現(xiàn)上升沿，則計(jì)數(shù)器裝入初值重新進(jìn)行計(jì)數(shù)。36

(6)方式5——硬件觸發(fā)輸出單脈沖由于計(jì)數(shù)的開始由GATE觸發(fā)，而GATE由硬件產(chǎn)生，因此該方式稱為硬件觸發(fā)。376種工作方式比較38方式功能門控情況OUT輸出波形

0計(jì)數(shù)期間低電平輸出(GATE高電平計(jì)數(shù))高電平寫入初值后OUT變低，且開始減1計(jì)數(shù)，經(jīng)過(guò)n個(gè)CLK后，OUT變高。（不連續(xù)）1計(jì)數(shù)期間低電平輸出(GATE↑重新計(jì)數(shù))上升沿輸出寬度為n個(gè)周期的低電平。（不連續(xù)）2周期性輸出負(fù)脈沖高電平連續(xù)輸出周期為n個(gè)CLK、寬度為1個(gè)CLK的負(fù)脈沖。（自動(dòng)連續(xù)）3周期性輸出方波高電平連續(xù)輸出比例為1:1或近似1:1的方波。（自動(dòng)連續(xù)）4軟件觸發(fā)輸出單脈沖高電平寫入初值后OUT變高，經(jīng)n個(gè)CLK后，輸出1個(gè)CLK的負(fù)脈沖。（軟件觸發(fā)才繼續(xù)）5硬件觸發(fā)輸出單脈沖上升沿寫入初值后OUT變高，有門控信號(hào)后才計(jì)數(shù)，經(jīng)n個(gè)CLK后輸出1個(gè)CLK的負(fù)脈沖。（GATE上升沿才可再次觸發(fā)）方式0(GATE電平控制)與方式1(GATE↑控制)比較相似點(diǎn)輸出波形相似：計(jì)數(shù)期間OUT為低；計(jì)數(shù)到0時(shí)變高。均無(wú)自動(dòng)裝載能力。不同點(diǎn)方式0寫入初值后立即開始計(jì)數(shù)；方式1需等GATE

才計(jì)數(shù)。方式0中GATE信號(hào)電平控制計(jì)數(shù)過(guò)程：高電平計(jì)數(shù)，低電平暫停，恢復(fù)為高后繼續(xù)計(jì)數(shù)；方式1中，GATE

可觸發(fā)重新計(jì)數(shù)。方式0中重新裝入初值后立即按新值計(jì)數(shù)；方式1中重新裝入初值后需等上輪計(jì)數(shù)完成且GATE有，才按新值計(jì)數(shù)。3940方式0方式1方式2(分頻器)與方式3(方波發(fā)生器)比較相似點(diǎn)均具有自動(dòng)裝載能力，OUT端均可輸出連續(xù)波形。輸出信號(hào)的頻率相同，均為fclk/初值。不同點(diǎn)方式2：計(jì)數(shù)過(guò)程中OUT端輸出高電平，計(jì)數(shù)減為1時(shí)輸出一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖。方式3：計(jì)數(shù)過(guò)程中，OUT端輸出比例為1:1(初值為偶數(shù))或近似1:1(初值為奇數(shù))的方波。4142方式2方式3方式4(軟件觸發(fā))與方式5(硬件觸發(fā))比較相似點(diǎn)輸出波形相似：計(jì)數(shù)過(guò)程中OUT為高，計(jì)數(shù)減為0時(shí)輸出一個(gè)CLK寬度的負(fù)脈沖。均無(wú)自動(dòng)裝載能力。不同點(diǎn)方式4需由軟件觸發(fā)（寫計(jì)數(shù)初值）計(jì)數(shù)。方式5需由硬件觸發(fā)（GATE上升沿）計(jì)數(shù)。4344方式5方式6【3-1】計(jì)數(shù)器1工作在方式1，計(jì)數(shù)初值為10。門控信號(hào)GATE1和時(shí)鐘信號(hào)CLK1的輸入如下圖所示，請(qǐng)問輸出脈沖T的寬度是多少？45解：(1)方式1特點(diǎn)回顧：

