計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)56h 07 常用數(shù)字接口電路

衣g祝堂十壽

NanChangHangKongUniversity

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)

第7章常用數(shù)字接口電路

主講：肖潔

Tel:3301352

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔C主上（上勿5-頁\（旦返“1

衣g祝堂十壽

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7.2定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253

1.定時(shí)、計(jì)數(shù)概述

2.8253的結(jié)構(gòu)和引腳

3.8253的六種工作方式

4.8253的初始化

5.8253的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔2

衣g祝堂十壽、定時(shí)、計(jì)數(shù)概述

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■定時(shí)控制：在微機(jī)系統(tǒng)中極為重要.如：

日歷時(shí)鐘的計(jì)時(shí)，喇叭聲源，動態(tài)存儲器的定時(shí)刷新

■計(jì)數(shù)：過程控制領(lǐng)域常用

構(gòu)成：計(jì)數(shù)電路

■定時(shí)器：記錄高精度晶振脈沖信號的個(gè)數(shù)）

輸出準(zhǔn)確的時(shí)間間隔

■計(jì)數(shù)器：

記錄外設(shè)提供的具有一定隨機(jī)性的脈沖信號，反

映脈沖的個(gè)數(shù)，獲知外設(shè)的某種狀態(tài).

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔C主上（上刀5-頁"Cfi■退，3

居空大號定時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)方法

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■1、軟件延時(shí)

特點(diǎn)：利用CPU執(zhí)行一個(gè)延時(shí)程序段實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：占用CPU時(shí)間，定時(shí)精度不高,隨系統(tǒng)時(shí)鐘頻率改變

■2、不可編程的硬件定時(shí)

實(shí)現(xiàn)：采用分頻器、單穩(wěn)電路，簡易定時(shí)電路

特點(diǎn)：定時(shí)電路簡單、定時(shí)時(shí)間可以在一定范圍改變

■3、可編程的硬件定時(shí)

實(shí)現(xiàn)：軟件硬件相結(jié)合、用可編程定時(shí)器芯片構(gòu)成

特點(diǎn)：方便靈活，具有多種工作方式，能輸出多種控制信號

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔C主上（上刀5-頁"Cfi■退4

衣g祝堂十壽253/8254定時(shí)計(jì)數(shù)器

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3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道

每個(gè)計(jì)數(shù)器有6種工作方式

按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD碼、

254是8253的改進(jìn)型

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔

存g祝堂十號2.引腳

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1

rD7-2

4—-WR寫信號

3讀彳言號

D—4-=-4tD

數(shù)據(jù)線VD《5一5-cs目選信號

D—6

D3一7地址線

IB12二

O

C

r混一9計(jì)數(shù)器2

計(jì)數(shù)器oou「1U0

LGATk

GND-12計(jì)數(shù)器1

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔

衣g祝堂十壽8253/8254內(nèi)部結(jié)構(gòu)和弓I膚F

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埼.計(jì)數(shù)器匚—CLKO

%GATED

—^OUTO

執(zhí)行僦作

CSRDWRA1A0

?01000對計(jì)數(shù)器噴翻值

切

馬.CLK1

W計(jì)數(shù)器01001對計(jì)編1設(shè)翻值

輯

邏GATE1

01010對計(jì)教器2設(shè)置初值

AO2」二OUT1

A101011對某一計(jì)蟠設(shè)置方式控制宇

CS

00100讀取計(jì)數(shù)器哨前計(jì)攤

控制CLK2

計(jì)數(shù)器00101讀取計(jì)據(jù)信前計(jì)姓

?寄GATE2

器

存OUT200110讀取計(jì)數(shù)器2當(dāng)前計(jì)數(shù)值

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課肖潔（主頁，（工Ce退，8

衣g祝堂十壽i器

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時(shí)鐘輸入信號計(jì)數(shù)器輸出信號

在計(jì)數(shù)過超中，每輸入-當(dāng)一次計(jì)數(shù)過程結(jié)束（計(jì)數(shù)值減為0）,

iT「遞減

UUT

門控輸入信號：控制計(jì)數(shù)器工作

兩種類型：電平控制，上升沿控制

于寫入鎖存命令,

鎖定當(dāng)前計(jì)數(shù)值

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔^^頁」）（質(zhì)一退/

9

衣g祝堂十壽0253

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■計(jì)數(shù)啟動方法

■軟件啟動：

□程序啟動，第一個(gè)elk信號將計(jì)數(shù)初值送給計(jì)數(shù)器，第二

個(gè)elk信號下降沿計(jì)數(shù)，實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)比計(jì)數(shù)值多一個(gè)。

