8253 可编程计数／定时器芯片

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1、1PC-6503 光隔离脉冲计数定时接口卡技术说明书1. 概述：PC-6503 光隔离脉冲计数定时接口卡适用于具有 ISA 总线的 PC 系列微机，具有很好的兼容性，CPU 从目前广泛使用的 64 位处理器直到早期的 16 位处理器均可适用，操作系统可选用经典的 MS-DOS，目前流行的 Windows 系列，高稳定性的 Unix 等多种操作系统以及专业数据采集分析系统 LabVIEW 等软件环境。在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个 ISA 总线插槽中，信号电缆从机箱外部直接接入。PC-6503 光隔离脉冲计数定时接口卡适用于符合 PC 总线和 ISA 总线标准的 I

2、BM-PCXT286386486 系列原装机及其兼容机。可广泛应用于工业过程控制系统中以完成光隔离型多通道外部事件的计数、连续性脉冲量测量、可编程方波频率发生器、定时器等多项功能。本接口卡具有适用范围广、功能强、性能价格比高的特点。卡上所有的输入输出通道均加有光电耦合器，以实现与被测对象和现场环境的电气隔离，使本卡具有较强的抗干扰能力和自我保护能力。同时，外部事件可通过总线直接向主机申请中断，以达到实时控制的目的。2. 主要技术参数：2.1 输入通道数：9 路。(3 片 8253)2.2 输出通道数：9 路。2.3 工作模式：事件计数、脉冲测量、定时控制、频率输出。2.4 计数器字长：16 位

3、。2.5 计数范围：065535 (任一通道)。2.6 最高计数频率：2MHz (不加光电耦合器)。25KHz (加光电耦合器)。2.7 内部时钟：1MHz。2.8 输入信号电平范围：5V48V。2.9 最大输出电流：150mA，可直接驱动小型继电器。2.10 隔离方式：光电隔离(路路之间，接口卡各路之间均隔离)。2.11 隔离电压：500V。2.13 电源消耗：5V(10)500mA。2.14 使用环境要求：工作温度： 1040。相对湿度： 4080。存贮温度： 5585。2.15 外型尺寸：(不含档板)长高203mm107mm ( 8 英寸4.2 英寸)3. 工作原理：PC-6503 光隔

4、离脉冲计数定时接口卡主要由 3 个相同的光电隔离脉冲计数定时模块和接口控制逻辑部分组成。每个光隔离脉冲计数定时模块由一片 8253 可编程计数定时器、输入输出光电隔离电路及输入信号去抖电路组成。3.1 工作原理框图：PC-6503 光隔离脉冲计数定时接口卡工作原理见图 1 。2图 1 工作原理框图3.2 脉冲计数定时功能的使用与管理：本接口卡采用 8253 可编程计数定时器芯片完成对外部脉冲信号的各种处理。8253 芯片内部具有三个独立的 16 位计数器，它可用程序设置成多种工作方式，按十进制计数或二进制计数，最高计数速率可达2MHz。8253 能用于多种应用场合，例如外部事件计数器、可编程方

5、波频率发生器、分频器、实时时钟以及程控单脉冲发生器等。 本接口卡的功能组成非常灵活，通过跨接插座的不同连接方式，可以使 8253 的时钟输入端 CLK 通过光电耦合器与被测现场信号相连，或者与卡上基准时钟相连，也可以将二至三级计数器串连使用。对于 8253 的启停控制端 GATE，同样可以通过跨接插座的选择，使其或者受外部信号的控制或者设置为常允许。本接口卡为方便用户采用中断方式工作，提供了三个中断源 IRQ2、IRQ 3、IRQ 7。用户可根据需要将 8253的 OUT 信号接至这三个中断源上，并编写相应的中断管理及处理程序。使用中应注意不要将几个 OUT 信号接在同一中断源上。各片 825

6、3 的 OUT 信号也可经过光电耦合器提供给现场的设备使用。3.3 8253 可编程计数定时器应用简介：3.3.1 8253 芯片管脚图如图 2 。图 2 8253 芯片管脚图3.3.2 8253 功能及框图：8253 是 INTEL 公司微型计算机系统中的一个部件，可以将 8253 作为一个具有四个输入输出接口的器件处理，其中三个是计数器，一个是可编程序工作方式的控制寄存器。其内部结构图如图 3 所示图 3 8253 内部结构图3.3.3 8253 可编程计数定时器编程要点：8253 的全部功能是由 CPU 编程设定的。CPU 通过输出指令给 8253 装入控制字，从而设定其功能。8253