計(jì)數(shù)期間OUT輸出低電平，GATE上升沿觸發(fā)計(jì)數(shù)。46(2)計(jì)算輸出脈沖寬度

由方式1的特點(diǎn)可知，OUT輸出脈沖中低電平的持續(xù)時(shí)間由計(jì)數(shù)初值決定。T=計(jì)數(shù)初值×CLK1的脈沖周期=10×[1/(5×106)]=2μｓ47【3-2】如圖所示，計(jì)數(shù)器1工作在方式3，計(jì)數(shù)初值為15。請(qǐng)?jiān)敿?xì)刻畫OUT1上的輸出波形特性。48解：(1)方式3特點(diǎn)

周期性輸出方波（1:1或近似1:1）。49(2)輸出波形特性

計(jì)數(shù)初值n=15為奇數(shù)，故輸出波形的一個(gè)周期中，高電平的持續(xù)時(shí)間為(n+1)/2個(gè)CLK，低電平的持續(xù)時(shí)間為(n-1)/2個(gè)CLK。所以有：

Tclk1=1/2MHz≈0.5μsT1=(n+1)/2×Tclk1=8×0.5≈4μsT2=(n-1)/2×Tclk1=7×0.5≈3.5μsT=T1+T2=4+3.5≈7.5μs

故輸出波形的特性為：輸出總周期約為7.5μs的方波，其中一個(gè)周期中高電平的持續(xù)時(shí)間約為4μs，低電平的持續(xù)時(shí)間約為3.5μs。50【3-3】如圖所示，計(jì)數(shù)器1工作在方式4。為使該計(jì)數(shù)器10μs后在OUT端產(chǎn)生一個(gè)選通信號(hào)，請(qǐng)問應(yīng)裝入的計(jì)數(shù)初值是多少?51解：(1)方式4特點(diǎn)回顧

軟件觸發(fā)輸出單個(gè)負(fù)脈沖。52寫入方式字后，OUT變高。寫入初值后，開始減1計(jì)數(shù)。減為0時(shí)，輸出一個(gè)負(fù)脈沖。(2)計(jì)算計(jì)數(shù)初值

已知：計(jì)數(shù)時(shí)間Tout=計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期Tclk×計(jì)數(shù)初值，

故：

計(jì)數(shù)初值=Tout/Tclk=10μs/(1/2MHz)=10×10-6×2×106

=2053【3-4】已知計(jì)數(shù)器0工作在方式0，計(jì)數(shù)初值為100。GATE0和CLK0信號(hào)的時(shí)間關(guān)系如圖所示。試計(jì)算T0的輸出端出現(xiàn)正跳變時(shí)的延遲時(shí)間TD。54解：(1)方式0特點(diǎn)回顧

計(jì)數(shù)期間輸出低電平，GATE高電平計(jì)數(shù)。55寫入方式字后，OUT變低。寫入初值后，開始減1計(jì)數(shù)。減為0時(shí)，OUT變高。GATE=1計(jì)數(shù)；GATE=0暫停計(jì)數(shù)。GATE恢復(fù)為高后繼續(xù)計(jì)數(shù)。(2)OUT0的持續(xù)時(shí)間計(jì)算正常情況下（GATE0保持高電平），OUT0持續(xù)為低的時(shí)間共為N個(gè)時(shí)鐘脈沖寬度。N為計(jì)數(shù)初值。實(shí)際計(jì)數(shù)期間，GATE0暫停計(jì)數(shù)了2個(gè)時(shí)鐘周期，故輸出端OUT0持續(xù)低電平的總寬度為：TD

=(N+2)×Tclk0=(100+2)×(1/2MHz)=102/(2×106)=51μs

5657內(nèi)容概要8253/8254編程與應(yīng)用48253/8254定時(shí)/計(jì)數(shù)器28253/8254工作方式3PC機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器應(yīng)用5定時(shí)/計(jì)數(shù)基本概念16種工作方式的差異：輸出波形、計(jì)數(shù)觸發(fā)方式、門控影響。8253/8254是可編程接口芯片，使用時(shí)必須對(duì)其進(jìn)行初始化編程。

