输入输出接口技术之

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1、第7章 输入输出接口*1第7章 输入输出接口主要内容：n7.1 I/O接口基础和传送方式n7.2 中断技术n7.3 定时器/计数器(8253/8254)n7.4 并行口8255An7.5 A/D和D/A转换 学时分配：n18学时Date2微机原理与应用第三节可编程定时/计数器8253mov ax,12h call display Jmp 1234h*37.3 可编程定时/计数器8253掌握:n引线功能及计数启动方法n6种工作方式及其输出波形n8253的使用:n芯片与系统的连接n芯片的初始化编程Date4微机原理与应用主要内容：n7.3.1 8253/8254定时计数器n7.3.2 8253编程

2、n7.3.3 8253在IBM PC系列机上的应用n7.3.4 8253在扩充定时计数器的应用n7.3.5 8253的应用7.3 可编程定时/计数器8253学时分配：n3学时Date5微机原理与应用定时定时/ /计数器的用途计数器的用途n可以实现定时与计数两个功能，可用于n系统时钟nDRAM刷新定时n定时采样n实时控制n脉冲的计数n 。Date6微机原理与应用如何实现定时？n软件方法：用一段程序实现延时 利用利用程序循环程序循环延迟指定的时间延迟指定的时间 缺点：缺点：CPUCPU占用率？延时精度？兼容？占用率？延时精度？兼容？n硬件方法：定时/计数器电路 利用利用脉冲计数脉冲计数在设定的时间

3、输出定时信号在设定的时间输出定时信号 82538253是一种硬件定时是一种硬件定时/ /计数器芯片计数器芯片Date7微机原理与应用定时器和计数器定时控制在微机系统中极为重要n定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记 录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间 间隔n计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性 的脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获 知外设的某种状态），常又称为计数器Date8微机原理与应用定时功能的实现方法n软件延时利用微处理器执行一个延时程序 段实现n不可编程的硬件定时采用分频器、单稳电 路或简易定时电路控制定时时间n可编程的硬件定时软件硬件相结合、用可 编程定时器芯片构

4、成一个方便灵活的定时电路Date9微机原理与应用7.3.1 8253/8254定时计数器n3个独立的16位计数器通道n每个计数器有6种工作方式n按二进制或十进制（BCD码）计数8254是8253的改进型Date10微机原理与应用一、8253/8254的内部结构和引脚D7D0计数器0控制字 寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线 缓冲器读写控制 逻辑RD WR A0 A1CSCLK0 GATE0 OUT0CLK1 GATE1 OUT1CLK2 GATE2 OUT2Date11微机原理与应用内部结构及外部引线DBD7-D08253A1 A0WRRDCS通道2通道1通道0CLK0GATE0OUT

5、0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1 A0IOWIOR片选信号Date12微机原理与应用内部结构及外部引线连接系统端的主要引线：nD7D0nCSnRDnWRnA1，A0 n用于选择四个编址部件之 一A1 A0 选 择0 0 计数通道00 1 计数通道11 0 计数通道21 1 控制寄存器Date13微机原理与应用内部结构及外部引线计数通道的主要引线（每通道均相同）：nCLKn 时钟脉冲输入，计数器的计时基准 。nGATEn 门控信号输入，控制计数器的启停。nOUTn 计数器输出信号，不同工作方式下产生不同波形。 （n = 02） Date14微机原理与应用8253的内部结

6、构编址部件0编址部件1编址部件2编址部件3Date15微机原理与应用计数器结构示意图预置寄存器GATECLKOUT 减1计数器输出锁存器Date16微机原理与应用计数器结构示意图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。 输出锁存器用于写入锁存命令时， 锁定当前计数值Date17微机原理与应用计数器的3个引脚nCLK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1nGATE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nOUT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

7、上将产生一个输出 信号Date18微机原理与应用与处理器接口nD0 D7数据线 A0 A1地址线nRD*读信号WR*写信号nCS*片选信号CS* A1 A0I/O地址读操作RD*写操作WR*0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 140H 41H 42H 43H读计 数器0 读计 数器1 读计 数器2 无操作写计数器0 写计数器1 写计数器2 写控制字Date19微机原理与应用编程结构程序员的观点n计数器(3个)包括n控制寄存器 存放控制命令字（只写）n占用4个地址 3个计数器，1个控制寄存器16位初值寄存器16位计数寄存器 （减法计数器）Date20微机原理与应用定时/计数的工作过程1.

