主講教師：XXX系部：XXXXXXXX微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用1第10章定時(shí)/計(jì)數(shù)技術(shù)及接口§10.1定時(shí)/計(jì)數(shù)技術(shù)概述

§10.2可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253/8254§10.38253在微機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用2§10.1定時(shí)/計(jì)數(shù)技術(shù)概述

計(jì)算機(jī)為什么需要時(shí)間基準(zhǔn)？第一，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)本身需要一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，以保證計(jì)算機(jī)在確定時(shí)刻完成規(guī)定動(dòng)作。第二，用計(jì)算機(jī)構(gòu)成的測(cè)控系統(tǒng)常被要求能提供一些定時(shí)和計(jì)數(shù)的功能等。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)：主時(shí)鐘頻率（簡(jiǎn)稱(chēng)主頻）

§10.1.1系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)31.軟件定時(shí)

軟件定時(shí)：讓CPU執(zhí)行一段具有固定延時(shí)時(shí)間的循環(huán)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的延時(shí)。是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定時(shí)或延時(shí)控制的最簡(jiǎn)單的方法。優(yōu)點(diǎn)：不需要外加硬件電路且定時(shí)精確。缺點(diǎn)：定時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，CPU的開(kāi)銷(xiāo)越大，而且不能響應(yīng)中斷，否則定時(shí)就不準(zhǔn)確了?！?0.1.2系統(tǒng)定時(shí)分類(lèi)4系統(tǒng)定時(shí)分類(lèi)2.硬件定時(shí)硬件定時(shí)—由硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的定時(shí) 優(yōu)點(diǎn)—減輕CPU的負(fù)擔(dān)，使得在定時(shí)期間CPU能做其它工作。

不可編程的硬件定時(shí)—555時(shí)基電路缺點(diǎn)：不易修改定時(shí)參數(shù)，時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)老化。可編程硬件定時(shí)—8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器優(yōu)點(diǎn)：定時(shí)參數(shù)和工作方式又可由軟件來(lái)控制，定時(shí)過(guò)程不需要CPU干預(yù)。5§10.2可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8253/8254

§10.2.18253主要特性

①

單一正5V電源，NMOS工藝制成。②

片內(nèi)具有3個(gè)獨(dú)立的16位減法計(jì)數(shù)器（或稱(chēng)計(jì)數(shù)通道）。③

計(jì)數(shù)頻率為0~2MHz。④

兩種計(jì)數(shù)方式：即二進(jìn)制或BCD方式計(jì)數(shù)。⑤

六種工作方式，既可對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，又可對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。⑥

可由軟件或硬件控制開(kāi)始計(jì)數(shù)或停止計(jì)數(shù)。

6§10.2.28253內(nèi)部結(jié)構(gòu)

78253內(nèi)部結(jié)構(gòu)8圖10.2計(jì)數(shù)器的內(nèi)部邏輯

9§10.2.38253外部特性

10表10.18253端口操作中各信號(hào)組合所實(shí)現(xiàn)的功能

11§10.2.48253方式控制字（CW）

128253計(jì)數(shù)通道結(jié)構(gòu)13

例：選擇2號(hào)計(jì)數(shù)器，工作在方式3

，計(jì)數(shù)初值為533H（2個(gè)字節(jié)），采用二進(jìn)制計(jì)數(shù)。其初始化程序段為:

(設(shè)8253的端口地址為304H～307H）

方波發(fā)生器1初始化編程舉例MOVDX，307H；命令口

MOVAL，10110110B

；2號(hào)計(jì)數(shù)器的初始化命令字

OUTDX，AL；寫(xiě)入命令寄存器

MOVDX，306H；2號(hào)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)口

MOVAX，533H；計(jì)數(shù)初值

OUTDX，AL；選送低字節(jié)到2號(hào)計(jì)數(shù)器

MOVAL，AH；取高字節(jié)送ALOUTDX，AL；后送高字節(jié)到2號(hào)計(jì)數(shù)器142讀當(dāng)前計(jì)數(shù)值在事件計(jì)數(shù)器的應(yīng)用中，需要讀出計(jì)數(shù)過(guò)程中的當(dāng)前計(jì)數(shù)值，以便根據(jù)這個(gè)值做計(jì)數(shù)判斷。

例：要求讀出并檢查1號(hào)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值是否是全“1”（假定計(jì)數(shù)值只有低8位），其程序段為

MOVDX,307H；命令口L：MOVAL，01000000B

；1號(hào)計(jì)數(shù)器的鎖存命令

OUTDX，AL；寫(xiě)入命令寄存器

MOVDX，305H；1號(hào)計(jì)數(shù)器數(shù)據(jù)口

INAL，DX；讀1號(hào)計(jì)數(shù)器的當(dāng)前計(jì)數(shù)值

CMPAL，0FFH；比較

JNEL；非全“1”，再讀

HLT；是全“1”，暫停

15§10.2.68253初始化編程

初始化編程的具體步驟為：1.