3.48253/8254編程與應(yīng)用

581.方式字2.計(jì)數(shù)初值方式字的作用指定使用哪個(gè)計(jì)數(shù)器。指定某個(gè)計(jì)數(shù)器的工作方式。指定計(jì)數(shù)初值的長(zhǎng)度、裝入順序以及計(jì)數(shù)值的碼制。指定是向計(jì)數(shù)器寫入初值，還是鎖存其當(dāng)前計(jì)數(shù)值。方式字的分類8253/8254方式控制字8254讀回控制字、8254狀態(tài)字59

(1)方式字8253/8254方式命令字的格式60D7D6D5D4D3D2D1D000:計(jì)數(shù)器001:計(jì)數(shù)器110:計(jì)數(shù)器211:8253不用計(jì)數(shù)器00:鎖存當(dāng)前值01:寫初值的低8位,高8位置010:寫初值的高8位,低8位置011:先寫低8位,后寫高8位讀寫格式000:方式0001:方式1×10:方式2×11:方式3100:方式4101:方式5工作方式0:二進(jìn)制編碼1:BCD編碼數(shù)制8254讀回控制字既能鎖存計(jì)數(shù)值，又能鎖存狀態(tài)信息以供CPU讀回。6111:表示讀回控制字0表示鎖存計(jì)數(shù)值，以便CPU讀取0表將狀態(tài)信息鎖存入狀態(tài)寄存器選擇要鎖存的計(jì)數(shù)器D1=1，選計(jì)數(shù)器0D2=1，選計(jì)數(shù)器1D3=1，選計(jì)數(shù)器2恒011COUNTSTATUSCNT2CNT1CNT00D7D6D5D4D3D2D1D08254狀態(tài)字高2位表示計(jì)數(shù)器內(nèi)部的工作狀態(tài)；低6位為接收的方式字對(duì)應(yīng)的內(nèi)容。62OUT端的輸出狀態(tài)。1：高電平0：低電平0表計(jì)數(shù)初值已裝入減1計(jì)數(shù)器。讀寫格式00：鎖存01：讀寫低8位10：讀寫高8位11：先低后高工作方式000:方式0；001:方式1×10:方式2；×11:方式3100:方式4；101:方式5OUTNULLCOUNTRW1RW2M2M1M0BCDD7D6D5D4D3D2D1D00:二進(jìn)制編碼1:BCD編碼計(jì)數(shù)初值的計(jì)算8253/8254是減1計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)初值決定了定時(shí)的長(zhǎng)短。定時(shí)時(shí)間Tout=計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期TCLK×計(jì)數(shù)初值n，故舉例已知8253的計(jì)數(shù)脈沖頻率為2MHz，若要定時(shí)4ms時(shí)間，則計(jì)數(shù)初值n=8000。63

(2)計(jì)數(shù)初值寫方式字將方式字送入控制端口，其對(duì)應(yīng)的A1A0=11。寫計(jì)數(shù)初值將計(jì)數(shù)初值寫入相應(yīng)的計(jì)數(shù)器端口。計(jì)數(shù)器0的初值寫入A1A0=00對(duì)應(yīng)的端口。計(jì)數(shù)器1的初值寫入A1A0=01對(duì)應(yīng)的端口。計(jì)數(shù)器2的初值寫入A1A0=10對(duì)應(yīng)的端口。64

(3)8253/8254初始化編程與應(yīng)用65━CS━RD━WRA1A0操作地址01000

向計(jì)數(shù)器0寫入“計(jì)數(shù)初值”40H01001向計(jì)數(shù)器1寫入“計(jì)數(shù)初值”41H01010

向計(jì)數(shù)器2寫入“計(jì)數(shù)初值”42H01011

向控制寄存器寫入“方式控制字”43H00100從計(jì)數(shù)器0讀出“當(dāng)前計(jì)數(shù)值”40H00101從計(jì)數(shù)器1讀出“當(dāng)前計(jì)數(shù)值”41H00110從計(jì)數(shù)器2讀出“當(dāng)前計(jì)數(shù)值”42H00111

