第7章輸入輸出接口技術(shù)第3節(jié)內(nèi)容_第1頁
第7章輸入輸出接口技術(shù)第3節(jié)內(nèi)容_第2頁
第7章輸入輸出接口技術(shù)第3節(jié)內(nèi)容_第3頁
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文檔簡介

第7章輸入輸出接口06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》2第7章輸入輸出接口主要內(nèi)容:7.1I/O接口基礎(chǔ)和傳送方式7.2中斷技術(shù)7.3定時器/計數(shù)器(8253/8254)7.4并行口8255A7.5A/D和D/A轉(zhuǎn)換學(xué)時分配:18學(xué)時第三節(jié)

可編程定時/計數(shù)器8253movax,12hcalldisplayJmp1234h06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》47.3可編程定時/計數(shù)器8253掌握:引線功能及計數(shù)啟動方法6種工作方式及其輸出波形8253的使用:芯片與系統(tǒng)的連接芯片的初始化編程06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》5主要內(nèi)容:7.3.18253/8254定時計數(shù)器7.3.28253編程7.3.38253在IBMPC系列機上的應(yīng)用7.3.48253在擴充定時計數(shù)器的應(yīng)用7.3.58253的應(yīng)用7.3可編程定時/計數(shù)器8253學(xué)時分配:3學(xué)時06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》6定時/計數(shù)器的用途可以實現(xiàn)定時與計數(shù)兩個功能,可用于系統(tǒng)時鐘DRAM刷新定時定時采樣實時控制脈沖的計數(shù)

。。。06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》7如何實現(xiàn)定時?軟件方法:用一段程序?qū)崿F(xiàn)延時利用程序循環(huán)延遲指定的時間缺點:CPU占用率?延時精度?兼容?硬件方法:定時/計數(shù)器電路利用脈沖計數(shù)在設(shè)定的時間輸出定時信號●8253是一種硬件定時/計數(shù)器芯片06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》8定時器和計數(shù)器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(jìn)而獲知外設(shè)的某種狀態(tài)),常又稱為計數(shù)器;06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》9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06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》107.3.18253/8254定時計數(shù)器3個獨立的16位計數(shù)器通道每個計數(shù)器有6種工作方式按二進(jìn)制或十進(jìn)制(BCD碼)計數(shù)8254是8253的改進(jìn)型06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》11一、8253/8254的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳D7~D0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RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT206二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》12內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引線DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0IOWIOR片選信號06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》13內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引線連接系統(tǒng)端的主要引線:D7~D0CSRDWRA1,A0

用于選擇四個編址部件之一A1A0

選擇00計數(shù)通道001計數(shù)通道110計數(shù)通道211控制寄存器06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》14內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引線計數(shù)通道的主要引線(每通道均相同):CLKn

時鐘脈沖輸入,計數(shù)器的計時基準(zhǔn)。GATEn

門控信號輸入,控制計數(shù)器的啟停。OUTn

計數(shù)器輸出信號,不同工作方式下產(chǎn)生不同波形。(n=0~2)06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》158253的內(nèi)部結(jié)構(gòu)編址部件0編址部件1編址部件2編址部件306二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》16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06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》17計數(shù)器結(jié)構(gòu)示意圖計數(shù)初值存于預(yù)置寄存器;在計數(shù)過程中,減法計數(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,鎖定當(dāng)前計數(shù)值06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》18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1GATE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06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》19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*A1A0I/O地址讀操作RD*寫操作WR*00000101001140H41H42H43H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06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》20編程結(jié)構(gòu)—程序員的觀點計數(shù)器(3個)——包括控制寄存器——

存放控制命令字(只寫)占用4個地址—3個計數(shù)器,1個控制寄存器16位初值寄存器16位計數(shù)寄存器(減法計數(shù)器)06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》21定時/計數(shù)的工作過程

1.設(shè)置8253的工作方式2.設(shè)置計數(shù)初值到初值寄存器

3.第一個CLK信號使初值寄存器的內(nèi)容置入計數(shù)寄存器4.以后每來一個CLK信號,計數(shù)寄存器減15.減到0時,OUT端輸出一特殊波形的信號注:以上計數(shù)過程中還受到GATE信號的控制06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》22計數(shù)啟動方式軟件啟動過程硬件啟動過程GATE端保持為高電平寫入計數(shù)初值后的第2個CLK脈沖的下降沿開始計數(shù)GATE端有一個上升沿對應(yīng)CLK脈沖的下降沿開始計數(shù)程序指令啟動————軟件啟動外部電路信號啟動——硬件啟動06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》23二、8253/8254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:⑴設(shè)定工作方式⑵設(shè)定計數(shù)初值〔⑶硬件啟動〕⑷計數(shù)初值進(jìn)入減1計數(shù)器⑸每輸入一個時鐘計數(shù)器減1的計數(shù)過程⑹計數(shù)過程結(jié)束06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》24方式0計數(shù)結(jié)束中斷①②⑤④⑥GATEOUTCLK

