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1、 第第 7 7 章章 常用数字接口电路常用数字接口电路2024/7/241主要内容：主要内容： 掌握二种可编程接口芯片的应用掌握二种可编程接口芯片的应用 了解串行通信的一般概念了解串行通信的一般概念 2024/7/2427.1 接口电路概述接口电路概述nCPU与外设之间信息交换的通道与外设之间信息交换的通道n信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制n分类：分类：n8086系统中最常用的数字接口电路芯片：系统中最常用的数字接口电路芯片：n8253、8255、8250功能传送方式传送的信息类型传送的信息类型输入接口 并行接口 数字量的输入/输出接口输出接口 串行接口 模拟量的输入/输出接口2024/
2、7/2437.2 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2024/7/244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，可用于可以实现定时与计数两个功能，可用于n系统时钟系统时钟nDRAM刷新定时刷新定时n定时采样定时采样n实时控制实时控制n脉冲的计数脉冲的计数2024/7/245如何实现定时？n软件方法：用一段程序实现延时利用程序循环延迟指定的时间缺点：CPU占用率？延时精度？兼容？n硬件方法：定时/计数器电路利用脉冲计数在设定的时间输出定时信号 8253是一种硬件定时是一种
3、硬件定时/计数器芯片计数器芯片2024/7/246一、外部引线及内部结构n8253概貌n3个16位的定时/计数器（通道）n24引脚双列直插式n最高计数频率2MHznTTL电平兼容n单电源+5V供电2024/7/247外部引线及内部结构DBD7-D08253A1A0WRRDCS通道通道2通道通道1通道通道0CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK1GATE1OUT1A1A0IOWIOR片选信号片选信号2024/7/248外部引线及内部结构连接连接系统端的主要引线：的主要引线：nD7D0nCSnRDnWRnA1，A0 n用于选择四个编址部件之一引线结构引线结构A1 A0 选选 择
4、择0 0 计数通道计数通道00 1 计数通道计数通道11 0 计数通道计数通道21 1 控制寄存器控制寄存器2024/7/249外部引线及内部结构计数通道的主要引线的主要引线（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） 2024/7/24108253的内部结构编址部件0编址部件1编址部件2编址部件32024/7/2411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位初值寄存器位初值
5、寄存器16位计数寄存器位计数寄存器（减法计数器）（减法计数器）2024/7/2412定时/计数的工作过程 1. 设置设置8253的工作方式的工作方式 2. 设置计数初值到初值寄存器设置计数初值到初值寄存器 3. 第一个第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入信号使初值寄存器的内容置入 计数寄存器计数寄存器 4. 以后每来一个以后每来一个CLK信号，计数寄存器减信号，计数寄存器减1 5. 减到减到0时，时，OUT端输出一特殊波形的信号端输出一特殊波形的信号注：以上计数过程中还受到注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制信号的控制2024/7/2413二、计数启动方式软件启动过程硬件启动过程GAT
6、E端保持为高电平端保持为高电平写入计数初值写入计数初值后的第后的第2个个 CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数GATE端有一个上升沿端有一个上升沿对应对应CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数程序指令启动程序指令启动软件启动软件启动外部电路信号启动外部电路信号启动硬件启动硬件启动2024/7/2414三、工作方式n方式0计数结束中断n方式1可重复触发的单稳态触发器n方式2频率发生器n方式3方波发生器n方式4软件触发选通n方式5硬件触发选通2024/7/2415工作方式方式0方式1 软件启动，不自动重复计数。软件启动，不自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变低电平，端变低
7、电平，计数结束计数结束OUT输出高电平。输出高电平。硬件启动，不自动重复计数。硬件启动，不自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平，端变高电平，计数开始计数开始OUT端变为低电平，端变为低电平，计数结束后又变高。计数结束后又变高。( (计数结束中断计数结束中断计数结束中断计数结束中断) )( (单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器单稳态触发器) )2024/7/2416工作方式方式方式2方式方式3软、硬件启动，软、硬件启动，自动重复计数自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平，计数到端变高电平，计数到最后一个最后一个CLK时时OUT输出负脉冲，并输出负脉冲，并连续重复此过程
8、。连续重复此过程。软、硬件启动，软、硬件启动，自动重复计数自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平，端变高电平，然后然后OUT连续输出对称方波：连续输出对称方波：工作波形工作波形( (频率发生器频率发生器频率发生器频率发生器) )( (方波发生器方波发生器方波发生器方波发生器) )前前前前 N/2N/2或（或（或（或（N+1N+1）/2 /2 个个个个CLKCLK，OUTOUT为高，为高，为高，为高，后后后后N/2N/2或（或（或（或（N-1N-1）/2 /2 个个个个CLKCLK， OUTOUT为低。为低。为低。为低。2024/7/2417工作方式方式4方式5 软件启动，不自动重复
