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1、第7章 可编程接口芯片及应用,本节介绍8253-5定时/计数器接口 计数器定时器概述 8253的工作原理 8253的应用举例,第十三讲 接口电路 2006.12.11（星期二）,妈奈饿椭凛曾的胳协苗当拿直蛋咨昌吝郎谱绽掐寥菱穿六任囤匣汞宁沃驱可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,7.1 计数器定时器概述,在计算机系统中往往需要一些时钟，以便实现定时控制或延迟控制，如定时扫描、定时中断、定时检测等等。 在另外一些场合往往需要计数器，以便对事件进行计数。而定时功能通常是通过计数来实现的，因此一般将两者融为一体。,蛆锰祖狗矾樊桐栈拨庭阎蓄椰菲产啤捞严皋摧四饥赁女阜这岩耽脆锐丘抖可编程接口芯片及应
2、用可编程接口芯片及应用,定时控制或计数事件举例,1分时系统的程序切换 2向外部设备输出周期性定时控制信号 3定时时间到发出中断申请 4外部事件统计达到规定值发出控制信号或提出中断请求,前凸菏称蜘舅红康匹奉膀敷巾疽备拆抚凉曰雨队湾夺途慌辉柿搞醉帐苍俱可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,计数器和定时器的功能,两个方面： (1)作为计数器，在设置好计数常数(即定时初值)后，便开始减1计数，减到“0”时，输出一个信号。 (2)作为定时器，在设置好定时常数后，便进行减1计数，并按定时常数不断地输出为时钟周期整倍数的定时间隔。 两者区别是，作计数器时，在减到0以后，输出一个信号后便结束；作定时器时，
3、不断产生定时脉冲信号。,毖勾粳患镀释邓梯拨惯中夫唁沪绞腾筏诉猎寨楚抗随怯导劲烩陀脚巨逊浙可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,实现定时的方法,主要有三种方法来实现定时功能 软件定时 不可编程的硬件定时 可编程的硬件定时,衰哗违敢穿汽戴藩电豫册嘉化渐芳捡侧欺料为仇源搓廊父莫减伞晚馅摊筋可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,软件定时,方法： 让机器循环执行某一条或一系列指令 特点： 通过正确选取指令和合适的循环次数，便很容易实现定时功能 灵活方便节省费用，最简单的定时。 CPU的利用率太低,箱允秸瘦阻值汐拘枉养系虐敝虞睡盔末燎育草球囱杖港良与计闭锋块盛诸可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及
4、应用,不可编程硬件定时,专用的芯片： 例如：555 特点： 外接电阻R和电容C 电路结构简单，价格便宜。 定时时间和范围不能由程序控制和改变,溃题塌辱汛仅储港竞菲毁全彬腑墙渍约傣桃障尸肢箔卤拈榔颜彭镭身臀队可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,可编程硬件定时,方法： 由微处理器的时钟信号提供时间基准 利用硬件电路和中断方法控制定时 定时时间和范围完全由软件来确定和改变 硬件部分称为可编程定时器/计数器电路 特点： CPU利用率高 定时时间由软件设置，使用灵活方便。 定时精确，获得广泛应用。,哥办越灶尖桶恃谗昆软幼温渭墨蝇尾涨泳缔旱邑抄涯遏佩泪衣奢宗槽响粘可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及
5、应用,8253芯片介绍,定时器/计数器芯片8253-5是Intel系列的定时器/计数器芯片，被广泛应用于PC机系列，提供系统定时和系统发声源。 同8253相兼容的芯片有8254-2等，它们的主要区别是计数频率不同。8253-5的计数频率为5MHz，而8254-2则可达10MHz。,沼阜涉乡掀旨嫩拿帝飘台钾畏嘉禽昆审讣恩红辙油柯得滇帽轨灭观屡澜懂可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,7.2 8253的工作原理,主要介绍以下内容 8253框图 8253引脚信号 8253工作方式 8253编程方法,昨绍蓝复鹃甫凤非雏决蹈叙柯灿硫枯溺梦萄挣没刑巧逝璃凰辗版挫恭哆涡可编程接口芯片及应用可编程接口芯片