031244方式0WR①設(shè)定工作方式②設(shè)定計數(shù)初值④計數(shù)值送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程⑥計數(shù)結(jié)束06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》25方式1可編程單穩(wěn)脈沖①②⑤④⑥①設(shè)定工作方式②設(shè)定計數(shù)初值③③硬件啟動④計數(shù)值送入計數(shù)器⑤計數(shù)過程⑥計數(shù)結(jié)束GATEOUTCLK

031244方式1WR06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》26方式2頻率發(fā)生器(分頻器)03124GATEOUTCLK

4方式2031240312403124WR06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》27方式3方波發(fā)生器03124GATEOUTCLK

4方式3031240312403124WR06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》28方式4軟件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式42233310WR06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》29方式5硬件觸發(fā)選通信號GATEOUTCLK031244方式522333110WR06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》30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:計數(shù)開始的時刻06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》31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)。實驗:計數(shù)開始的時刻06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》32三、8253/8254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數(shù)初值讀取計數(shù)值8254新增讀回命令D7D6D5D4D3D2D1D006二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》331寫入方式控制字計數(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(jìn)制1十進(jìn)制控制字寫入控制字I/O地址(A1A0=11)示例06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》342寫入計數(shù)值選擇二進(jìn)制時計數(shù)值范圍:0000H~FFFFH0000H是最大值,代表65536選擇十進(jìn)制(BCD碼)計數(shù)值范圍:0000~99990000代表最大值10000計數(shù)值寫入計數(shù)器各自的I/O地址示例06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》353讀取計數(shù)值對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(jìn)行,應(yīng)該將當(dāng)前計數(shù)值先行鎖存,然后讀?。合蚩刂谱諭/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06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》36[例1]

寫出8253的初始化程序。其中,3個CLK頻率均為2MHZ。1、計數(shù)器0在定時100s后產(chǎn)生中斷請求;

2、計數(shù)器1用于產(chǎn)生周期為10s的對稱方波;

3、計數(shù)器2每1ms產(chǎn)生一個負(fù)脈沖。編寫8253的初始化程序。編程舉例06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》37方法:先確定各個計數(shù)器的工作方式,再計算其計數(shù)器的初值。編程舉例06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》38編程舉例1.計數(shù)器0在定時100s后產(chǎn)生中斷請求;編寫8253的初始化程序。計數(shù)器0工作在方式0,初值為100s/0.5s=200,可以只寫低8位,二進(jìn)制計數(shù)。所以控制字為:00010000B=10HMOVDX,0FF07HMOVAL,10H;計數(shù)器0,只寫計數(shù)值低8位,方式0,二進(jìn)制計數(shù)OUTDX,ALMOVDX,0FF04HMOVAL,200;計數(shù)器0計數(shù)初值OUTDX,AL06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》39編程舉例2.計數(shù)器1用于產(chǎn)生周期為10s的對稱方波計數(shù)器1工作在方式3,初值為10s/0.5s=20,可以只寫低8位,二進(jìn)制計數(shù)。所以控制字為:01010110B=56HMOVDX,0FF07HMOVAL,56H

;計數(shù)器1,只寫計數(shù)值低8位,方式3,二進(jìn)制計數(shù)OUTDX,ALMOVDX,0FF05HMOVAL,20;計數(shù)器1的初值OUTDX,AL06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》40編程舉例3.計數(shù)器2每1ms產(chǎn)生一個負(fù)脈沖。計數(shù)器2工作在方式2,初值為1ms/0.5s=2000,需要寫16位,二進(jìn)制計數(shù)。所以控制字為:10110100B=B4HMOVDX,0FF07HMOVAL,0B4H;計數(shù)器2,先寫低8位再寫高8位,方式2,二進(jìn)制計數(shù)OUTDX,ALMOVDX,0FF06HMOVAX,2000;計數(shù)器2的初值OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》41START:MOVDX,0FF07H

MOVAL,10H

;計數(shù)器0,只寫計數(shù)值低8位,方式0,二進(jìn)制計數(shù)

OUTDX,AL

MOVAL,56H

;計數(shù)器1,只寫計數(shù)值低8位,方式3,二進(jìn)制計數(shù)

OUTDX,AL

MOVAL,0B4H;計數(shù)器2,先寫高8位再寫低8位,方式2,二進(jìn)制計數(shù)

OUTDX,AL

編程舉例06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》42

MOVDX,0FF04H

MOVAL,200

;計數(shù)器0計數(shù)初值

OUTDX,ALMOVDX,0FF05HMOVAL,20;計數(shù)器1的初值OUTDX,AL

MOVDX,0FF06H

MOVAX,2000

;計數(shù)器2的初值

OUTDX,AL

MOVAL,AH

OUTDX,AL06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》437.3.28253的控制字編程

[例2]某個8253的計數(shù)器0、1、2端口和控制端口地址依次是40H~43H;設(shè)置其中計數(shù)器0為方式0,采用二進(jìn)制計數(shù),先低后高寫入計數(shù)值MOVAL,30H;方式控制字:30H=00

11

000

0BOUT43H,AL;寫入控制端口:43H06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》448253的計數(shù)初值編程;設(shè)置計數(shù)器0采用二進(jìn)制計數(shù),寫入計數(shù)初值:1024(=400H)MOVAX,1024

