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1、定时计数控制接口,定时计数控制接口,8253的引脚和六种工作方式,8253的编程,8253在IBM PC系列机上的应用,教学重点,1. 定时与计数,在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。 定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号（周期可以不相等），则此时即为计数。,计数器/定时器的基本原理,可编程计数器/定时器的工作原理 基于计数器的减1工作 计数器/定时器的用途 在多任务的分时系统中用
2、来作为中断信号实现程序的切换。 可以往I/O设备输出精确的定时信号。 作为一个可编程的波特率发生器。 实现时间延迟,定时/计数器芯片Intel8253,Intel8253是8086/8088微机系统常用的定时/计数器芯片，它具有定时与计数两大功能，同类型的定时/计数器芯片还有Intel8254等。,一、 8253的一般性能概述,每个8253芯片有3个独立的16位计数器通道 每个计数器通道都可以按照二进制或二十进制计数 每个计数器的计数速率可以高达2MHz 每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变 所有的输入、输出电平都与TTL兼容,二、8253内部结构,8253内部实现与CPU数据总线连接
3、的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某一方面时刻的实时计数值。,1数据总线缓冲器,2读/写控制逻辑,控制8253的片选及对内部相关寄存器的读/写操作，它接收CPU发来的地址信号以实现片选、内部通道选择以及对读/写操作进行控制。,3控制字寄存器,在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定通道的工作方式，此寄存器只能写入，不能读出。,这是三个独立的，结构相同的计数器/定时器通道，每一个通道包含一个16位的计数寄存器，用以存放计数初始值，和一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器，锁存器在计数器工作的过程中，跟随计数值
4、的变化，在接收到CPU发来的读计数值命令时，用以锁存计数值，供CPU读取，读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。 另外，计数器的值为0的状态，还反映在状态锁存器中，可供读取。,4计数通道0#、1#、2#,三、8253外部引脚,8253芯片是具有24个引脚的双列直插式集成电路芯片，其引脚分布如图。 8253芯片的24个引脚分为两组，一组面向CPU，另一组面向外部设备，各引脚及其所传送信号的情况，如下：,8253的引脚,1. 面向CPU的引脚,D0 D7：双向、三态数据线引脚，用以与系统的数据线连接，传送控制、数据及状态信息。 A0 A1：地址信号输入引脚，一般接CPU地址总线的A1、A0
5、位，用以选择8253芯片的通道及控制字寄存器。 CS*：芯片选择信号输入引脚，低电平有效 RD*：来自于CPU的读控制信号输入引脚，低电平有效 WR*：来自于CPU的写控制信号输入引脚，低电平有效。,2. 各计数器的3个引脚,CLK时钟输入信号 在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1 GATE门控输入信号 控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型 OUT计数器输出信号 当一次计数过程结束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一个输出信号,1. 计数器,计数初值存于预置寄存器； 在计数过程中， 减法计数器的值不断递减， 而预置寄存器中的预置不变。 输出锁存
6、器用于写入锁存命令时， 锁定当前计数值,四、 8253的控制字,00 计数器0 01 计数器1 10 计数器2 11 非法,00 计数器锁存命令 01 只读写低字节 10 只读写高字节 11 先读写低字节 后读写高字节,000 方式0 001 方式1 010 方式2 011 方式3 100 方式4 101 方式5,0 二进制 1 十进制,控制字写入控制字I/O地址（A1A011）,示例,四、 8253的控制字,要使用8253，必须首先进行初始化编程，初始化编程包括设置通道控制字和送通道计数初值两个方面，控制字写入8253的控制字寄存器，而初始值则写入相应通道的计数寄存器中。 初始化编程包括如下
7、步骤： (1)写入通道控制字，规定通道的工作方式； (2)写入计数值，若规定只写低8位，则高8位自动置0，若规定只写高8位，则低8位自动置0。若为16位计数值则分两次写入，先写低8位，后写高8位。 D0：用于确定计数数制，0，二进制；1，BCD码,18253的初始化编程,例1：设8253的端口地址为：04H07H，要使计数器1 工作在方式0，仅用8位二进制计数，计数值为128， 进行初始化编程。 控制字为：01010000B=50H 初始化程序： MOV AL，50H MOV DX，07H OUT DX，AL MOV AL，80H MOV DX，05H OUT DX，AL,例2：设8253的端
8、口地址为：F8HFBH，若用通道0工作 在方式1，按二十进制计数，计数值为5080H，进行 初始化编程。 控制字为：00110011B=33H 初始化程序： MOV AL，33H MOV DX，0FBH OUT DX，AL MOV AL，80H MOV DX，0F8H OUT DX，AL MOV AL，50H OUT DX，AL,例3：设8253的端口地址为：04H07H，若用通道2工作在方式2，按二进制计数，计数值为02F0H，进行初始化编程。 控制字为：10110100B=0B4H 初始化程序： MOV AL，0B4H MOV DX，07H OUT DX，AL MOV AL，0F0H MO
