定时、计数技术

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1、第三章 定时/计数技术,定时与计数可编程定时/计数器8253PC机的时钟,定时与计数,1.定时,定义：提供的时间基准。,分类：内部定时、外部定时。,2.计数,定时与计数本质上是一致的。,计数的信号随机，定时的信号具有周期性。,3.应用,软件延时,MOV CX，200 ;1Delay: nop;1 nop;1 loop Delay;5,T (1 + (1+1+5)*200) * 机器周期为什么是，而不是=？,如何实现更长时间的延时？,1.软件定时,通过软件指令周期方法定时，如执行循环程序。增加CPU负担，通用性差，一般用于短延时。指令或机器周期的计数=定时时间（不准确）。,2.不可编程硬件定时,

2、采用中小规模IC构成。不增加CPU负担，成本低，定时值不可改变。,3.可编程硬件定时,采用可编程计数器完成，软件可改变计数值。,可编程定时/计数器：实质上定时和计数本质上都是脉冲计数器，定时计的是内部基准时钟源产生的脉冲，计数是计外部脉冲。,定时的方法,可编程定时/计数器8253,8253的特点计算机及电子系统中需要定时信号，如系统的日历时钟，动态存储器的刷新，应用系统的定时中断、定时查询与检测等。可编程定时器芯片可以产生精确的时间间隔，形成各种脉冲序列，灵活性强。依所需时间间隔，设置计数器的时间常数，在一外部脉冲驱动下进行减1计数，计数值为0时，产生输出信号，供系统使用。,8253的功能,（

3、1）有3个独立的16位计数器。（2）每个计数器都可以按照二进制或BCD码进行计数。（3）每个计数器的计数速率可高达2MHz（8254-2计数频率可达到10MHz）。（4）每个计数器有6种工作方式，可由程序设置和改变。,8253的外部特性,8253的逻辑框图(内部特性),逻辑部件说明,（1）数据总线缓冲器。这是8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器。CPU用输入输出指令对8253进行读写的所有信息，都是通过这8条总线传送的。（2）读/写逻辑。这是8253内部操作的控制部分。（3）控制字寄存器。在8253初始化编程时，由CPU写入控制字以决定计数器的工作方式。此寄存器只能写入而不能读出。

4、（4）计数器#0、计数器#1、计数器#2。这是三个计数器/定时器，每一个都是由一个16位的可预置值的减法计数器构成。这三个计数器的操作是完全独立的。,8253的编程模型,CR：16位；写入两次、清零CE：16位；写入、计数、输出OL：16位；先锁存再读出状态REG：8位先锁存再读出,注意：GATE信号的作用与应用，重写CR的效果。计数初值：N=fCLKi/fOUTi,在不同工作方式及定时/计数时的应用不同。,计数器的工作说明,8253的操作与编址,CS与A0、A1 =操作时的端口地址；IOW/IOR 对应WR/RD,D7,D0,D6,D5,D4,D3,D2,D1,8253的控制字格式,选择计数

5、器,选择读/写方式,选择工作方式,选择码制,(1)不同通道的计数初值写到不同地址中：A1A0=0010； (2)每次写入一个字节； (3)根据控制字定义，决定高、低字节写入方法。 (4)初始值的范围是： 二进制为65536(0000H)1(0001H)。 十进制为10000(0000H)1(00001H)。BCD码,计数初值,8253的初始化过程,（1）写入计数器控制字，规定计数器的工作方式。（2）写入计数值。 若规定只写低8位，则写入的为计数值的低8位，高8位自动置0。 若规定只写高8位，则写入的为计数值的高8位，低8位自动置0。 若是16位计数值，则分两次写入，先写入低8位，再写入高8位。

6、,(1)写工作方式控制字 (2)设置计数初值,例:MOV AL, 01110101B; T/C1,先低后高字节,方式2,BCDOUT 43H, ALMOV AX, 2000H ; 计数初值为2000 OUT 41H, AL ;MOV AL, AH OUT 41H，AL ; MOV AL，00010110B; T/C0,只低字节,方式3,二进制 OUT 43H，AL OUT 40H，50H ; 计数初值为50H（80）,注意：(1) 每个使用的T/C均要初始化； (2) 计数初值的设置与T/C的CLK密切相关； (3) 计数初值的设置方法由控制字决定。,T/C初始化,工作方式控制字(A1A0=1

7、1)D7D60001，D5D4=00 (a)锁存当前计数值或禁止计数 (b)读取当前计数值,例：MOV AL，01000101B； T/C1,锁存 ； 先低后高字节,方式2,BCD OUT 43H，AL IN AL，41H MOV AH，AL IN AL，41H XCHG AH，AL ；AX为T/C1当前计数值,T/C数据读取,8253的工作方式,8253的每个计数通道都有6种工作方式。区分标志：输出波形启动计数器的触发方式计数过程中门控信号GATE对计数据操作的控制不同。,CLOCK,OUT,4,3,2,1,0,n=4,OUT,GATE,n=5,5,4,3,2,1,0,方式0: 低电平输出,