無(wú)操作(三態(tài))1××××

禁止(三態(tài))011××

無(wú)操作(三態(tài))【3-5】設(shè)計(jì)數(shù)器的端口地址為40H~43H。已知：選擇計(jì)數(shù)器T2，工作在方式3，計(jì)數(shù)初始值為533H，采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)。請(qǐng)寫出初始化程序段。66

MOVAL，10110110B；計(jì)數(shù)器T2的初始化命令字OUT43H，AL；寫入命令寄存器MOVAX，533H；計(jì)數(shù)初值OUT42H，AL；先送低字節(jié)到計(jì)數(shù)器T2MOVAL，AH；取高字節(jié)送入ALOUT42H，AL；后送高字節(jié)到計(jì)數(shù)器T2【3-6】設(shè)8253計(jì)數(shù)器的端口地址為40H~43H。請(qǐng)編寫程序，實(shí)現(xiàn)讀出并檢查計(jì)數(shù)器T1的當(dāng)前值是否為全1（假定計(jì)數(shù)值只有低8位）。

注：要遵循“先鎖存、后讀取當(dāng)前值”的原則。67

L:MOVAL，01000000B；計(jì)數(shù)器T1的鎖存命令

OUT43H，AL；寫入命令寄存器

INAL，41H；讀計(jì)數(shù)器T1的當(dāng)前計(jì)數(shù)值

CMPAL，0FFH；比較

JNEL；不是全“1”，再讀

HLT；是全“1”，暫?！?-7】設(shè)計(jì)數(shù)器的端口地址為40H~43H。計(jì)數(shù)器T2工作在方式1，進(jìn)行8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)初值低8位為BYTEL。請(qǐng)寫出初始化程序段。68MOVDX，43H；命令口

MOVAL，10010010B；方式字

OUTDX，ALMOVDX，42H；T2數(shù)據(jù)口

MOVAL，BYTEL；低8位，高8位自動(dòng)補(bǔ)0

OUTDX，AL當(dāng)?shù)刂贰?FFH時(shí)，也可用間接尋址方式?！?-8】設(shè)計(jì)數(shù)器的端口地址為40H~43H。計(jì)數(shù)器T1工作在方式4，進(jìn)行8位二進(jìn)制計(jì)數(shù)，并且只裝入高8位計(jì)數(shù)初值BYTEH。請(qǐng)寫出初始化程序段。69MOVAL，01101000B；方式字

OUT43H，ALMOVAL，BYTEH；高8位，低8位自動(dòng)補(bǔ)0

OUT41H，AL當(dāng)?shù)刂贰?FFH時(shí)，直接尋址更明了?！?-9】設(shè)某微機(jī)系統(tǒng)8253/8254計(jì)數(shù)器的端口地址為60H~63H。已知：計(jì)數(shù)器0：方式0，計(jì)數(shù)初值0A8H，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器1：方式1，計(jì)數(shù)初值為2000，按BCD碼計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器2：方式3，初值為1B3CH，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)。

請(qǐng)寫出初始化程序段。70解：寫方式字：控制端口，A1A0=11T0：方式0，初值0A8H，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。T1：方式1，初值2000，BCD碼計(jì)數(shù)；T2：方式3，初值1B3CH，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。寫計(jì)數(shù)初值：寫入對(duì)應(yīng)端口T0：將初值A(chǔ)8H寫入端口60H；（高8位自動(dòng)補(bǔ)0）T1：將初值20H寫入端口61H；（低8位自動(dòng)補(bǔ)0）T2：將初值1B3CH寫入端口62H。（先低8位，后高8位）7100010000B=10H01100011B=63H10110110B=B6H72MOVAL，10H；寫T0控制字