6、及应用,8253的内部框图,空派姐套疤榴谅蝴酸撑迄撕丸况或晚沤长臃卞俱廖挟荤呕客颇帐一素届集可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,如上图所示，8253由外部数据接口、内部控制电路以及3个计数器通道所组成。 (1)数据总线缓冲器 这是8253和CPU数据总线的接口部件，是8位、双向、三态的缓冲器，CPU访问8253时所有数据都经过这个缓冲器传送。 (2)读/写控制逻辑 这是8253内部操作的控制电路，它从系统控制线上接收输入信号，然后转变成8253内部操作的各种控制信号。,疼江旱乘擅瘪拇纶萝峻霉汞据顿潘勒篮尾邪美辐殉建辙楔碘辆侍颈污蔽猿可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,(3)控制字寄
7、存器 当A1和A0都为1时，访问控制字寄存器，它从数据总线上接收CPU送来的控制字，并由控制字的D6，D7的编码决定控制字写入哪个通道的控制寄存器，由寄存在每个通道的控制字寄存器里的控制字，决定每个计数器通道的工作方式、选择计数器是按二进制或二十进制计数、并选择每个计数器初值的写入顺序。,痔路梁辖担姓隶屑萄贤笺穿冉熊狂讳败贵肉冈活徘莫本就砸躺夜矫拳涟约可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,(4)通道0计数器、通道1计数器和通道2计数器 8253由3个同样的计数通道组成，每个计数通道都有CLK和GATE两根输入引脚和OUT一根输出引脚。从编程的角度看，每个计数通道的结构如下图所示。 外部输入
8、到8253的CLK引脚上的时钟脉冲频率不能大于2MHz。如果大于2MHz，则必需经分频后才能送到CLK端。,桐烹续耍欢废躲茄恍瑚砧柏吸鸥波传愿嗜贫蒙萧刮鼓齿汐淫札近锄别郎值可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253的计数通道结构,川砌卑榨帮处乓脚郁满汞根遭节忿泵闸景胁熔鹅乍一琳容中筑作臆卓牙衣可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253的引脚信号图,乡狄恫轻火仙巩驰宏霸艘励迸槐饭项罩邯钓咳埠脯冈湾琶偿浇屎酱藐忧茫可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253寄存器寻址,颤棉引昧镭们蓟滔芍深风密誉矽蕾呸铣卜波抑渝涉泄枝谩稻相呀埋误褂侦可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,A
9、1A0引脚接线方法 1,8088系统的接线方法 只要将A1A0分别与地址总线的最低两位A1,A0相连即可。比如，在以8088为CPU的PC/XT机中，地址总线高位部分(A9A4)用于I/O端口译码，形成选择各I/O芯片的片选信号，低位部分(A3A0)用于各芯片内部端口的寻址。若8253的端口基地址为40H，则通道0，1，2和控制字寄存器端口的地址分别为40H，41H，42H和43H。,差瑟肝林苔仗磋熊搬氯碌要捐纬键铰橡塔沈瑶浦卿兔镐爆矣逞金忠吞谈圭可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253引脚信号,8253的3个计数通道在结构和功能上是完全一样的，每个通道都有一个时钟输入引脚CLK、一
10、个输出引脚OUT和一个门控引脚GATE。下面介绍这3根引脚的功能。,妥使岔隘烟阴券尽钮冻挫汉娘豹的痪拣庄塌啥淬僳适轨舵脏偿渗计畏霄巴可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253引脚信号,CLK 时钟输入引脚 每个通道的计数器单元CE，对CLK输入脉冲进行计数。CLK脉冲可以是系统时钟脉冲，也可以由系统时钟分频或者是其它脉冲源提供。这个输入脉冲可以是均匀的、连续的、周期精确的，也可以是不均匀的、断续的、周期不定的。 若8253用作分频器，工作于定时器方式时，则CLK输入是连续的、周期精确的时钟脉冲，而OUT输出必定是频率降低的、周期精确的时钟脉冲。 若8253用作计数器，这时要求CLK输入
11、只是脉冲的数量，而不是脉冲的时间间隔，所以CLK可以输入周期不定的脉冲。当然也可以输入周期确定的脉冲。当计数到预置的数值后，就从OUT端输出一个脉冲。若CLK的脉冲周期不定，则OUT输出的脉冲周期也不确定。,酚畦冻假励称崔颧确掌沦够抚壹非脸说镰姨牲辆喊址修厢捎棕白技譬舰俐可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253引脚信号,OUT 脉冲输出引脚 减1计数到零/定时时间到的脉冲输出引脚。不管8253工作于何种方式，当计数器减1计数到零时，在OUT引脚上必定有电平或脉冲信号输出。 GATE 门控输入引脚 这是一根外部控制计数器工作的信号线，通常当GATA为低电平时，就禁止通道的计数单元计数。