8、GATE(TRIGGER),4,3,2,1,0,OUTPUT,3,4,2,1,0,CLOCK,GATE(TRIGGER),OUTPUT,2,3,4,方式1: 低电平输出,n=4,4,3,2,1,0(3),OUTPUT,GATE(RESET),OUTPUT,CLOCK,n=4,n=3,0(4),3,2,1,2,1,0,0(3),3,2,1,0(3),2,1,0(3),2,1,0,方式2: 周期性负脉冲输出,4,2,2,1,0(4),OUTPUT n=4,GATE(RESET),OUTPUT n=4,n=4,n=3,0(4),2,1,0,3,2,1,0(4),2,1,3,3,1,(MODE 3)

9、CLOCK,OUTPUT n=5,3,2,1,0(5),4,3,2,1,0(5),4,3,0(5),4,3,0,方式3: 周期性方波输出,CLOCK,n=4,OUTPUT,n=4,0,1,2,3,4,4,4,3,2,1,0,LOADn,GATE,OUTPUT,方式4: 软件触发的单次负脉冲输出,CLOCK,OUTPUT(n=4),0,1,2,3,4,4,3,2,1,0,GATE,GATE,OUTPUT,4,3,方式5: 硬件触发的单次负脉冲输出,工作方式的比较,8253在微机中的应用,来自主板上74LS138的Y2，地址范围是40H5FH，加上A1A0两根地址线，组成8254的端口地址是40H

10、、41H、42H、43H。,PC系列机定时系统结构框图,工作方式：3方式，计数初值：65536。,1.系统定时器,连接到8259A的IRQ0(中断类型号为8)上。 fOUT0=1.1931816MHz/65536=18.2Hz， 即：每秒产生18.2次中断用于日时钟计时。,应用：系统BIOS的INT 8H用作日时钟计时； INT 8H调用INT 1CH作为用户定时中断接口。,2.软盘驱动器马达自动延迟控制,计数器0：系统定时器,工作方式：2方式，计数初值：18。,连接到8237的DREQ0上，定时产生负脉冲。 脉冲宽度=1/ 1.1931816MHz=838ns， 脉冲周期=18/1.1931

11、816MHz=15.08s， 即：每隔15.08s产生一个脉冲用于刷新。,计数器1：动态存储器定时刷新控制,用8253(地址40H43H)将5MHz的脉冲变为1Hz的脉冲。初值=fCLK/fOUT=510665536，怎么办？需2个T/C级联，T/C0采用方式3产生连续分频方波，做T/C1的CLK，T/C1 采用方式2产生1Hz脉冲。两T/C的GATE统一控制。,MOV AL，00110111B；T/C0 OUT 43H，ALMOV AX, 5000HOUT 40H，ALMOV AL, AHOUT 40H，ALMOV AL，01110101B；T/C1MOV AX, 1000HOUT 41H，

12、ALMOV AL, AHOUT 41H，AL,应用举例1：分频器,工作方式：3方式，计数初值：由调用程序控制。,与8255的PB口D1信号“与”后连接到扬声器上，控制扬声器发声频率及时长。,8255控制发声：8254的OUT2=1，CPU控制8255的PB口的D1位的电平实现；8253控制发声：8255的PB口的D1位为高电平，控制8253的T/C2的OUT2实现。通过改变OUT2的方波信号频率，就可以改变扬声器发声的音调。 CR预置值CLK2脉冲频率/发声的频率,转图,计数器2：扬声器音频发生器,BEEP PROC FARIN AL，61HMOV AH，AL PUSH AXMOV AL，10

13、110110BOUT 43H，ALMOV AX，0533H；=1.1931816MHz/896HzOUT 42H，ALMOV AL，AHOUT 42H，ALPOP AX,发声示例程序,功能：按照指定的时间间隔发896Hz声音入口参数：CX=指定时间；出口参数：无,OR AL，03H ；置61H端口D0、D1均为1,；打开扬声器OUT 61H，ALNOPL1： LOOP L1；延迟AND AL，FD ；置61H端口D1为0，；封锁OUT2输出OUT 61H，ALMOV AL，AHOUT 61H，ALRETBEEP ENDP,发声示例程序(续),8253的CLK0的时钟频率是8KHz，问1）T/C0最大定时时间是多少？2）要求8253端口地址为90H、92H、94H和96H，请使用74LS138译码器加简单门电路完成地址连线。3）现在要求使用该8253产生周期为9秒，占空比为4:5的方波，请在上面的电路图中完成电路，并编写初始化程序。,