可编程计数器定时器8253及其应用.ppt

第八章 可编程计数器/定时器8253及其应用,Intel 8253是一种完成计数/定时的芯片，被 称为可编程间隔定时器。它内部具有3个独立的 16位计数器通道，通过对它进行编程，每个通 道均可按6种不同的方式工作，并且都可以按2 进制或10进制格式进行计数，最高计数频率能 达到2MHz。8253还适用于许多其他的场合，如 用作可编程方波频率产生器、分频器、程控单 脉冲发生器等等。,8-1 8253的工作原理,一、8253的内部结构和引脚信号,1.数据总线缓冲器,数据总线缓冲器是8253与系统数据总线相连接时用的接口电路，它由8位双向三态缓冲器构成，CPU用输入/输出指令对8253进行读/写操作的信息，都经过8位数据总线D7 D0传送，这些信息包括：,（1）CPU在对8253进行初始化编程时，向它写入的控制字。,（2）CPU向某一计数器写入的计数初值。,（3）从计数器读出的计数值。,2.读/写控制逻辑,读/写控制逻辑接收系统控制总线送来 的输入信号，经组合后形成控制信号，对各部分操作进行控制。可接收的信号有：,下面我们来讨论一下8253与8086 CPU的 连接问题以及端口地址的选择。,3. 计数器02,8253内部包含3个完全相同的计数器/定时器通道，对3个通道的操作完全是独立的。每个通道都包含一个8位的控制字寄存器、一个16位的计数初值寄存器、一个计数器执行部件（实际的计数器）和一个输出锁存器。,（1）计数,计数是指对CLKx引脚输入的脉冲个数进行计数。这些脉冲的间隔可以不相等。可以按2进制或10进制（BCD码）格式进行计数，采用减法计数法。即从设定的初始值开始，每输入一个脉冲信号，计数器就减1，当减到0时，便从OUTx引脚输出一个脉冲信号。输出信号的波形可由程序设置，同时GATEx引脚上的门控信号可以控制是否允许计数器开始计数。,（2）定时,定时是指设定的定时时间到来时，便从OUTx引脚输出一个脉冲信号。 定时也是通过对CLKx引脚输入的脉冲个数进行计数而实现的。但这些脉冲信号必须是精确的时钟脉冲。 定时时间时钟脉冲周期tc计数初值n,输入到8253引脚CLKx的时钟频率不能大 于2MHz！,4. 控制字寄存器,控制字寄存器是一个8位的寄存器，由CPU通过输出指令对它进行写入控制字，用来选择计数器通道、工作方式、读写格式和数制。,二、初始化编程步骤和门控信号的功能,对8253芯片进行初始化编程时，需按下 列步骤进行：,（1）写入控制字,用输出指令向控制字寄存器写入一个控 制字，以选定计数器通道，规定计数器的工 作方式和计数格式。写入控制字还起到复位 作用，使输出端OUT变为规定的初始状态， 并使计数器清0。,（2）写入计数初值,通过输出指令向指定通道写入计数初始 值，数值要符合控制字有关格式的规定。它可以是8位或16位。若是8位，用一次输出指令即可完成设置；若是16位数据，则必须用两次输出指令完成设置，先送低8位，后送高8位。 当计数初值为0时，也要分成两次写入，因为在2进制计数时，0表示65536；在BCD码计数时，0表示10000。,由于端口地址独立，3个通道的编程次序没有规定，可任意设置。,例如，在某微机系统中，8253的3个计数器的端口地址分别为3F0H、3F2H、3F4H，控制字寄存器的端口地址为3F6H，要求8253的通道0工作于方式3，并已知对它写入的计数初值n1234H，采用BCD码格式进行计数，则初始化程序为：,在计数初值写入8253后，还要经过一个时钟脉冲的上升沿和下降沿，才能将计数初值装入实际的计数器，然后在门控信号GATE的控制下，对从CLK引脚输入的脉冲进行递减计数。,2. 门控信号控制功能,三、8253的工作方式（6种）,1. 方式0计数结束中断方式,2. 方式1可编程单稳态输出方式,3. 方式2比率发生器,4. 方式3方波发生器,5. 方式4软件触发选通,6. 方式5硬件触发选通,8-2 8253的应用举例,一、8253定时功能的应用例子,1. 用8253产生各种定时波形,在某个以8086为CPU的系统中使用了一块 8253 芯片，通道的基地址为 310H，所用的时钟脉冲频率为1MHz。要求3个计数通道分别完成以下功能：,（1）通道0工作于方式3，输出频率为2KHz 的方波； （2）通道1产生宽度为480s的单脉冲； （3）通道2用硬件方式触发，输出单脉冲， 时间常数为26。