9、计数。软件启动，不自动重复计数。装入初值后输出端变高电平，装入初值后输出端变高电平，计数结束输出一个计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲宽度的负脉冲硬件启动，不自动重复计数。硬件启动，不自动重复计数。OUT端波形与方式端波形与方式4相同相同( (软件触发选通软件触发选通软件触发选通软件触发选通) )( (硬件触发选通硬件触发选通硬件触发选通硬件触发选通) )2024/7/2418各种工作方式特点n方式0（计数结束中断）n计数过程中，GATE端应保持高电平。n每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。nOUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。n计数过程中可随时修改初值重新开始计数。n方
10、式1（单稳态触发器）n门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。n若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。n计数过程中写入新初值不影响本次计数。2024/7/2419各种工作方式特点n方式2（频率发生器）nGATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。n每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。n计数过程自动重复进行。n计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。n方式3（方波发生器）nOUT输出方波，前半周期为高，后半周期为低。n计数过程中修改初值不影响本半轮计数过程。n其余的与方式
11、2 类似。2024/7/2420各种工作方式特点n方式4（软件触发选通）n计数过程中，GATE端应保持高电平。n每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。n每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。n计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。n方式5（硬件触发选通）n写入初值时，GATE端应保持低电平。nGATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。n每个计数周期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度的负脉冲。n计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。2024/7/2421四、控制字n用于确定各计数器的工作方式。n8253必须先初始化才能正常工作。n每
12、个计数器都必须初始化一次。nCPU通过OUT指令把控制字写入控制寄存器。2024/7/2422控制字2024/7/2423五、8253的应用n与系统的连接n设置工作方式n置计数初值编程编程2024/7/2424与系统的连接示意图CLKGATEOUTD0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A0译码器译码器高位地址高位地址A15-A28253共三组共三组82538253占用占用占用占用4 4个接口个接口个接口个接口地址：地址：地址：地址： 计数器计数器计数器计数器0 0 计数器计数器计数器计数器1 1 计数器计数器计数器计数器2 2 控制寄存器控制寄存器控制寄存器控制寄存器( (决定决定决
13、定决定82538253的基地址的基地址的基地址的基地址) )2024/7/2425初始化程序流程写控制字写控制字写计数值低写计数值低8位位写计数值高写计数值高8位位*非必须非必须写入顺序：写入顺序： 可可按计数器分别写按计数器分别写入控制字和初值。入控制字和初值。 也可先写所有计数也可先写所有计数器控制字，再写入器控制字，再写入它们的初值它们的初值2024/7/24268253应用举例n采用8253作定时/计数器，其接口地址为0120H0123H。n输入8253的时钟频率为2MHz。n计数器0: 每10ms输出1个CLK脉冲宽的负脉冲n计数器1: 产生10KHz的连续方波信号 n计数器2: 启
14、动计数5ms后OUT输出高电平。n画线路连接图，并编写初始化程序。 2024/7/24278253应用举例（续）n确定计数初值： CNT0： 10ms/0.5us = 20000 CNT1： 2MHz/10KHz = 200 CNT2： 5ms/0.5us = 10000n确定控制字： CNT0：方式2，16位计数值 00 11 010 0 34H CNT1：方式3，低8位计数值 01 01 011 0 56H CNT2：方式0， 16位计数值 10 11 000 0 B0H2024/7/24288253应用举例（续）CLK0GATE0OUT1D0D7WRRDA1A0CSDBIOWIORA1A
15、0译码器译码器8253CLK2GATE1GATE2+5VCLK12MHzOUT0OUT2？线路连接图：线路连接图：2024/7/24298253应用举例 初始化程序初始化程序CNT0：MOV DX, 0123HMOV AL, 34HOUT DX, ALMOV DX, 0120HMOV AX, 20000OUT DX, ALMOV AL, AHOUT DX, ALCNT1： CNT2： 2024/7/2430*如何读出当前计数值如何读出当前计数值n第1种方法在计数过程中读计数值n先锁存当前计数值，再用两条输入指令将16位计数值读出。n第2种方法停止计数器再读n用GATE信号使计数器停止，再规定R
16、L1和RL0的读写格式，然后读出。2024/7/2431*扩展定时/计数范围 当定时长度不够时，可把2个或3个计数通道串联起来使用，甚至可把多个8253串联起来使用。 例如：CLK频率为1MHz，要求在OUT1端产生频率1Hz的脉冲。 这时可将计数器0、1串联，工作方式都均为方式3，计数初值均为1000。连接方法见下页。2024/7/2432扩展定时/计数范围1MHz1KHz1Hz2024/7/24338253小结n包含3个16位计数器通道n4个编址部件：CNT0/1/2和控制寄存器n每个计数器通道工作前必须初始化：n控制字和计数初值n6种工作方式n每种工作方式：启动方式、输出波形、是否可重复计数等各不相同2024/7/2434
