第9章計數(shù)器定時器ppt課件

1、第第9章章 計數(shù)器計數(shù)器/定時器定時器9.1 概述9.2 可編程計數(shù)器/定時器82539.3 8253的運用9.1 概述概述在許多微機系統(tǒng)中，動態(tài)存儲器的刷新定時、系統(tǒng)日歷時鐘的計時以及喇叭的聲源，都是用定時信號來產(chǎn)生的。在計算機實時控制和處置系統(tǒng)中，計算機主機需求每隔一定的時間就對處置對象進展采樣，再對獲得的數(shù)據(jù)進展處置，這也要用到定時信號。主要有三種方法主要有三種方法軟件定時即讓計算機執(zhí)行一個延遲程序段。經(jīng)過正確地挑選指令和安排循環(huán)次數(shù)很容易實現(xiàn)軟件定時。優(yōu)點是節(jié)省硬件，但主要缺陷是執(zhí)行延遲程序期間，CPU不斷被占用，降低了CPU的效率。不可編程的硬件定時可以采用小規(guī)模集成電路器件如555

2、，外接電阻和電容構(gòu)成。這樣的定時電路簡單，而且經(jīng)過改動電阻和電容，可以使定時在一定的范圍內(nèi)改動。但是，這種定時電路在硬件銜接好以后，定時值及定時范圍不能由程序(軟件)來控制和改動。可編程定時器電路的定時值及定時范圍可以很容易地由軟件來確定和改動，功能較強，運用靈敏。這種方法最突出的優(yōu)點是計數(shù)時不占用CPU的時間，并且假設(shè)利用定時器產(chǎn)生中斷信號，就可以建立多作業(yè)的環(huán)境，所以，可以大大提高CPU的利用率。加上計數(shù)器/定時器本身的開銷并不很大，因此，這種方法遭到廣泛運用。9.2 可編程計數(shù)器可編程計數(shù)器/定時器定時器82538253的主要功能有：(1)有3個獨立的、功能一樣的16位減法計數(shù)器。(2)

3、每個計數(shù)器都可以按照二進制或BCD碼進展計數(shù)。(3)每個計數(shù)器的計數(shù)速率可高達2MHz。(4)每個計數(shù)器有6種任務(wù)方式，可由程序設(shè)置和改動。(5)一切的輸入輸出引腳電平都與TTL電平兼容。 9.2.1 8253的內(nèi)部構(gòu)造和引腳特性9.2.2 8253的控制字9.2.3 8253的任務(wù)方式9.2.4 8253的編程 9.2.1 8253的內(nèi)部構(gòu)造和引腳特性的內(nèi)部構(gòu)造和引腳特性1.8253的內(nèi)部構(gòu)造的內(nèi)部構(gòu)造8253內(nèi)部有3個計數(shù)器，分別稱為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，它們的構(gòu)造完全一樣。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決議于本身所帶的控制存放器的控制字，相互之間任務(wù)完全獨立。每個計數(shù)器經(jīng)過3個引腳和外

4、部聯(lián)絡(luò)，1個為時鐘輸入端CLK，1個為門控信號輸入端GATE，另1個為輸出端OUT。每個計數(shù)器內(nèi)部有1個8位控制存放器CW、1個16位計數(shù)初值存放器CR、1個16位減1計數(shù)執(zhí)行部件CE和1個16位輸出鎖存器OL。 2.8253的引腳信號和功能的引腳信號和功能9.2.2 8253的控制字的控制字1.8253控制字2.8253的初始化編程1.8253控制字控制字2.8253的初始化編程的初始化編程對8253編程常有2種操作：1)初始化寫操作2)讀當(dāng)前計數(shù)值操作1)寫操作寫操作-8253的初始化編程的初始化編程首先設(shè)置控制字。需求用幾個計數(shù)器，就要寫幾次控制字，不過控制存放器地址都一樣。寫入控制字，