8、 设置8253的工作方式2. 设置计数初值到初值寄存器3. 第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入计数寄存器4. 以后每来一个CLK信号，计数寄存器减1 5. 减到0时，OUT端输出一特殊波形的信号注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制Date21微机原理与应用计数启动方式软件启动过程硬件启动过程GATE端保持为高电平写入计数初值后的第2个 CLK脉冲的下降沿开始计数GATE端有一个上升沿对应CLK脉冲的下降沿开始计数程序指令启动软件启动 外部电路信号启动硬件启动Date22微机原理与应用二、8253/8254的工作方式n8253有6种工作方式，由方式控制字确定n熟悉每种工作方式的特点才能

9、根据实际应用问 题，选择正确的工作方式n每种工作方式的过程类似： 设定工作方式 设定计数初值 硬件启动 计数初值进入减1计数器 每输入一个时钟计数器减1的计数过 程 计数过程结束Date23微机原理与应用方式0 计数结束中断GATEOUTCLK031244方式0 WR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Date24微机原理与应用方式1 可编程单稳脉冲设 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 GATEOUTCLK031244方式1 WRDate25微机原理

10、与应用方式2 频率发生器（分频器）03124GATEOUTCLK4方式203124 0312403124WRDate26微机原理与应用方式3 方波发生器03124GATEOUTCLK4方式303124 0312403124WRDate27微机原理与应用方式4 软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式4223331 0WRDate28微机原理与应用方式5 硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式52233311 0WRDate29微机原理与应用各种工作方式的输出波形方式 0方式 1方式 2方式 3方式 4方式 50N0N0N0/N110NN/2 N/2 0/N0N0 1N

11、0 1N0 1讨论： 计数开始的时刻Date30微机原理与应用计数开始的时刻n需要注意：n处理器写入8253的计数初值只是写入了预置 寄存器，之后到来的第一个CLK输入脉冲（需先 由低电平变高，再由高变低）才将预置寄存器 的初值送到减1计数器。n从第二个CLK信号的下降沿，计数器才真正开 始减1计数。实验： 计数开始的时刻Date31微机原理与应用实验1计数开始实验1计数开始计数开始Date32微机原理与应用实验2计数开始Date33微机原理与应用三、8253/8254的编程n8253加电后的工作方式不确定n8253必须初始化编程，才能正常工作n写入控制字n写入计数初值n读取计数值n8254新

12、增读回命令D7D6D5D4D3D2D1D0Date34微机原理与应用1 写入方式控制字计数器读写格式工作方式数制D7D6D5D4D3D2D1D000 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50 二进制 1 十进制控制字写入控制字I/O地址（A1A011）示例Date35微机原理与应用2 写入计数值n选择二进制时n计数值范围：0000HFFFFHn0000H是最大值，代表65536n选择十进制（BCD

13、码）n计数值范围：00009999n0000代表最大值10000计数值写入计数器各自的I/O地址示例Date36微机原理与应用3 读取计数值n对8位数据线，读取16位计数值需分两次n计数在不断进行，应该将当前计数值先行锁存 ，然后读取：n向控制字I/O地址：给8253写入锁存命令n从计数器I/O地址：读取锁存的计数值读取计数值，要注意读写格式和计数数制Date37微机原理与应用7.3.2 8253的控制字编程；某个8253的计数器0、1、2端口和控制端口地 址依次是40H43H ；设置其中计数器0为方式0，采用二进制计数， 先低后高写入计数值 MOV AL, 30H ；方式控制字：30H00

14、11 000 0B OUT 43H,AL ；写入控制端口：43HDate38微机原理与应用8253的计数初值编程；某个8253的计数器0、1、2端口和控制端口地址 依次是40H43H ；设置计数器0采用二进制计数，写入计数初值： 1024（400H） MOV AX,1024；计数初值：1024（400H） ；写入计数器0地址：40H OUT 40H,AL；写入低字节计数初值 MOV AL, AH OUT 40H,AL；写入高字节计数初值Date39微机原理与应用 例例 写出写出82538253的初始化程序。其中，的初始化程序。其中，3 3个个CLKCLK频率频率 均为均为2MHZ2MHZ。1

15、1、计数器、计数器0 0在定时在定时100100 s s后产生中断请求；后产生中断请求；2 2、计数器、计数器1 1用于产生周期为用于产生周期为10 10 s s的对称方波；的对称方波；3 3、计数器、计数器2 2每每1ms1ms产生一个负脉冲。编写产生一个负脉冲。编写82538253的初始化程序。的初始化程序。编程举例Date40微机原理与应用方法：先确方法：先确 定各个计定各个计 数器的工数器的工 作方式，作方式， 再计算其再计算其 计数器的计数器的 初值。初值。编程举例Date41微机原理与应用1 1、计数器、计数器0 0工作在方式工作在方式0 0，初值为，初值为100 100 s s /0.5 /0.5 s s =200, =200,可以只写低可以只写低8 8位，二进制计数。所位，二进制计数。所 以控制字为：以控制字为：00010000B=10H00010000B=10H编程举例2、计数器计数器1 1工作在方式工作在方式3 3，初值为，初值为10 10 s s /0.5