寫(xiě)入計(jì)數(shù)器的控制字，規(guī)定其工作方式等；2.

寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值。若規(guī)定只寫(xiě)低8位，則寫(xiě)入的為計(jì)數(shù)值的低8位，高8位自動(dòng)置0；若規(guī)定只寫(xiě)高8位，則寫(xiě)入的是計(jì)數(shù)值的高8位，低8位自動(dòng)置0；若規(guī)定寫(xiě)16位計(jì)數(shù)值，則分兩次寫(xiě)入，先寫(xiě)的必是低8位，后寫(xiě)的必是高8位。

16例10.1：某微機(jī)系統(tǒng)中8253的端口地址為40H~43H，要求計(jì)數(shù)器0工作在方式0，計(jì)數(shù)初值為FFH，按二進(jìn)制計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)器1工作在方式2，計(jì)數(shù)初值為1000，按BCD碼計(jì)數(shù)。試寫(xiě)出初始化程序段。

17

解：1．按要求找出所用計(jì)數(shù)器的控制字計(jì)數(shù)器0的控制字：

選計(jì)數(shù)器0只寫(xiě)低8位

選工作方式0二進(jìn)制計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器1的控制字：

選計(jì)數(shù)器1只寫(xiě)高8位

選工作方式2BCD計(jì)數(shù)

0

0

0

1

0

0

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

例10.1：18例10.1：2．初始化程序段MOVAL，10H；寫(xiě)通道0控制字OUT43H，ALMOVAL，0FFH；寫(xiě)通道0計(jì)數(shù)初值OUT40H，ALMOVAL，65H；寫(xiě)通道1控制字OUT43H，ALMOVAL，10H；寫(xiě)通道1計(jì)數(shù)初值OUT41H，AL19例10.2：

設(shè)8253端口地址為FFF0H~FFF3H，要求計(jì)數(shù)器2工作在方式5，二進(jìn)制計(jì)數(shù)，初值為F03FH。試按上述要求完成8253的初始化。解：1．控制字選計(jì)數(shù)器2寫(xiě)低8位

選工作方式5二進(jìn)制計(jì)數(shù)再寫(xiě)高8位

20例10.2：2．初始化程序段

MOV DX，0FFF3H；DX指向控制端口

MOV AL，0BAH；寫(xiě)控制字

OUTDX，AL MOVDX，0FFF2H ；DX指向通道2

MOV AL，3FH；寫(xiě)初值低8全

OUTDX，AL MOV AL，0F0H；寫(xiě)初值高8位

OUTDX，AL21§10.2.78253工作方式8253作為一個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，可以編程選擇6種不同的工作方式，不論哪種工作方式，都會(huì)遵守下面幾條基本原則：控制字寫(xiě)入計(jì)數(shù)器時(shí)，所有的控制邏輯電路立即復(fù)位，輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)（高電平或者低電平）。初值寫(xiě)入以后，要經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘上升沿和一個(gè)時(shí)鐘下降沿，計(jì)數(shù)執(zhí)行部件才開(kāi)始計(jì)數(shù)。

228253工作方式通常，在時(shí)鐘脈沖CLK的上升沿，門(mén)控信號(hào)GATE被采樣。對(duì)于一種給定的工作方式，門(mén)控信號(hào)的觸發(fā)方式有具體規(guī)定，即或者用電平觸發(fā)，或者用邊沿觸發(fā)。方式0、4中，門(mén)控信號(hào)為電平觸發(fā)；方式1、5中，門(mén)控信號(hào)為上升沿觸發(fā)；方式2、3中，既可用電平觸發(fā)，也可用上升沿觸發(fā)。在時(shí)鐘脈沖的下降沿，計(jì)數(shù)器作減1計(jì)數(shù)。0是計(jì)數(shù)器所能容納的最大值，因?yàn)橛枚M(jìn)制計(jì)數(shù)時(shí)，16位計(jì)數(shù)器中，0相當(dāng)于216，用BCD碼計(jì)數(shù)時(shí)，0相當(dāng)于104。238253工作方式工作方式及其特點(diǎn)8253中有三個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器都可編程選擇六種工作方式之一。區(qū)別這六種工作方式主要從三個(gè)方面：其一是他們的輸出波形不同；其二是啟動(dòng)計(jì)數(shù)器的觸發(fā)方式不同；其三是計(jì)數(shù)過(guò)程中門(mén)控信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)操作的影響不同。248253工作方式258253工作方式舉例26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/N0N01N01N0127§10.2.88253應(yīng)用舉例