■硬件啟動

□Gate由低電平變?yōu)楦唠娖剑琫lk上升沿采樣，下降沿計(jì)數(shù),

實(shí)際個(gè)數(shù)與計(jì)數(shù)值有誤差。

■不自動重復(fù)計(jì)數(shù)方式：

■自動重復(fù)計(jì)數(shù)方式：

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔

C主上（上刀5-頁"Cfi■退，10

衣g祝堂十壽3、253/8254的工作方式

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■6種工作方式，由方式控制字確定

■每種工作方式的過程類似

□設(shè)定工作方式

口設(shè)定計(jì)數(shù)初值

口硬件啟動

□計(jì)數(shù)初值進(jìn)入減1計(jì)數(shù)器

□每輸入一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器減1的計(jì)數(shù)過程

□計(jì)數(shù)過程結(jié)束

■熟悉每種工作方式的特點(diǎn)才能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用問題，選擇

正確的工作方式

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔,主一工二仁上=。Q理;11

在＞g視金十號方式0:計(jì)數(shù)結(jié)束中斷方式

NanChangHangKongUntatfnMy

④

控制字初值H=5

WR-

?⑤

CLKj"LmrnRnnjumrL

Z

GATEJ計(jì)

?

/，

OUT一

數(shù)

?

?

，

結(jié)

-

■計(jì)數(shù)期間：GATE=0,禁止計(jì)數(shù)，GATE=1,繼續(xù)計(jì)束

Z

J

?

，

■特點(diǎn)：計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一遍?！?/p>

當(dāng)計(jì)數(shù)單元為零QUT=1,作為中斷請求信號

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔J12

（主頁）COD（下一頁1（

■一次寫入計(jì)數(shù)值只有一次有效計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為N，計(jì)數(shù)N+1次

啟動計(jì)數(shù)后1GATE-------------------------------------------------------1i-------------------------------------------------

GATE=O||

IOUT------------------1I-

433210

■計(jì)數(shù)過程中GATE=0,暫停計(jì)數(shù)，GATE=1連續(xù)計(jì)數(shù)1

計(jì)數(shù)中改《??????

變計(jì)數(shù)值［OUT-----------------1

、I5432321

■計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，立刻按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔Q主，上應(yīng)15—頁：，后退,13

方式1:（硬件）可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

X.

①②④⑤⑥⑧

⑧

■

I

再

一

次

o

A計(jì)

ou7數(shù)

ooH0O

NH

3r-

--H32

一次寫入計(jì)數(shù)值多次計(jì)數(shù),

負(fù)

期

一

計(jì)

計(jì)數(shù)值為N,計(jì)數(shù)N次退

一cl

方式1:（硬件）可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器

CLK—I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I—

GATEni_

GATE

計(jì)數(shù)中Y

OUT

重復(fù)觸發(fā)I3：2H:3：2:1r

GATE=1啟動計(jì)數(shù)，重復(fù)啟動重復(fù)計(jì)數(shù)

,WR-pw=12|-----1N=2N=3

計(jì)數(shù)中改

變計(jì)數(shù)值GATE―|「

■OUT---------------------------2100321

計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，下次啟動按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔q主“j，后退;15

衣g?？帐?/p>

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■方式0:

■GATE=1計(jì)數(shù)器只計(jì)數(shù)一遍。計(jì)數(shù)單元為零QUT=1,作為中

斷請求信號，計(jì)數(shù)過程中GATE=0,暫停計(jì)數(shù)，GATE=1連

續(xù)計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，立刻按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)

■方式1:

■GATE=1啟動計(jì)數(shù)，重復(fù)啟動重復(fù)計(jì)數(shù);計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)

值，下次啟動按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)束，輸出OUT=1

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔

C主上（上刀5-頁"Cfi■退，16

方式2:頻率發(fā)生器（分頻器）

寫入?寫入，④⑤⑥

控制字初值3

WR____⑥

個(gè)

一

鐘

CLKJWUVLTUTTLJIJI時(shí)

周

期

GATE后

③-J，

重

新

OUTL-

計(jì)

數(shù)

——

OOOO—O—

00

NNNN3213

32

寫入計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)。周期性計(jì)數(shù)

后

衣g祝堂十壽方式2

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CW=14N=3

WR一

GATE=1~ii~ir

CLK_n_rL_rL_rLrLrLrLTLrLn_

OUT

32132ilT

_CW=14N=3

WR―|——

啟動計(jì)數(shù)后

GATE=0GATE--------------------------------

改變計(jì)數(shù)值，下一周期用按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)—

j3

OUT

GATE=I計(jì)數(shù)過程中GATE=0,暫停計(jì)數(shù)，GATE=1重新計(jì)數(shù)

計(jì)數(shù)中改、-----------；-------：下

變計(jì)數(shù)值I............I■■".匚?.