5、還起到復(fù)位作用：使該計數(shù)器清零及OUT端變?yōu)橐?guī)定的初始形狀。向已選定的計數(shù)器寫入計數(shù)初值。但寫初值時要留意： 編程寫入時必需按相應(yīng)控制字中的要求順序?qū)懭搿?正確選定初值是二進制數(shù)還是BCD碼數(shù)。由于3個計數(shù)器完全獨立，有各自的端口地址，因此對這3個計數(shù)器分別初始化編程并沒有先后次序要求。但是，對任一計數(shù)器初始化時必需先寫控制字，再寫計數(shù)初值。 2)讀當(dāng)前計數(shù)值讀當(dāng)前計數(shù)值-先鎖存，再讀操作先鎖存，再讀操作 在計數(shù)過程中，OL實時跟隨CE，并不鎖存其實時值；只需接到鎖存指令時，OL立刻鎖存當(dāng)前值，不再跟隨CE變化，而同時CE仍照常繼續(xù)減l計數(shù)。CPU將鎖定值用輸入指令讀走時，鎖存器自動失鎖，又跟

6、隨CE實時變化。詳細編程為：先寫鎖存命令控制字(即設(shè)置控制字的RL1、RL0為00) 。再讀該計數(shù)器口地址。 9.2.3 8253的任務(wù)方式的任務(wù)方式8253有6種方式任務(wù)。不論用哪種方式任務(wù)，都會遵守下面幾條根本規(guī)那么：控制字寫入計數(shù)器時，一切的控制邏輯電路立刻復(fù)位，輸出端OUT進入初始形狀(高電平或者低電平)。初始值寫入以后，要經(jīng)過時鐘的一個上升沿和一個下降沿，計數(shù)執(zhí)行部件才開場進展計數(shù)。通常，在時鐘脈沖CLK的上升沿，門控信號GATE被采樣。在時鐘脈沖的下降沿，計數(shù)器作減1計數(shù)。0是計數(shù)器所能包容的最大初始值，中選用二進制時，0相當(dāng)于216；用BCD碼時，0相當(dāng)于l04。 1.方式方式0

7、-可編程階躍信號發(fā)生可編程階躍信號發(fā)生器器能使OUT端產(chǎn)生正階躍信號，常被用來作為中斷懇求信號。2.方式方式1-可編程單穩(wěn)態(tài)輸出方可編程單穩(wěn)態(tài)輸出方式式能使OUT端產(chǎn)生單脈沖波形信號，單脈沖寬度可由程序設(shè)定。 3.方式方式2-可編程頻率發(fā)生器可編程頻率發(fā)生器/分頻器分頻器使OUT端輸出固定頻率的脈沖，輸出脈沖周期等于n個CLK脈沖的寬度，也相當(dāng)于對CLK信號n分頻。這種方式給自動控制中的實時檢測、實時控制提供了實時時鐘，也可作為一個可編程脈沖速率發(fā)生器。 4.方式方式3-可編程方波發(fā)生器可編程方波發(fā)生器方式3與方式2任務(wù)原理類似，但輸出波形那么為占空比1：1或近似1：1的延續(xù)方波或矩形波。 方

8、式方式4-可編程軟件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器可編程軟件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器計數(shù)器主要靠寫入新的計數(shù)初值來觸發(fā)計數(shù)器任務(wù)，所以常稱它為軟件觸發(fā)。OUT端輸出的負單脈沖信號常作為選通訊號運用；另外還可用作定時功能，定時時間為n個CLK周期。 方式方式5-可編程硬件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器可編程硬件觸發(fā)的選通訊號發(fā)生器方式5與方式l任務(wù)原理類似，由門控信號GATE的上升沿觸發(fā)計數(shù)器計數(shù)，但OUT端輸出波形為單脈沖選通訊號，同方式4。 7.8253任務(wù)小結(jié)任務(wù)小結(jié)8253有6種不同的任務(wù)方式，它們的特點不同，因此運用的場所也就不同。8253沒有復(fù)位RESET輸入，開機加電后，其任務(wù)方式和OUT端輸出都是不確定

9、的，必需對其進展初始化編程，初始化編程包括寫控制字和寫計數(shù)初值。先寫控制字，使OUT端輸出初始形狀電平，其中只需方式0的初始形狀為OUT端輸出低電平，其它方式的初始形狀都是OUT端輸出高電平。OUT端輸出波形都是在CLK脈沖下降沿時產(chǎn)生電平的變化。門控信號的觸發(fā)方式有二種；高電平觸發(fā)，上升沿觸發(fā)。方式0、4中GATE為高電平觸發(fā)；方式l、5中GATE為上升沿觸發(fā)；方式2、3中GATE既可用高電平觸發(fā)也可用上升沿觸發(fā)。方式0與方式1的OUT端輸出波形類似，在計數(shù)過程中都堅持低電平，計數(shù)終了立刻變?yōu)楦唠娖?，這種正階躍信號輸出?？捎米髦袛鄳┣笮盘?。但它們的OUT端初始形狀不一樣，方式0的OUT端輸出