9、V DX，06H OUT DX，AL MOV AL，02H OUT DX，AL,8253可用控制命令来读取相应通道的计数值，由于计数值是16位的，而读取的瞬时值，要分两次读取，所以在读取计数值之前，要用锁存命令，将相应通道的计数值锁存在锁存器中，然后分两次读入，先读低字节，后读高字节。 当控制字中，D5、D4=00时，控制字的作用是将相应通道的计数值锁存的命令，锁存计数值在读取完成之后，自动解锁。,2读取8253通道中的计数值,如要读通道1的16位计数器，编程如下：地址F8HFBH。 MOVAL，40H ； MOV DX，0FBH OUTDX，AL ；锁存计数值 MOV DX，0F9H INA
10、L，DX MOVCL，AL；低八位 INAL，DX； MOVCH，AL；高八位,五、8253在系统中的典型连接,1试说明定时和计数在实际系统中的应用？这两者之间有和联系和差别？ 2定时和计数有哪几种实现方法？各有什么特点？ 3试说明定时/计数器芯片Intel8253的内部结构。 定时/计数器芯片Intel8253占用几个端口地址？各个端口分别对应什么,习题与思考,六、8253的工作方式,8253共有6种工作方式，各方式下的工作状态是不同的，输出的波形也不同，其中比较灵活的是门控信号的作用。由此组成了8253丰富的工作方式、波形，下面我们逐个介绍：,1几条基本原则,(1) 控制字写入计数器时，所
11、有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态。初始状态对不同的模式来说不一定相同。 (2) 计数初始值写入之后，要经过一个时钟周期上升沿和一个下降沿，计数执行部件才可以开始进行计数操作，因为第一个下降沿将计数寄存器的内容送减1计数器。 (3) 通常，在每个时钟脉冲CLK的上升沿，采样门控信号GATE。不同的工作方式下，门控信号的触发方式是有具体规定的，即或者是电平触发，或者是边沿触发，在有的模式中，两种触发方式都是允许的。其中0、2、3、4是电平触发方式，1、2、3、5是上升沿触发。 (4) 在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数，0是计数器所能容纳的最大初始值。二进制相当于216，用BC
12、D码计数时，相当于104,方式0的波形如图所示，当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变低，当计数值写入计数器后开始计数，在整个计数过程中，OUT保持为低，当计数到0后，OUT变高；GATE的高低电平控制计数过程是否进行。,2方式0计数结束产生中断,方式0时序图, 设 定 工 作 方 式, 设 定 计 数 初 值, 计 数 值 送 入 计 数 器, 计 数 过 程, 计 数 结 束, 计数器只计一遍，当计数到0时，不重新开始计数保持为高，直到输入一新的计数值，OUT才变低，开始新的计数； 计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装入计数器的，下一个脉冲开始计数，因此，如果设置计数器初值为
13、N，则输出OUT在N1个脉冲后才能变高； 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当GATE0时，暂停计数；当GATE1时，继续计数； 在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有效的，分成两种情况： 若是8位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；若是16位计数，则在写入第一个字节后，停止计数，写入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。,方式0有下列特点,方式1的波形如图所示，CPU向8253写入控制字后OUT变高，并保持，写入计数值后并不立即计数，只有当外界GATE信号启动后（一个正脉冲）的下一个脉冲才开始计数，OUT变低，计数到0后，OUT才变高，此时再来一个GATE正脉冲，计数器又开
14、始重新计数，输出OUT再次变低，因此输出为一单拍负脉冲,3方式1可编程的硬件触发单拍脉冲,方式1时序图, 设 定 工 作 方 式, 设 定 计 数 初 值, 硬 件 启 动, 计 数 值 送 入 计 数 器, 计 数 过 程, 计 数 结 束,输出OUT业宽度为计数初值的单脉冲； 输出受门控信号GATE的控制，分三种情况： 计数到0后，再来GATE脉冲，则重新开始计数，OUT变低； 在计数过程中来GATE脉冲，则从下一CLK脉冲开始重新计数，OUT保持为低； 改变计数值后，只有当GATE脉冲启动后，才按新值计数，否则原计数过程不受影响，仍继续进行，即新值的改变是从下一个GATE开始的。 计数值
15、是多次有效的，每来一个GATE脉冲，就自动装入计数值开始从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次即可。,方式1有下列特点,4. 方式2速率发生器,方式2的波形如图所示，在这种方式下，CPU输出控制字后，输出OUT就变高，写入计数值后的下一个CLK脉冲开始计数，计数到1后，输出OUT变低，经过一个CLK以后，OUT恢复为高，计数器重新开始计数，因此在这种方式下，只需写入一次计数值，就能连续工作，输出连续相同间隔的负脉冲（前提：GATE保持为高），即周期性地输出。,方式2时序图,通道可以连续工作； GATE可以控制计数过程，当GATE为低时暂停计数，恢复为高后重新从初值；（注意：该方式与方式0不同
16、，方式0是继续计数）； 重新设置新的计数值即在计数过程中改变计数值，则新的计数值是下次有效的，同方式1。,方式2有下列特点,5方式3方波速率发生器,方式3的波形如图所示，这种方式下的输出与方式2都是周期性的，不同的是周期不同，CPU写入控制字后，输出OUT变高，写入计数值后开始计数，不同的是减2计数，当计数到一半计数值时，输出变低，重新装入计数值进行减2计数，当计数到0时，输出变高，装入计数值进行减2计数，循环不止。,方式3时序图,计数值为偶数,方式3时序图,计数值为奇数,通道可以连续工作； 关于计数值的奇偶，若为偶数，则输出标准方波，高低电平各为N/2个；若为奇数，则在装入计数值后的下一个CLK使其装入，然后减1计数，（N1）/2，OUT改变状态，再减至0，OUT又