OUT63H，ALMOVAL，0A8H；向T0寫低8位計(jì)數(shù)初值

OUT60H，AL

MOVAL，63H；寫T1控制字

OUT 63H，ALMOVAL，20H；向T1寫高8位計(jì)數(shù)初值

OUT61H，ALMOVAL，0B6H ；寫T2控制字

OUT63H，ALMOVAL，3CH；向T2寫低8位計(jì)數(shù)初值

OUT62H，ALMOVAL，1BH；向T2寫高8位計(jì)數(shù)初值

OUT62H，AL【3-10】針對(duì)下圖，按要求編寫初始化程序段。計(jì)數(shù)器0：方式0，計(jì)數(shù)初值1234H，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器1：方式2，計(jì)數(shù)初值為100，按BCD碼計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器2：方式4，初值為1FFFH，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)。73解：(1)首先確定8253的端口地址。計(jì)數(shù)器0、1、2的地址分別是40H、44H和48H；方式字的端口地址是4CH。74A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000001000000000000000100010000000000010010000000000001001100

(2)確定8253三個(gè)計(jì)數(shù)器的工作方式T0：方式0，初值1234H，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。T1：方式2，初值100，BCD碼計(jì)數(shù)；T2：方式4，初值1FFFH，二進(jìn)制計(jì)數(shù)。7500110000B=30H01100101B=65H10111000B=B8H

(3)編寫程序段76MOVAL，30H;寫T0的方式字OUT4CH，ALMOVAL，34H;寫T0的計(jì)數(shù)初值1234HOUT40H，ALMOVAL，12HOUT40H，AL77MOVAL，0B8H;寫T2的方式字OUT4CH，ALMOVAL，0FFH;寫T2的計(jì)數(shù)初值1FFFHOUT48H，ALMOVAL，1FHOUT48H，ALMOVAL，65H;寫T1的方式字OUT4CH，ALMOVAL，01H;寫T1的計(jì)數(shù)初值0100HOUT44H，AL【3-11】請(qǐng)采用8253設(shè)計(jì)一個(gè)可以重復(fù)進(jìn)行的計(jì)數(shù)系統(tǒng)，每按脈沖開關(guān)100下，點(diǎn)亮一下LED發(fā)光二極管。其它時(shí)間LED發(fā)光二極管不亮。解：(1)硬件電路分析與設(shè)計(jì)該計(jì)數(shù)器的OUT端可用于控制LED發(fā)光二極管亮或滅。該計(jì)數(shù)器的工作方式應(yīng)能支持連續(xù)計(jì)數(shù)：方式2

或3。8253中某個(gè)計(jì)數(shù)器的CLK端接開關(guān)，每按一下產(chǎn)生一個(gè)CLK下降沿，用其進(jìn)行計(jì)數(shù)。初值可設(shè)為100。該計(jì)數(shù)器的GATE端可恒接高電平。該8253芯片的CS端應(yīng)接一個(gè)譯碼電路，譯碼范圍為40H~43H。7879(2)軟件編程80MOVAL，00100101H;T0,方式2,

BCD計(jì)數(shù)OUT43H，ALMOVAL，01H;初值100，高位為1OUT40H，AL【3-12】分頻器應(yīng)用。某微機(jī)系統(tǒng)中8253/8254的端口地址為250H~253H，使用該接口芯片將2MHz的脈沖變成1Hz的脈沖。

解：(1)計(jì)數(shù)初值

N=2000000>216=65535，超出了一個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍，故用一個(gè)計(jì)數(shù)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)?？煽紤]用2個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)。第一個(gè)計(jì)數(shù)器的分頻結(jié)果作為第2個(gè)計(jì)數(shù)器的輸入，如圖所示。8182T0工作方式3，其輸出作為T1的時(shí)鐘輸入；T1可工作在方式2或方式3。只要設(shè)計(jì)好計(jì)數(shù)初值，即可輸出1Hz的脈沖。83(2)計(jì)數(shù)初值的拆分設(shè)T0和T1的計(jì)數(shù)初值分別為N0和N1，則有：即：總計(jì)數(shù)初值N=2000000可拆分為兩個(gè)計(jì)數(shù)器初值N0和N1的乘積?？扇我獠鸱?，只要保證N0，N1<65535

即可。這里可拆分為N0=400，N1=5000，并采用BCD計(jì)數(shù)。

(3)程序代碼段84MOVAL，27H;T0的方式字：0010

0111MOVDX，253HOUTDX，ALMOVAL，04H;