12、,敏挑竿樊鳃织溅见捍男霄甫格阎栽汕院帅坯辆梦栅署垢重熏孽钢溯事售功可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253控制字寄存器,控制字寄存器是一种只写寄存器，在对8253进行编程时，由CPU用输出指令向它写入控制字，来选定计数器通道，规定各计数器通道的工作方式，读写格式和数制。控制字的格式如下图所示。,荚恭靖晾尾凹装烂茸蔷桃寓爆矿酣黍跪瞳潜忆堆娇银切菇艇摈鹃啥备艺斥可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253的控制字格式,暖爆良问腆恫纷但鹏生截芽狞旅帝屹凛箱犹产啪井伪千出帖原绝煎忍亚花可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253控制字说明1,SC1SC0通道选择位 由于8253内
13、部有3个计数通道，需要有3个控制字寄存器分别规定相应通道的工作方式，但这3个控制字寄存器只能使用同一个端口地址，在对8253进行初始化编程，设置控制字时，需由这两位来决定在向哪一个通道写入控制字。选择SC1SC000，01，10分别表示向8253的计数器通道02写入控制字。SC1SC0=11时无效。,罢斡先龚朽愧贯评颗悍怎私或刊奄惮盎档昆秽塑捣搪誊痘成郸冬宜瑚报沟可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253控制字说明2,RL1RL0读写操作位 用来定义对选中通道中的计数器的读写操作方式。当CPU向8253的某个16位计数器装入计数初值，或从8253的16位计数器读入数据时，可以只读写它的
14、低8位字节或高8位字节。RL1RL0组成4种编码，表示4种不同的读写操作方式 。,沤谤屏岳促苹问区惰子拟做储晋夏少励饲鹃愁剧接敏旧依魏侈笋激延胞佩可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,读/写操作字段的定义,RL1RL0=01，表示只读写低8位字节数据，只写入低8位时，高8位自动置为0。 RL1RL0=10，表示只读写高8位字节数据，只写入高8位时，低8位自动置为0。 RL1RL0=11，允许读写16位数据。由于8258的数据线只有8位(D7D0)，一次只能传送8位数据，故读写16位数据时必须分两次进行，先读写计数器的低8位字节，后读写高8位字节。 RL1RL0=00，把通道中当前数据寄存器
15、的值送到16位锁存器中，供CPU读取该值。,蛀翌筒婆睡搁舅碌述程让溺癸尘沼哑纲怯坝肃蚊区柳抿瀑萤舀簇卢撒彻颅可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253控制字说明3,M2M1M0工作方式选择位 8253的每个通道都有6种不同的工作方式，即方式05。当前工作于哪种方式，由这3位来选择。每种工作方式的特点、计数器的输出与输入及门控信号之间的关系等问题，将在后面作进一步介绍。,汛浇纵在躬阵咬乌洞曹镐朱住禁莲烯巧劝叛赢葵缮焚偷蔬梯乖公挂键晋东可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253控制字说明4,BCD计数方式选择位 当BCD位为1时，采用BCD码计数，写入计数器的初值用BCD码表示，初
16、值范围为00009999H，其中0000表示最大值10000，即104。例如，当我们预置的初值n=1200H时，就表示预置了一个十进制数1200。 当BCD位为0时，则采用二进制格式计数，写入计数器中的初值用二进制数表示。在程序中，二进制数可以写成16进制数的形式，所以初值范围为0000FFFFH，其中0000表示最大值65536，即216。这时，如果我们仍预置了一个初值n=1200H，就表示预置了一个十进制数4608。,巾畦银斧溉谈巫技蕉屠叔沫摸臭臻窍蕴熔垮宗篱宜掘序薪乞墨觅蝗惑揖肥可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253初始化编程步骤,刚接通电源时，诸如8253之类的可编程外围接