, 通道0工作于方式3，即构成一个方波发生器，它的控制端GATE0需接5V，为了输出2kHz的连续方波，应使时间常数N0 ： N01MHz/2kHz500=1F4H,MOVDX，316H MOVAL，00110111B OUTDX，AL MOVDX，310H MOVAL，00H OUTDX，AL MOVAL，05H OUTDX，AL, 通道1工作于方式1，即构成一个单稳态电路，由GATE0的正跳变触发，输出一个由时间常数决定的负脉冲，时间常数N1 ： N1480s/1s480,MOVDX，316H MOVAL，01110011B OUTDX，AL MOVDX，312H MOVAL，80H OUTDX，AL MOVAL，04H OUTDX，AL,控制字, 通道2工作于方式5，即由GATE0的正跳变触发减1计数，在计到0时形成一个宽度与时钟周期相同的负脉冲，此后若再次出现正跳变，又能产生一个负脉冲。（N226）,MOVDX，316H MOVAL，10011011B OUTDX，AL MOVDX，314H MOVAL，26H OUTDX，AL,二、8253计数功能的应用例子,8253可以用于各种需要进行计数的场合。下面，我们用一个具体的例子来说明它在这方面的应用。假设一个自动化工厂需要统计在流水线上所生产的某种产品的数量，可采用8086微处理器和8253等芯片来设计实现这种自动计数的系统。下面介绍这种自动计数系统的电路和控制软件的设计方法。,1. 硬件电路设计,这个自动计数系统由8086 CPU控制，用8253 作计数器。此外，还要用到一片 8259A中断控制器芯片和若干其他电路。图 8-12 仅给出了计数器部分的电路图。,2. 初始化编程,对计数器1： 工作于方式0，按BCD码计数，先读/写低字节，后读/写高字节，则 控制字01110001B,如选取计数初值n499，则经过n1个脉冲，也就是500个脉冲，OUT1端输出一个正跳变。它作用于8259A的IR0端，通过8259A的控制，向CPU发出一次中断请求，表示计满了500个数，在中断服务程序中使工件总数加上500。,3. 计数值的读取,在许多用到8253计数功能的场合，常常需要读取计数器的现行计数值。在读取计数器现行值时，计数过程仍在进行，而且不受CPU的控制。因此在CPU读取计数器的输出值时，可能计数器的输出正在发生改变，即数值不稳定，可能导致错误的读数。为了防止发生这种情况，必须在读数前设法终止计数或将计数器输出端的现行值锁存。这可以采用下面两种方法：,一种方法是在读数前用外部硬件计数脉冲信号，或者使门控信号变为低电平，迫使8253停止计数。这种方法的缺点是需要硬件电路配合。此外，由于外部事件源被切断或正常的计数过程被禁止，干扰了实际的计数过程。因此，一般不宜采用。,另一种方法是先用计数器锁存命令锁存现行计数值，然后将它读出。这种方法完全由软件来实现，并可随时读取计数值，而且不会干扰正常的计数过程和引起错误，是常用的方法。此方法的程序段如下：,练习,设在8086系统中，8253A的控制口地址为36H，三个计数通道的端口地址为30H、32H和34H。,1、假定8253A的计数器2工作在方式0，按二进制计数，计数初值为4 ，对其初始化编程。,2、假设8253A的计数器1工作在方式3，按二进制计数，计数初值为7265H ，对其初始化编程。,2、 MOV AL，76H ；设置控制字 OUT 36H，AL ；控制字写入计数器1的控制单元 MOV AL，65H ；设置计数器低字节 OUT 32H，AL ；低字节写入计数器1的CR MOV AL，72H ；设置计数器高字节 OUT 32H，AL ；高字节写入计数器1的CR,1、 MOV AL，90H ；设置控制字 OUT 36H，AL ；写入计数器2的控制单元CU MOV AL，4 ；设置计数初值 OUT 34H，AL ；初值写入计数器2的CR,3、某一计算机应用系统采用8253芯片的计数器0作频率发生器，输出频率为500Hz；用计数器1产生1000H z的连续方波信号，输入8253的时钟频率为1.19MHs。 试问：初始化时送到计数器0和计数器1的计数初值分别为多少?计数器1工作于什么方式下?,