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1、第五章时间接口 5 1概述 5 1 1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 5 1 2定时方法 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 2 不可编程硬件定时 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 5 1 3定时 计数器基本原理
2、1 内部逻辑 CPU接口 译码 操作 外设接口 时钟信号 控制 输出 内部逻辑 REG 2 工作过程 设初值 控制 输出 5 2Intel8254 8253 8254 5 2 18254基本功能 3个独立的16位定时 计数器 T C 每个T C功能 可按二 十进制 BCD 计数 有6种不同的工作方式 最高频率10MHz 82801BA为14 31818MHz 有读回状态功能 8253没有 5 2 28254结构与引脚 1 内部逻辑 总线缓冲器 8位R W 写工作方式 计数初值 当前计数值 2 计数器内部逻辑 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
3、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 3 外部引脚 4 CPU操作功能及命令 I O端口地址 8254提供四个端口 使用A1A0 命令 初始化 设置工作方式 设置计数器初值 操作 重写计数器初值 取状态命令 状态 当前计数值 工作方式及当前状态 I O端口操作冲突时解决方法 写工作方式与写读取状态命令采用特征位方法 读取当前计数值或读取状态采取时序方法 8254命令关系表 A1A0 5 2 38254命令及编程 1 工作方式控制字 A1A0 11 特征位 D7D6 00 10
4、D5D4 01 11 D7D6选择计数器 00 T C0 01 T C1 10 T C2D5D4选择读 写方式 01 只写低字节 10 只写高字节 11 先写低字节再写高字节 16位 D3D2D1选择工作方式 000 101六种工作方式 D0选择计数进制 0 二进制方式 1 BCD码方式 例 MOVAL 01110100B T C1 先低后高字节OUT43H AL 方式2 二进制方式 2 计数初值 1 不同通道的计数初值写到不同地址中 A1A0定时 计数器00T C001T C110T C2 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6553
5、6 0000H 65535 FFFFH 1 0001H 十进制为10000 0000H 9999 9999H 1 0001H 3 T C初始化 1 写工作方式控制字 2 设置计数初值 例 MOVAL 01110101B T C1 先低后高字节 方式2 BCDOUT43H ALMOVAX 2000H 计数初值为2000OUT41H AL MOVAL AHOUT41H AL MOVAL 00010110B T C0 只低字节 方式3 二进制OUT43H ALOUT40H 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
6、设置方法由控制字决定 4 T C数据读取 1 读取当前计数值方法1工作方式控制字 A1A0 11 D7D6 00 01 D5D4 00 a 锁存当前计数值或禁止计数 b 读取当前计数值 例 MOVAL 01000101B T C1 锁存 先低后高字节 方式2 BCDOUT43H ALINAL 41HMOVAH ALINAL 41HXCHGAH AL AX为T C1当前计数值 2 读取当前计数值方法2 使用读回命令 A1A0 11 特征位 D7D6 11 A1A0 11 功能选择 锁存状态 D5D4 10 锁存计数值 D5D4 01 锁存状态与计数值 D5D4 00 先读状态再读计数值 计数器选
7、择 D1 1 T C0 D2 1 T C1 D3 1 T C2 特点 控制字同时只能锁存单个通道 读回命令可同时锁存多个通道 例 MOVAL 11010100B T C1 锁存计数值OUT43H ALINAL 41H MOVAH ALINAL 41HXCHGAH AL AX为当前计数值MOVAL 11011010B T C0 T C2锁存计数值OUT43H ALINAL 40H MOVAH ALINAL 40HXCHGAH AL AX为T C0当前计数值INAL 42H MOVAH ALINAL 42HXCHGAH AL AX为T C2当前计数值 3 读取计数器当前状态 使用读回命令 例 MO
8、VAL 11100100B T C1 锁存状态值OUT43H ALINAL 41H 若AL 00110101 表示T C1 为方式2 BCD码 先低后高 读 写 当前OUT为低电平MOVAL 11100010B T C0 锁存状态值OUT43H ALINAL 40H 若AL 00010110 表示T C0 为方式3 二进制码 只有低 字节 当前OUT为低电平 读出的状态字格式 5 2 48254工作方式 1 方式0 计数结束时中断 特点 一次计数 GATE高允许 下降暂停 低禁止 上升继续计数 WR 写 重写 后下一脉冲下降沿重新计数 OUT在控制字或计数初值写完时变低 计数值为0时变高 N