10、正階躍信號，方式1的OUT端輸出負單穩(wěn)態(tài)脈沖波。7.8253任務(wù)小結(jié)任務(wù)小結(jié)(續(xù)續(xù))方式2與方式3有一共同的特點，都具有減到0后計數(shù)初值自動再重裝功能，所以O(shè)UT端都能輸出延續(xù)的波形。它們主要的區(qū)別在于占空比不同，方式2輸出延續(xù)的負脈沖波，其中負脈沖寬僅為一個CLK脈沖，而周期為n個CLK脈沖；方式3輸出延續(xù)方波或矩形波，占空比為1：1或近似1：1。方式4與方式5的輸出波形一樣，它們主要區(qū)別是計數(shù)啟動的觸發(fā)信號不同，方式4由寫計數(shù)初值指令的上升沿啟動計數(shù)，方式5由GATE上升沿啟動計數(shù)。6種任務(wù)方式都受GATE門控信號的控制。在運用計數(shù)器前，必需先寫入計數(shù)初值n。在某些任務(wù)方式下初值只能用一次

11、，如下次要用，必需重新寫入初值n；而在另外些方式下，能自動重新裝入初值n實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)。 方式0：寫入的初值n一次有效 方式1：寫入的初值n一次有效，但可觸發(fā)重裝 方式2：寫入的初值n能自動重裝 方式3：寫入的初值n能自動重裝 方式4：寫入的初值n一次有效 方式5：寫入的初值n一次有效，但可觸發(fā)重裝6種任務(wù)方式在計數(shù)過程中都可寫入新計數(shù)初值，但是在不同方式時對當(dāng)前計數(shù)及OUT輸出的影響各不一樣。 9.2.4 8253的編程的編程1.8253的初始化編程2.8253計數(shù)值的讀取編程1.8253的初始化編程的初始化編程初始化編程的步驟為：(1)寫控制字，規(guī)定計數(shù)器的任務(wù)方式。(2)寫計數(shù)初值。 假設(shè)

12、規(guī)定只寫低8位，那么寫入的為計數(shù)初值的低8位，高8位自動置0。 假設(shè)規(guī)定只寫高8位，那么寫入的為計數(shù)初值的高8位，低8位自動置0。 假設(shè)是16位計數(shù)初值，那么分兩次寫入，先寫入低8位，再寫入高8位。 例子例子假設(shè)要使計數(shù)器0任務(wù)在方式1，按BCD碼計數(shù)，計數(shù)初值為5080，假設(shè)端口地址分別為F8HFBH，那么初始化程序為： MOV AL，33H OUT 0FBH，AL；向計數(shù)器0寫控制字 MOV AL，80H OUT 0F8H，AL；向計數(shù)器0寫計數(shù)初值的低8位 MOV AL，50H OUT 0F8H，AL；向計數(shù)器0寫計數(shù)初值的高8位留意：采用BCD碼計數(shù)時，計數(shù)初值為十進制數(shù)，但在初始化寫

13、初值時，一定要在十進制數(shù)值后加十六進制后綴H。 2.8253計數(shù)值的讀取編程計數(shù)值的讀取編程CPU可以用輸入指令讀取8253任一計數(shù)器的計數(shù)值，此時CPU讀到的是執(zhí)行輸入指令瞬間計數(shù)器的現(xiàn)行值。8253的計數(shù)器是16位的，要分兩次讀至CPU，在讀入過程中，計數(shù)值能夠發(fā)生變化。因此，在讀取計數(shù)值之前，需對現(xiàn)行計數(shù)值進展鎖存。 例子例子假設(shè)要讀取計數(shù)器1的16位計數(shù)值，端口地址分別為F8HFBH，其程序為：MOV AL，40H OUT 0FBH，AL；向計數(shù)器1寫控制字，實現(xiàn)鎖存 IN AL，0F9H；讀低8位計數(shù)值 MOV CL，AL；保管至CL IN AL，0F9H；讀高8位計數(shù)值 MOV C

