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1、1 第 八 章 可 編 程 計 數(shù) 器 /定 時 器8253及 其 應 用8-1 概 述8-1 8253結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理8-2 8253應 用 舉 例電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 2 8.1 概 述 定 時 .計 數(shù) 定 時 軟 件 定 時 不 可 編 程 的 硬 件 定 時 可 編 程 的 硬 件 定 時 一 、 軟 件 定 時1、 CPU循 環(huán) 執(zhí) 行 一 條 或 一 系 列 指 令例 ： CPU的 時 鐘 頻 率 為 5MHz,則 1個 時 鐘 周 期 為 T= s 執(zhí) 行 一 條 指 令 所 需 要 的 時 間 =0.2s 所 需 時 鐘 周 期 編 一 程 序 實

2、 現(xiàn) 延 時 1ms 時 鐘 周 期 執(zhí) 行 次 數(shù) MOV CX ,N ； 4 1 NEXT: NOP ； 3 NNOP ； 3 NLOOP NEXT ； 循 環(huán) 時 為 17， 不 循 環(huán) 時 為 5 2.0105 1 6 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 3 T=0.2s 要 延 時 1ms所 需 要 的 總 的 時 鐘 周 期 數(shù) =4+3N+3N+17（ N-1） +5=23N-8=5000 N= =218=ODAH2、 缺 點 ： CPU利 用 率 太 低二 、 不 可 編 程 的 硬 件 定 時1、 555芯 片 +外 接 電 阻 、 電 容2、 缺 點 ： 定 時 不 能

3、 由 程 序 控 制 ， 定 時 精 度 不 高50002.01 smsTtCT TC 23 85000 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 4 三 、 可 編 程 的 硬 件 定 時 ： 8253芯 片1、 對 8253設 定 計 數(shù) 初 值 啟 動 工 作 時 間 到 ， 自 動 形 成 輸出 信 號 向 CPU提 出 中 斷 請 求 ,啟 動 設 備 工 作2、 特 點 ： 提 高 了 CPU的 利 用 率 ， 定 時 精 度 高四 、 計 數(shù) ： 8253芯 片計 數(shù) 脈 沖 信 號 由 外 部 事 件 提 供 。 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 5 8.2 8253的 結(jié)

4、 構(gòu) 和 工 作 原 理一 . 8253的 編 程 結(jié) 構(gòu) 圖 9-11.數(shù) 據(jù) 總 線 緩 沖 器 接 數(shù) 據(jù) 總 線 低 8位 ， 傳 送 信 息 控 制 字 輸 入 計 數(shù) 初 值 計 數(shù) 值 輸 出2. 讀 /寫 控 制 電 路a) CS ： 片 選 信 號 ， 接 I/O端 口 譯 碼 電 路 74LS138輸 出b) RD、 WR ： 讀 寫 信 號 ， 接 CPU的 RD、 WR。c) A1、 A0： 端 口 選 擇 信 號 ， 接 8086CPU的 A2、 A1地 址 線若 為 8088CPU,8位 數(shù) 據(jù) 線 ， 則 接 系 統(tǒng) 的 A1、 A0（ 實 驗 用 電 路 ） 0

5、0： 計 數(shù) 器 0 01： 1 8253需 要 4個 端 口 地 址 10： 2 11： 控 制 器 R 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 6 例 ： 8253的 基 地 址 為 FOH（ 11110000B）則 ： 計 數(shù) 器 0： FOH； 計 數(shù) 器 1： F2H； 計 數(shù) 器 2： F4H； 控 制 寄存 器 ： F6H3.計 數(shù) 器 0 2 3個 計 數(shù) 器 通 道 完 全 獨 立 、 結(jié) 構(gòu) 完 全 相 同 。 包 括 4個 寄 存 器 R 2個 輸 入 信 號 CLK， GATE 1個 輸 出 信 號 OUT 控 制 字 R： 8位 計 數(shù) 初 值 R： 16位 計 數(shù)