7、控制字格式如下：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD各位的功能见表 1表 4：表 1 SC1、SC 0 计数器选择SC1 SC0 选 择 计 数 器0 0 选择 0#0 1 选择 1#31 0 选择 2#1 1 非 法表 2 RL1、RL 0CPU 读写操作RL1 RL0 操 作 类 型0 0 计数器封锁操作0 1 读写计数器低 8 位1 0 读写计数器高 8 位1 1 先读写低 8 位，后读写高 8 位表 3 M2、M 1、M 0 工作方式选择M3 M2 M1 计 数 工 作 方 式0 0 0 方 式 00 0 1 方 式 1

8、0 1 0 方 式 20 1 1 方 式 31 0 0 方 式 41 0 1 方 式 5表 4 BCD计数方式选择BCD 数 码 形 式0 十六位二进制计数1 四位十进制 ( BCD ) 码计数82535 的三个计数器是独立的 16 位减法计数器。计数器的工作方式由工作方式寄存器确定。计数器在编程写入初始值后，在某些方式下计数到 0 后自动预置，计数器连续工作。CPU 访问计数器时，必须先设定工作方式控制字中的 RL1、RL 0 位。计数器对 CLK 计数输入端的输入信号进行递减计数。选通信号 GATE 控制计数工作的进行，其功能如表 5 所示。表 5 选通信号 GATE 的功能 低电平或进入

9、低电平 上 升 边 沿 高 电 平方式 0 禁止计数 - 允许计数方式 1 - 1.初始化和计数 2.下一个时钟后清除输出-方式 2 1.禁止计数 2.使输出立即变为高电平1.重新装入计数器 2.启动计数允许计数方式 3 1.禁止计数 2.使输出立即变为高电平初始化和计数 允许计数方式 4 禁止计数 计数未结束时初始化和计数 允许计数方式 5 - 初始化和计数 -8253-5 的三个计数器按照各工作方式寄存器中控制字的设置进行工作。可以选择的工作方式有六种。这六种方式是：方式 0：计数结束时中断。编程后自动启动，计数器减 1 计数，计数到终点(减至 0 )后输出高电平，可用于中断请求信号，GA

10、TE 为低电平时停止计数，回到高电平后继续往下计数。再次启动要重新装入计数值或重新编程。方式 1：可编程单脉冲输出。GATE 上升沿进行初始化并开始计数。输出低电平的宽度等于计数时间。单脉冲输出可用 GATE 上升沿多次触发。方式 2：比率发生器。编程后重复地循环计数。计数到终点时输出一个时钟周期宽度的低电平脉冲，自动初始化后继续计数。用 GATE 的上升沿初始化，并开始计数。GATE 为低电平时停止计数。方式 3：方波发生器。这种方式是在编程后重复地循环计数，输出波形为方波。如果初始计数值为偶数，每个时钟输入脉冲使计数器减 2，达到计数终点时输出电平改变。如果初始计数值为奇数，则输出高电平

11、时第一个时钟输入脉冲使计数器减 1，随后每个输入脉冲使计数器减 2；输出为低电平时第一个时钟输入脉冲使计数器减43，随后每个输入脉冲使计数器减 2，到达计数终点时输出电平改变，计数器自动初始化后继续计数。用 GATE的上升沿初始化并开始计数，GATE 为低电平时停止计数。方式 4：软件启动选通脉冲输出。编程后自动启动，计数到终点后输出一个时钟周期的低电平脉冲。用 GATE 的上升沿初始化并开始计数，GATE 为低电平时停止计数。 方式 5：硬件启动选通脉冲输出。编程后，等待 GATE 上升沿进行初始化并开始计数，计数到终点后输出一个时钟周期的低电平脉冲，计数器开始计数后不受 GATE 信号电平

12、的影响，这种选通脉冲的输出可用 GATE 的上升沿多次触发。在工作方式控制字中，如果设置计数器锁存操作，则该控制字中工作方式选择位 M1、M 0 和计数方式选择位 BCD 无效。即设置锁存操作时不影响计数器的工作方式，计数器锁存操作，是在计数器计数过程中， 在不影响正在进行的计数操作的条件下，把当前的计数值锁存到寄存器， 供 CPU 读取，这时在工作方式控制字中，SC 1、SC 0 指定要锁存的计数器，RL 1、RL 000 表示锁存操作，其余 4 位无效，计数器按原来设定的方式工作。4. 安装及使用注意：4. 1 安装：安装本卡时，应在关电状态下，打开主机机壳，将本卡插入主机的任一空余扩展槽中，再将档板固定螺丝压紧。连接带缆从档板空隙处引至主机后面，再与现场引线连接。4.2 本卡采用光电耦合器均不能承受过高的电压，否则容易造成过压击穿损坏，一般情况下，输入信号电平最大不要超过 48V。输出负载工作电压不要超过 36V。4.3 禁止带电插拔本接口卡。设置接口卡开关、跨接套和安装接口带缆均应在关电状态下进行。