IniiT__________432J____I32M_

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔C主上（上刀5-頁"Cfi■退，18

衣g祝堂十壽方式3:方波發(fā)生器

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舄人室入

繪制手初侑《

際_L_n_r

2jLnrumrLrLrLrLnrLrLrLrL

■當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，OUT輸出對稱方波

■當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，OUT輸出不對稱方波

□前（N+1）/2個(gè)計(jì)數(shù)期間，高電平

□后（N-1）/2個(gè)計(jì)數(shù)期間，低電平

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔，主，上應(yīng)1頁），后退,19

衣g祝堂十壽方式3:方波發(fā)生器（特例）

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CLKJTTTTTTTTTTTTTTTTTJn—

CW=16

WR

GATE=1

奇計(jì)數(shù)值

OUT

432

CW=16

GATE=1rWR

計(jì)數(shù)中改

變計(jì)數(shù)值

、OUT423

■計(jì)數(shù)過程中GATE=0,終止計(jì)數(shù)，GATE=1重新計(jì)數(shù)

■計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，當(dāng)前半周結(jié)束后按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)

■若計(jì)數(shù)初值變化，且獲得硬件啟動，則立即按新的計(jì)數(shù)開始。_一

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔，后逞；20

衣g祝堂十壽方式4:軟件觸發(fā)選通信號

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WV-Io

WRno[

{CLK_n_n_n_n_n_n_n_n_n_n_

OUT

,GATE

GATE=0

啟動計(jì)數(shù)[OUT'

3i331210

WRCW=16N=2

GATE=1f

計(jì)數(shù)中

變計(jì)數(shù)值〔OUT

4I322[7

■1）一次寫入計(jì)數(shù)值只有一次有效計(jì)數(shù)。

■2）計(jì)數(shù)過程中GATE=0,禁止計(jì)數(shù)，GATE=1連續(xù)計(jì)數(shù)。

、.3）計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，立刻按新的計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)

計(jì)"力I|金…臼一〃一口，口土

、_ttW|；后一吸

衣g祝堂十壽方式4

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方式4CW=16N=3

WR

GATE=1

啟動計(jì)數(shù)CLK_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L

OUT321I0I0Q0

方式0

CW=10N=4

WRnI-Ii---------------

GATE=1

CLK^TLrLrLrLrLrLTLrLrLrL

OUT------------------1

I43仔JBr

■方式4和方式0相似

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔，后退）22

衣g祝堂十壽

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方式4CW=16N=3

WR

GATE=1

啟動計(jì)數(shù)CLK_rL_n_n_n_n_n_n_n_n_n_

OUT

321I00Q0

方式2

CW=14

GATE=lfWR

CLK_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L

、OUT3211'2I1FT-

■方式2重復(fù)計(jì)數(shù)，方式4不重復(fù)計(jì)數(shù)

■方式2輸出負(fù)脈沖周期=N*Tcik,方式4輸出負(fù)脈沖周期=(N+1)*Tcik

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔

C主上（上刀5-頁"CJB_>>23

方式5:硬件觸發(fā)選通信號

NanChangHangKontjUCW=16N=3

GATE

啟動計(jì)CLK_r"L_r"L_r"L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L_r_L

OUT

3332

、GATE-?

OUT

GATE重彳32321

啟動計(jì)數(shù)’GATE~~?

WRCW=16N=4N=2

OUT

計(jì)數(shù)中改4321021

變計(jì)數(shù)值GATE

■1)一次寫入計(jì)數(shù)值，不重復(fù)計(jì)數(shù)。

■2)GATE上升沿啟動計(jì)數(shù)，重復(fù)啟動重新計(jì)數(shù)。

■3)計(jì)數(shù)過程中改變計(jì)數(shù)值，下次啟動按新的計(jì)數(shù)值開始計(jì)數(shù)

衣g祝堂十壽

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CW=16N=3

方式5,，WR

GATE"ini

啟動計(jì)數(shù).CLK_rL_rL_TL_rL_rL_rL_rL_rL_rL_rL

OUT33321|Q|~0"^

'GATE-?

方式1

CLK—I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I—

GATE

GATEn_____n__________

計(jì)數(shù)中

OUT-21r

重復(fù)觸發(fā)|3213

■方式5和方式1相似

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔，主頁：（上二頁/C下一頁）（卮一退；25

衣g祝堂十壽各種工作方式的輸出波形

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0

方式0計(jì)數(shù)結(jié)束中斷

N0N0

方式1硬件可重復(fù)觸發(fā)

|N10/N10

方式2j分頻器

—而2——N礪5

方式3:方波發(fā)生器

jN01

方式4-----------------------|J"一軟件觸發(fā)選通信號

-.一.---—.--

方式5!LL硬件觸發(fā)選通信號

J

計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)任課：肖潔

C主上（上勿5-頁'）（亙退，26

存國祝堂十號各種工作方式小結(jié)

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工作啟動中止自動

更新初值輸出波形

方式計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)重復(fù)

0軟件G=0否JL即有效延時(shí)時(shí)間可變的上跳沿

1硬件1否下一輪有效寬度為N*T的單一負(fù)脈沖

周期為N*T,寬度為T的連

2軟硬件G=0是下'一輪有效

續(xù)負(fù)脈沖