28§10.2.88253應(yīng)用舉例

29§10.2.88253應(yīng)用舉例

30例10.3解：1．確定工作方式定時(shí)器1工作在方式2。2．計(jì)算計(jì)數(shù)初值 計(jì)數(shù)初值=分頻系數(shù)=fclk/fout

定時(shí)器0：

N=fclk0/fout0=250000/500=500化為十六進(jìn)制為01F4H。定時(shí)器1：N=fclk1/fout1=500/50=10化成16進(jìn)制為0AH。

31例10.33．確定控制字定時(shí)器0：定時(shí)器1：

324．初始化程序段MOVDX，203H；寫(xiě)定時(shí)器0控制字MOVAL，36HOUTDX，ALMOVDX，200H；寫(xiě)定時(shí)器0計(jì)數(shù)初值低8位MOCAL，0F4HOUTDX，ALMOVAL，01H；寫(xiě)定時(shí)器0計(jì)數(shù)初值高8位OUTDX，ALMOVDX，203H；寫(xiě)定時(shí)器1控制字MOVAL，54HOUTDX，ALMOVDX，201H；寫(xiě)定時(shí)器1計(jì)數(shù)初值MOVAL，0AHOUTDX，AL33例10.4：某IBMPC/XT應(yīng)用系統(tǒng)中，當(dāng)某一外部事件發(fā)生時(shí)（給出一高電平信號(hào)），1秒鐘后向主機(jī)申請(qǐng)中斷。若用8253實(shí)現(xiàn)此延遲，試設(shè)計(jì)硬件連接圖并對(duì)8253進(jìn)行初始化。設(shè)8253的端口地址為40H~43H。

34圖10.11例10.4硬件連接圖

35例10.4：解：

1．確定工作方式

題目要求，OUT0輸出的是連續(xù)方波，故定時(shí)器0工作在方式3，而OUT1端輸出連續(xù)單拍負(fù)脈沖，那么，定時(shí)器1必須工作在方式2。2．計(jì)算計(jì)數(shù)初值

若8253的定時(shí)器工作在方式2或方式3，實(shí)際上相當(dāng)于分頻器，即OUT端的輸出信號(hào)頻率是由CLK端的信號(hào)頻率經(jīng)定時(shí)器分頻得到的，而分頻系數(shù)就是從計(jì)數(shù)初值開(kāi)始減到1時(shí)所計(jì)得的時(shí)鐘周期數(shù)。那么，計(jì)數(shù)初值N就是定時(shí)器的分頻系數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)字。也就是說(shuō)，存在如下關(guān)系式：

計(jì)數(shù)初值=分頻系數(shù)=fclk/fout36例10.4：定時(shí)器0：

N=fclk0/fout0=250000/500=500

化為十六進(jìn)制為01F4H。定時(shí)器1：

N=fclk1/fout1=500/50=10

化成16進(jìn)制為0AH。373．確定控制字定時(shí)器0：控制字為36H

00110110選定時(shí)器0行寫(xiě)低8位

選工作方式3二進(jìn)制計(jì)數(shù)

后寫(xiě)高8位

定時(shí)器1：控制字為54H

01010100選定時(shí)器1只寫(xiě)低8位

選工作方式2二進(jìn)制計(jì)數(shù)

38MOV DX，203H；寫(xiě)定時(shí)器0控制字MOV AL，36HOUTDX，ALMOV DX，200H；寫(xiě)定時(shí)器0計(jì)數(shù)初值低8位MOV AL，F(xiàn)4HOUT DX，ALMOV AL，01H；寫(xiě)定時(shí)器0計(jì)數(shù)初值高8位OUT DX，ALMOVDX，203H；寫(xiě)定時(shí)器1控制字MOV AL，54HOUT DX，ALMOVDX，201H；寫(xiě)定時(shí)器