微机原理与接口技术 教学课件 ppt 作者 周鹏ppt 第8章计数器定时器接口

第8章 计数器/定时器接口 8.1 定时/计数器8253 8.1.1 8253定时/计数器概述 8253芯片内具有3个独立的16位减法计数器（或称为计数通道），每个计数器性能如下： 最高计数频率2.6MHZ。 可编程设定为按二进制计数或BCD码计数。 有6种工作方式，可编程确定工作在哪一种方式。 18253的引脚 8253的引脚如图81所示。 8253为24脚双列直插式封装结构，其引脚按功能分为与CPU接口引脚和与外设接口引脚二类，分别如下：,开始,（1）与CPU的接口引脚： D7D0：三态双向数据线，与CPU数据总线直接相连。 WR：写控制信号，输入，低电平有效。 RD：读控制信号，输入，低电平有效。 A1，A0：地址线，输入，用于端口选择。 A1A011，选中控制寄存器端口，可以向8253送控制字； 图8-1 8253引脚图,A1A000、01、10，分别选择计数器0、1、2，可以对它们读写计数值。 CS：片选信号，输入，低电平有效。 （2）与外设的接口引脚： CLK02：计数器0、1、2的外部计数时钟输入端。 GATE02：计数器0、1、2的门控信号输入端。门控信号用 来禁止、允许或重新开始一个新计数过程。 OUT02：计数器0、1、2的计数输出端。当定时/计数时间到 时，该端输出标志信号。 28253的内部结构 8253的内部结构如图82所示（见下页）。主要由以下几部分组成： 数据总线缓冲器 读/写逻辑电路 控制字寄存器 计数器02,图8-2 8253的内部结构图 8.1.2 8253的工作方式,1方式0 计数结束产生中断 采用方式0时，计数器在减到0时使输出端OUT变为高电平，以向CPU发出中断申请，其工作波形如下图133所示。 当写入控制字后，计数器的输出OUT变成低电平，若门控信号GATE为高电平，计数器开始减1计数并且维持OUT为低电平，当计数器减到0时，输出端OUT变成高电平，并且一直保持到重新装入初值或复位时为止。,门控信号GATE可以暂停计数，当GATE0时，计数停止，GATE恢复为高电平后，继续计数。所以，如果在计数过程中，有一段时间GATE变为低电平，那么，输出端OUT的低电平持续时间会因此而延长相应的长度。 在计数过程中可以改变计数值，若是8位数，在写入新的计数值后立即按新值重新开始计数，若是16位数，写入第一个字节后计数停止，写入第二个字节后立即按新值重新计数。 2方式1 可编程单稳态 方式1可以输出一个宽度可控的负脉冲。当CPU写入控制字后，OUT即变为高电平，计数器并不开始计数，而是等到门控信号GATE上升沿到来后，并且在下一个时钟的下降沿才开始计数，并使输出OUT变为低，直到计数到0，输出OUT再变为高。图84为方式1的工作波形图（见下页）。 如果在输出保持低电平期间，写入一个新的计数值，不会影响原计数过程，只有当门控GATE上出现一个新的上升沿后，才使用新的计数值重新计数。如果一次计数尚未结束,GATE上又出现新的触发脉冲，则从新的触发脉冲之后的CLK下降沿开始重新计数。 图13-4 方式1的工作波形 3. 方式2 分频器 方式2的工作波形如图85所示(见下页)。使用方式2能对输入信号CLK进行n分频（n为计数值）。当CPU送出控制字后输出OUT将变高，在写入计数值后，若门控信号GATE,为高电平，计数器对输入时钟CLK进行计数，直至计数器减至1时，输出OUT变为低，经过一个时钟周期后输出OUT又变为高，计数器自动从初值开始重新计数。 计数过程受门控信号GATE的控制，GATE为低电平时暂停计数，由低电平恢复为高电平后的第一个时钟下降沿从初值开始重新计数。在计数过程中改变初值，对正在进行的计数过程没有影响，但计数到1，OUT变低一个CLK周期后，计数器将按新的计数值重新开始计数。 图8-5 方式2的工作波形,4方式3 方波发生器 采用方式3时，OUT端输出连续方波，若计数值N为偶数，则输出对称方波，前N/2个脉冲期间为高电平，后N/2个脉冲期间为低电平；若N为奇数，则前（N1）/2个脉冲期间为高电平，后（N1）/2个脉冲期间为低电平。除输出波形不同外，方式3的其它情况均同方式2。下图（86）为方式3的工作波形图。,5方式4 软件触发选通脉冲 当方式4写入控制字后，OUT输出即变为高电平，若门控信号GATE为高电平，写入计数值后即开始计数（相当于由软件触发计数过程），当计数到0时输出一个时钟周期的负脉冲，计数器停止计数。这种计数方式是一次性的，只有输入新的计数值才重新开始新的计数。计数期间，如果写入新的计数值，立即按新值重新计数（具体情况同方式0）。当门控GATE为低电平时，计数停止；GATE为高电平时，从初值开始重新计数。下图（87）为方式4的工作波形图。,6方式5 硬件触发选通脉冲 该方式在写入方式控制字及计数初值后，输出OUT保持高电平，但并不开始计数，只有当门控信号GATE出现上升沿后才开始计数（相当于由硬件触发计数过程），当计数到0时OUT上输出一个CLK周期的负脉冲，然后计数器停止。计数过程在未结束之前GATE上重新出现上升沿时，使计数器从初值开始重新计数。图8-8为方式5的工作波形（下图）。 方式5的输出脉冲宽度在正常计数情况下，如果写入的计数初值为N，输出端OUT维持N个时钟周期的高电平，1个时钟周期的低电平。,8.1.3 8253的控制字与编程 1工作方式控制字 8253工作方式控制字的格式及含义如下图89所示。,2初始化编程 8253使用前，必须首先对其进行初始化，初始化包括写入控制字和计数初值。顺序为： 写入控制字写入计数值低字节写入计数值高字节 编程示例(参课本) 38253在PC/XT中的应用 PC/XT中，使用了一片8253，其地址范围为4043H，三个CLK的输入均为1.19MHz，GATE0和GATE1接+5V电源，GATE2由8255的PB0控制（参见图810）。三个计数通道的作用及BIOS中初始化程序分别为： （1）计数器0：编程为方式3，每55ms向中断控制器的IRQ0 引脚发送一次中断请求信号，这个信号用于CPU计时 和磁盘驱动器马达的定时。 （2）计数器1：工作于方式2，OUT1输出接至DMA请求触 发器的CP端，每隔15.12us请求一次DMA操作，进行 动态RAM的刷新。 （3）计数器2用于产生方波驱动扬声器发声。,