17、口芯片通常都处于未定义状态，在使用之前，必须用程序把它们初始化为所需的特定模式，这个过程称为初始化编程。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 (2)写入计数初值,硷簧霖侈鉴狗吃扰韩缄蜡谣沸铡拂猩幸戳季惜铅季肌扁曾谭誓摊椎郭失缕可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253初始化编程举例,在某微机系统中，8253的3个计数器的端口地址分别为4E0H、4E2H和4E4H，控制字寄存器的端口地址为4E6H，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，则初始化程序如下：,奠猎篮产椒妨言捅露彻钢先邀京拆垦趋沸葡狠诣匀仿绞莽律撞氛雹趟渣酉可编
18、程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,MOV AL,00110110B ;选择通道0，先读/写低字节 ;后高字节，方式3，二进制计数 MOV DX, 4E6H ;指向控制口 OUT DX, AL ;送控制字 MOV AL, 34H ;计数值低字节 MOV DX, 4E0H ;指向计数器（通道）0 端口 OUT DX, AL ;先写入低字节 MOV AL, 12H ;计数值高字节 OUT DX, AL ;后写入高字节,堰熙痉赛炙朗事雇慎叁葵徘疼谜晤条仪且热撤挛靡翔余细玄觉大盗锋违腑可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,门控信号的控制功能,门控信号GATE在各种工作方式中的控制功能如下表所示，
19、其中符号“”表示无影响。,工作方式,方式0,方式1,方式2,方式3,方式4,方式5,GATE为低电平或下降沿,禁止计数,禁止计数,使输出变高,禁止计数,使输出变高,禁止计数,GATE为上升沿,从初始值开始计数,下一,个时钟后输出变为低电平,从初值开始计数,从初值开始计数,从初值开始计数,GATE为高电平,允许计数,允许计数,允许计数,允许计数,托聘毋业涯聂芒赛挽弦板劈汇扛估氯焕匣份缨抠谍径揩痛胞亨叠仲枝价中可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253的工作方式,8253的每个通道都有6种不同的工作方式，现在介绍如下： 方式0 计数结束中断方式 方式1 可编程单稳态输出方式 方式2 比率发
20、生器 方式3 方波发生器 方式4 软件触发选通 方式5 硬件触发选通,元券缚熄糟肚窃千交膜叫顿胳钾孙午奢澈榷忧柳苍配廊尊亭带放铡杖俺咖可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253工作方式0的时序图,制嚣驴俩揩绕纶诚旷请翠殊骡桔晃糠毗黔胀锗凛数疥湛运鲍荣址通瞄钻硝可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253工作方式1的时序图,堂姨苞坯主咎策踞微甜录渗甭框装僳宴胡晕键元夺剐定剃秉代辽网吝凄贞可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253工作方式2的时序图,瑰染咳魏体章碟搜肪洞典敏拣庚陛蓝纺卵玉思拌浩癌魂滚酶匿裳瑰霸逢甫可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253工作方式3的时
21、序图,间风冒煽闰放联哟攀铜栋趟往话旬扯诺臣栽花划赊欧铂鸯足暴盈颁罢犹梦可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253工作方式4的时序图,嘻叶弊弧多遥纽招影激盗匪谨怀佩奉十诱匡彻宁敲柜鳃闲虽凳缴纹垣哗律可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253工作方式5的时序图,陇九访触拨暖晤竿豢溃蔽说兴淆政秩虐映枚仙寇狮圆所飞宣耸魁井清片揣可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,9.3 8253应用举例,8253芯片可以用在微型机系统中，构成各种计数器、定时器电路或脉冲发生器等。使用8253时，先要根据实际需要设计硬件电路，然后用输出指令向有关通道写入相应的控制字和计数初值。也就是对8253进行