;計數(shù)初值:1024(=400H)

;寫入計數(shù)器0地址:40HOUT40H,AL

;寫入低字節(jié)計數(shù)初值MOVAL,AHOUT40H,AL

;寫入高字節(jié)計數(shù)初值06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》458253/8254的I/O地址01000010010101001011001000010100110功能對計數(shù)器0設(shè)置計數(shù)初值CSRDA1A0WR對計數(shù)器1設(shè)置計數(shù)初值對計數(shù)器2設(shè)置計數(shù)初值設(shè)置控制字從計數(shù)器0讀出計數(shù)值從計數(shù)器1讀出計數(shù)值從計數(shù)器2讀出計數(shù)值06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》467.3.58253的應(yīng)用與系統(tǒng)的連接設(shè)置工作方式置計數(shù)初值編程06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》47與系統(tǒng)的連接示意圖CLKGATEOUTD0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器高位地址A15-A28253共三組8253占用4個接口地址:

計數(shù)器0

計數(shù)器1

計數(shù)器2

控制寄存器(決定8253的基地址)06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》48初始化程序流程寫控制字寫計數(shù)值低8位寫計數(shù)值高8位*非必須寫入順序:可按計數(shù)器分別寫入控制字和初值。也可先寫所有計數(shù)器控制字,再寫入它們的初值06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》498253應(yīng)用舉例采用8253作定時/計數(shù)器,其接口地址為0120H~0123H。輸入8253的時鐘頻率為2MHz。計數(shù)器0:每10ms輸出1個CLK脈沖寬的負(fù)脈沖計數(shù)器1:產(chǎn)生10KHz的連續(xù)方波信號計數(shù)器2:啟動計數(shù)5ms后OUT輸出高電平。畫線路連接圖,并編寫初始化程序。06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》508253應(yīng)用舉例(續(xù))確定計數(shù)初值:CNT0:10ms/0.5us=20000CNT1:2MHz/10KHz=200CNT2:5ms/0.5us=10000確定控制字:

CNT0:方式2,16位計數(shù)值00110100CNT1:方式3,低8位計數(shù)值01010110CNT2:方式0,16位計數(shù)值1011000006二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》518253應(yīng)用舉例(續(xù))CLK0GATE0OUT1D0~D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0譯碼器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2?線路連接圖:06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》528253應(yīng)用舉例

初始化程序CNT0:MOVDX,0123HMOVAL,34HOUTDX,ALMOVDX,0120HMOVAX,20000OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,ALCNT1:……CNT2:……06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》538253小結(jié)包含3個16位計數(shù)器通道4個編址部件:CNT0/1/2和控制寄存器每個計數(shù)器通道工作前必須初始化:控制字和計數(shù)初值6種工作方式每種工作方式:啟動方式、輸出波形、是否可重復(fù)計數(shù)等各不相同06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》54結(jié)束語掌握定時/計數(shù)器8253的原理掌握定時/計數(shù)器8253的使用方法06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》55復(fù)習(xí)題(三):7.318253A的功能作用?有哪些工作方式?7.32當(dāng)8253的輸入信號*CS=0、*RD=1、*WR=0且A1=A0=1時,此8253執(zhí)行的操作是

。7.33要產(chǎn)生對稱方波,可考慮使用8253的方式

。7.348253內(nèi)每個計數(shù)通道的計數(shù)過程均為()計數(shù)06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》56復(fù)習(xí)題題解(三):7.318253A的功能作用?有哪些工作方式?

8253A起著計數(shù)或定時的作用,提供可編程的三個16位定時/計數(shù)器通道。它有方式0到方式5共6種工作方式,分別是:計數(shù)結(jié)束中斷方式,可編程單程方式,頻率發(fā)生器,方波發(fā)生器,軟件觸發(fā)的選通信號,硬件觸發(fā)的選通信號。06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》57復(fù)習(xí)題題解(三):7.32當(dāng)8253的輸入信號*CS=0、*RD=1、*WR=0且A1=A0=1時,此8253執(zhí)行的操作是接收一個控制字

。7.33要產(chǎn)生對稱方波,可考慮使用8253的方式

3(方波發(fā)生器)。

7.348253內(nèi)每個計數(shù)通道的計數(shù)過程均為(減法)計數(shù)06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》58復(fù)習(xí)題(三):7.35若使用8253定時,CLK的頻率為2MHz,那么一個計數(shù)器的最大定時時間為

,一個8253芯片共有

計數(shù)器:每個計數(shù)器有

工作方式。7.36若8253中某一個定時器的定時時間為50ms,而計數(shù)值為50000D,則輸入時鐘脈沖CLK的頻率應(yīng)為

。06二月2023中北大學(xué)《微機原理及接口技術(shù)》59復(fù)習(xí)題題解(三):7.35若使用8253定時,CLK的頻率為2MHz,那么一個計數(shù)器的最大定時時間為

65536*0.5us=32768us

,一個8253芯片共有

3計數(shù)器:每個計數(shù)器有

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工作方式。7.36若8253中某一個定時器的定時時間為50ms,而計數(shù)值為50000

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