9、1个时钟的低 2 方式1 硬件可重触发单稳 特点 一次计数 GATE上升重新 高与下降和低不影响计数 WR 写 重写 在下次GATE从0到1的跳变时有效 OUT在写入控制字后变高 开始计数时变低 计数值为0时变高 N个时钟周期的低 3 方式2 频率发生器 特点 多次计数 GATE上升重新 高允许 下降停止 低禁止计数 WR 写 重写 在下次计数时有效 OUT在计数值为1时输出宽度为1个CLK的负脉冲 周期为N个时钟周期 频率为1 N的时钟频率 实际上是对CLK的N分频 4 方式3 方波发生器 特点 多次计数 GATE上升重新 高允许 下降停止 低禁止计数 WR 写 重写 在下次计数时有效 OU
10、T在写入控制字后变高 计数开始后 采用每脉冲计数减2 当计数初值为偶数N时 计数到0时反向 脉冲宽度T N 2 方波周期为T N 当计数初值为奇数N时 OUT变高的第一CLK减1后装入CE 其余每个脉冲计数减2 OUT正脉冲时 计数到0的下一个CLK时OUT反向OUT正脉冲宽度为T N 1 2 OUT负脉冲时在计数到0时反向 负脉冲宽度为T N 1 2 方波周期仍然是T N 特点 一次计数 GATE上升重新 高允许 下降停止 低禁止计数 WR 写 重写 会立即重新计数 软件触发 OUT在写入控制字及计数当中为高电平 计数值为0时输出1个CLK的负脉冲 5 方式4 软件触发选通 6 方式5 硬件
11、触发选通 特点 一次计数 GATE上升重新 高与下降和低不影响计数 WR 写 重写 在下次GATE从0到1的跳变时有效 OUT在计数值为0时输出1个CLK的负脉冲 5 2 58254应用举例 1 分频器设计 用8254 地址40H 43H 将5MHz的脉冲变为1Hz的脉冲 初值 fCLK fOUT 5 106 65536 怎么办 MOVAL 00110111B T C0OUT43H ALMOVAX 5000HOUT40H ALMOVAL AHOUT40H ALMOVAL 01110101B T C1MOVAX 1000HOUT41H ALMOVAL AHOUT41H AL 需要2个T C级联
12、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 两个T C的GATE统一控制 2 占空比4 9的方波发生器 8254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8254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8254产生周期为9秒 占空比为4 9的方波 请在上面的电路图中完成电路 并编写初始化程序 答 1 TCLK0 1 fCLK0 1 8000 0 125ms最大定时时间 65536 0 25ms 8 192秒或 fCLK0 fOUT 65536 T
13、max 1 fOUT 65536 fclk0 65536 8000 8 192秒 2 CLK1 GATE1 3 MOVAL 00110111B T C0OUT96H ALMOVAX 8000HOUT90H ALMOVAL AHOUT90H ALMOVAL 01110111B T C1MOVAX 9HOUT92H ALMOVAL AHOUT92H AL 5 38254在微机中应用 PC系列机定时系统结构框图 来自主板上74LS138的Y2 地址范围是40H 5FH 加上A1A0两根地址线 组成8254的端口地址是40H 41H 42H 43H 5 3 1计数器0 系统定时器 工作方式 3方式 计
14、数初值 65536 1 系统定时器 OUT0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INT8H用作日时钟计时 INT8H调用INT1CH作为用户定时中断接口 2 软盘驱动器马达自动延迟控制 6 3 2计数器1 动态存储器定时刷新控制 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 1931816MHz 15 08 s 即 每隔15 08 s产生一个脉冲用于刷新
15、 6 3 3计数器2 扬声器音频发生器 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 8254控制发声 8255的PB口的D1位为高电平 控制8254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 功能 按照指定的时间间隔发896Hz声音 调用 CX 指定时间 返回 无BEEPPROCFARINAL 61H 读8255PB口的当前值MOVAH ALP
16、USHAXMOVAL 10110110BOUT43H ALMOVAX 0533H 1 1931816MHz 896HzOUT42H ALMOVAL AHOUT42H ALPOPAX ORAL 03H 置61H端口D0 D1均为1 打开扬声器OUT61H ALNOPL1 LOOPL1 延迟ANDAL 0FDH 置61H端口D1为0 封锁OUT2输出OUT61H ALMOVAL AHOUT61H ALRETBEEPENDP 转图 5 4实时钟电路及其应用 5 4 1MC146818特性及工作原理 MC146818外部引脚图 MC146818在系统中连接框图 实时钟工作原理示意图 COMSRAM实时钟信息存放位置表 可以用INT1A功能读取或设置这些值 5 4 2实时钟状态寄存器 状态寄存器A状态寄存器B状态寄存器C状态寄存器D