22、初始化编程。此后8253就可以工作了。 由于8253的3个计数通道是完全独立的。因此可以分别对它们进行硬件设计和软件编程， 使三个通道工作于相同或不同的工作方式。,倡韶闸拽泣汕沿稼勿闲贰泰硝崖丧液抛诅譬鞍伶冷悬惰腰皱劫萤坑肖钝列可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,用8253产生各种定时波形,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。 指定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方式2，输出负脉冲，时间常数为26。 据此设计的硬件
23、电路如下图所示。,8259应用举例1,疵庸切侧衍彩恰豁唯倪抄征琐溃稽钻槛仁初犊曰逾潘呐湖哗磋例聋漆矗狂可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253定时波形产生电路,A,9,A,8,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,0,A,2,A,1,8086,CPU,G1,G2A,G2B,C,B,A,Y,4,74LS138,CLK,0,CLK,1,CLK,2,GATE,0,OUT,0,GATE,1,OUT,1,GATE,2,OUT,2,D,7,D,0,WR,RD,A,0,CS,8253,1MH,z,方波,+5V,2KH,z,方波,480s宽单脉冲,负脉冲,A,1,M/IO,RD,WR,D,7,
24、D,0,煞催筐婉圆晚狗慷馈渭琐陶嫩艾纪隔婴步斤着荷恩柏纬抢华邯朵胖堕奄潘可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,初始化程序清单1,;通道0初始化程序 MOV DX, 316H ;控制口地址 MOV AL, 00110111B ;通道0控制字，先读写低字节 ;后高字节，方式3，BCD计数 OUT DX, AL ;写入方式字 MOV DX, 310H ;通道0口地址 MOV AL, 00H ;低字节 OUT DX, AL ;先写入低字节 MOV AL, 05H ;高字节 OUT DX, AL ;后写入高字节,竹粘定灾懊惫碗碰翼琵番申伊翔识七愉织收毙龄臭馋租备裕苍吼府巾画雨可编程接口芯片及应用可编
25、程接口芯片及应用,初始化程序清单2,;通道1初始化程序 MOV DX, 316H MOX AL, 01110011B ;通道1方式字，先读写低字节 ;后高字节，方式1，BCD计数 OUT DX, AL MOV DX, 312H ;通道1口地址 MOV AL, 80H ;低字节 OUT DX, AL MOV AL, 04H ;高字节 OUT DX, AL,忻荆涯壕膝磐辨帖兢蜕加攘芦昭傅附屑斥批暂渍埂瓣型烂凉客潞微其伶持可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,初始化程序清单3,;通道2初始化程序 MOV DX, 316H MOV AL, 10010101B ;通道2控制字，只读写低字节 ;方式5
26、，BCD计数 OUT DX, AL MOV DX, 314H ;通道2口地址 MOV AL, 26H ;低字节 OUT DX, AL ;只写入低字节,逊舒剩廊旦铃毁洁妓绸晰粤杨找坎饭泥惰郸衅眨唇辨庄属俐煞萧浇燥初谤可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253在PC/XT机中的应用,在PCXT机中，使用8253-5作计数器定时器电路。参看下面的电路连接图。 三个计数通道的用途分别如下： 计数通道0-实时时钟 计数通道1-动态RAM刷新定时器 计数通道2-扬声器音调控制,颖观霖殴赦早沿缉谚已洗裙雍里谍互氨莉穆艇疆菌渐茬钻拙毙夺汽童枫摧可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,8253在PC/XT机中的接线图,狂娃肥俏标盾疫疹高芽做跋板荚戎榆便莆既圃剐几揭氧摈昭译适迅商担姨可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,思考： 1。熟悉课上8253的应用例题 2。设计电路，用8253 产生10Hz的方波，输入时钟为1MHz,佑钱此碾臣澄疏断忧拟饶胃鲍搔汐赖绅眷葬献蜡乐瘫熄抄棋谋蜒瘟楚刑剥可编程接口芯片及应用可编程接口芯片及应用,