T0的計(jì)數(shù)初值400MOVDX，250HOUTDX，ALMOVAL，65H;T1的方式字：0110

0101MOVDX，253HOUTDX，ALMOVAL，50H;

T1的計(jì)數(shù)初值5000MOVDX，251HOUTDX，AL【3-13】用8253定時(shí)器來(lái)控制一個(gè)LED發(fā)光二極管的亮滅，要求點(diǎn)亮10秒鐘后再熄滅10秒鐘，依次交替。已知有一個(gè)2MHz的時(shí)鐘源，8253各端口的地址為81H、83H、85H和87H，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)電路，并給出初始化程序段。解：(1)計(jì)數(shù)初值分析與電路設(shè)計(jì)輸入時(shí)鐘頻率2MHz，周期為Tclk=1/2MHz。輸出信號(hào)周期為Tout=20s。若用一級(jí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，則初值為：N>65535，1個(gè)計(jì)數(shù)器無(wú)法實(shí)現(xiàn)。須用2個(gè)計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)。8586T0可工作方式3，它輸出的方波可作為T1的時(shí)鐘輸入；T1可工作在方式3（題目要求）。N=40000000，可拆分為N0=5000，N1=8000，采用BCD計(jì)數(shù)。

(2)初始化程序段87MOVAL，0010

0111B;T0的方式字：OUT87H，ALMOVAL，50H;

T0的計(jì)數(shù)初值5000OUT81H，ALMOVAL，0110

0111B;T1的方式字OUT87H，ALMOVAL，80H;

T1的計(jì)數(shù)初值8000OUT83H，AL脈寬調(diào)制原理及其應(yīng)用

工業(yè)上常需對(duì)交/直流電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)?？捎靡粋€(gè)開關(guān)電源對(duì)電機(jī)供電，通過(guò)控制電源開、關(guān)的時(shí)間比例，就可控制輸出的有效電壓，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。該方法就是脈寬調(diào)制(PWM，PulseWidthModulation)，即輸出周期固定、占空比可變的脈沖信號(hào)。【3-14】某系統(tǒng)8253/8254的端口地址為250H~253H。T0工作在方式2，其輸出端OUT0接到T1的GATE1端。T1工作在方式1，OUT1用做脈寬調(diào)制的控制端。CLK0和CLK1均接2MHz的時(shí)鐘（周期0.5μs）。試分析其脈寬調(diào)制原理，并給出相應(yīng)的程序段。88898253端口地址為250H~253H。T0為方式2，T1為方式1，OUT1為PWM控制端。CLK0和CLK1為2MHz。90分析：(1)原理分析T1工作在方式1，計(jì)數(shù)時(shí)輸出低電平，GATE有↑時(shí)，重新計(jì)數(shù)。而↑由T0提供（T0方式2，周期性輸出負(fù)脈沖）。結(jié)論1：T1輸出端OUT1的周期與GATE1一致，而GATE1又連接到OUT0，故OUT1與OUT0具有相同的周期。結(jié)論2：OUT1用作PWM的控制脈沖，PWM脈沖的周期由T0決定，高低電平的寬度和比例由T1決定。91設(shè)PWM的脈沖周期為5ms，由于其周期由T0決定，故T0的初值為：N0=Tout0/Tclk0=5ms/(1/2MHz)=10000。PWM脈沖的低電平寬度由T1控制，T1工作在方式1。設(shè)T1的計(jì)數(shù)初值為N（N

可在程序中設(shè)置和修改），則T1

的每個(gè)周期內(nèi)，低電平的持續(xù)時(shí)間為Tclk×N，高電平的持續(xù)時(shí)間為Tclk×(10000－N)，占空比為(10000－N)/10000。N

越大，對(duì)應(yīng)的有效直流電壓越小。92(2)程序段MOVDX，253HMOVAL，34H;T0方式字：0011

0100,方式2OUTDX，ALMOVDX，250H;T0

初值MOVAX，10000;為何不用BCD碼？

OUTDX，ALMOV