14、H ，AL；保管至CH 9.3 8253的運用的運用例1：利用8253和8255實現(xiàn)對揚聲器的控制。試設(shè)計一個程序，使揚聲器發(fā)出600Hz頻率的聲音，按下恣意鍵聲音停頓。知8253計數(shù)器2與控制口地址為42H與43H，8255PB口的地址為61H。&分析分析在PC/XT計算機系統(tǒng)中，PC機的發(fā)聲系統(tǒng)以計數(shù)器2為中心。CLK2的輸入頻率1.19MHz，改動計數(shù)器初值可以由OUT2得到不同頻率的方波輸出。計 數(shù) 器 2 定 義 為 任 務(wù) 方 式 3 ， 控 制 字 為10110110B。對于要求OUT2輸出600Hz的聲音 驅(qū) 動 信 號 ， 可 以 得 出 計 數(shù) 初 值1.19MHz

15、/600Hz=1938。 分析分析(續(xù)續(xù))另外，PC/XT計算機的發(fā)聲系統(tǒng)受8255芯片B口的兩個輸出端線PB0、PB1的控制，PB0為1，使GATE2為1，計數(shù)器2能正常計數(shù)，可以控制揚聲器何時可以發(fā)聲；PB1為1，翻開輸出控制門，可以控制揚聲器發(fā)聲時間長短。 程序段程序段MOV AL，10110110B；對8253計數(shù)器2初始化OUT 43H，ALMOV AX， 1983；設(shè)置計數(shù)值OUT 42H， ALMOV AL，AHOUT 42H，ALIN AL， 61H；讀8255PB口當(dāng)前值OR AL， 03H；使PB1與PB0置1，其他位不變OUT 61H，AL；翻開GATE2并且允許發(fā)聲MO

16、V AH， 01HINT 21H；等待按恣意鍵IN AL，61HAND AL，0FCH；清PB1與PB0OUT 61H，AL；停頓發(fā)聲 例例2利用8253定時產(chǎn)生中斷信號。時鐘信號為2MHz，輸入8253時鐘輸入端，要求OUT0實現(xiàn)每5秒定時中斷。設(shè)8253端口地址40H43H。 分析分析8253最大初值65536，CLK=2MHz可實現(xiàn)最大時間間隔： 655360.5s=32.769ms，很明顯利用一個定時器不能到達要求。所以需求兩個計數(shù)器級聯(lián)，其連線圖如下圖。一個計數(shù)器的輸出作為另一個計數(shù)器的時鐘輸入端輸入，設(shè)2個計數(shù)器都任務(wù)在方式2。 OUT0 GATE0 CLK0 OUT1 GATE1

17、 CLK18253每5秒產(chǎn)生一個脈沖+5V+5V2MHz分析分析(續(xù)續(xù))計數(shù)器1：方式2，OUT1每5ms輸出一個脈沖 計數(shù)器1初值：(2106)/(1/0.005)=10000計數(shù)器0：方式2，OUT0每5s輸出一個脈沖 計數(shù)器0初值：5/0.005=1000 程序段程序段MOV AL，01100101B；對8253計數(shù)器1初始化OUT 43H，ALMOV AL，0OUT 41H，ALMOV AL，00100101B；對8253計數(shù)器0初始化OUT 43H， ALMOV AL， 01HOUT 40H， AL例例3用8253A監(jiān)視一個消費流水線，要求每經(jīng)過50個工件，揚聲器響5秒，頻率為2KH

18、z。設(shè)計數(shù)器0、計數(shù)器1、控制存放器的地址為40H、41H、43H，8255A的PA口地址為80H，系統(tǒng)提供5秒延時子程序DL5S供調(diào)用。 分析分析工件從光源和光敏電阻之間經(jīng)過時，晶體管的發(fā)射極將會產(chǎn)生一個脈沖，此脈沖作為8253A計數(shù)器0的計數(shù)輸入，當(dāng)計數(shù)器0計滿50后，OUT0輸出負脈沖，經(jīng)反相后，作為中斷懇求信號，即計數(shù)器0任務(wù)在方式2，采用十進制計數(shù)，計數(shù)初值為50。在中斷效力程序中，用8253A的計數(shù)器1輸出2KHz的方波，繼續(xù)5秒后停頓。由于CLK1接5MHz時鐘，故計數(shù)器1任務(wù)在方式3(方波發(fā)生器)。計數(shù)初值5000000/2000=2500，用十進制計數(shù)。用8255A的A端口的PA0位控制計數(shù)的啟動和停頓。 程序段程序段主程序為： MOV AL，00010101B；計數(shù)器0初始化 OUT 43H，AL MOV AL，50H；計數(shù)初值 OUT 40H