6、執(zhí) 行 部 件 ： 16位 ， 減 法 計 數(shù) 器 計 數(shù) 輸 出 R： 16位 ， 鎖 存 執(zhí) 行 部 件 的 值 16位 R可 分 為 高 8位 和 低 8位 ， 必 要 時 用 作 8位 寄 存 器 CLK： 脈 沖 輸 入 時 鐘 脈 沖 （ 定 時 ） 要 求 2MHz ， 高 于 時 須 分 頻 。 計 數(shù) 脈 沖 ， 外 部 事 件 引 起 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 7 OUT： 脈 沖 輸 出GATE： 門 控 信 號 ， 決 定 是 否 允 許 計 數(shù)二 .工 作 原 理倒 計 數(shù) 法 ： 預 置 一 初 值 ， GATE有 效 ， 將 計 數(shù) 初 值 裝 入

7、執(zhí) 行 部件 ， 然 后 開 始 遞 減 計 數(shù) 。 （ CLK端 每 輸 入 一 個 脈 沖 ， 計數(shù) 值 -1， 當 計 數(shù) 值 =0， 便 從 OUT引 腳 輸 出 一 個 脈 沖 信 號 ）1. 定 時 ： CLK輸 入 脈 沖 頻 率 一 定 （ fCLK） 定 時 時 間 =1/fCLK 輸 入 脈 沖 數(shù) （ 計 數(shù) 初 值 ） 計 數(shù) 初 值 =定 時 時 間 /TCLK例 ： 若 CLK脈 沖 頻 率 f CLK=1MHz脈 沖 周 期 TCLK=1s 若 定 時 時 間 T=0.5ms 則 計 數(shù) 初 值 n=0.5 10-3/1 10-6=5002. 計 數(shù) CLK輸 入

8、 脈 沖 的 間 隔 可 以 不 相 等電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 8 三 、 控 制 字 寄 存 器通 道 選 擇 讀 /寫 操 作 位 模 式 選 擇 （ 6種 工 作 方 式 ） 1:BCD碼 計 數(shù) 0:二 進 制 計 數(shù)3個 通 道 共 用 1個 控 制 字 寄 存 器 ， D7、 D6決 定 向 哪 一 個 通 道 寫 入控 制 字RL1、 RL0： 00 - 計 數(shù) 器 鎖 存 01 - 只 讀 寫 低 8位 10 - 只 讀 寫 高 8位 11 先 讀 寫 低 8位 ， 后 讀 寫 高 8位BCD： 初 值 范 圍 為 0000 9999H 0000表 示 最 大

9、值 10 4 =10000二 進 制 ： 0000 FFFFH 216 =65536 SC1 SCO RL1 RL0 M2 M1 MO BCD 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 9 四 、 初 始 化 編 程 步 驟步 驟 ： 1、 寫 入 控 制 字 A1A0=11 初 始 化 控 制 字 寄 存 器 ， 復 位 OUT， 并 使 計 數(shù) 器 清 0 2、 寫 入 計 數(shù) 初 值 A1A0=00， 01， 10 初 值 8位 ： 一 條 輸 出 指 令 16位 ： 兩 條 輸 出 指 令 先 送 低 8位 初 值 后 送 高 8位 初 值例 ： 選 擇 0#通 道 ， 工 作 方 式

10、3， 計 數(shù) 初 值 2354H， BCD計 數(shù) 方 式 8253端 口 地 址 為 40H 46H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 1 1 1 通 道 0 | | | 先 讀 寫 低 8位 ， 后 讀 寫 高 8位 方 式 3 BCD計 數(shù) 當 D3=0， 控 制 字 =37H電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 10 初 始 化 程 序 ：MOV AL ， 37HOUT 46H ， AL ； 設 置 控 制 字MOV AL ， 54H ； 寫 入 計 數(shù) 初 值 ， 先 低 后 高 OUT 40H ， AL MOV AL ， 23H OUT 40H ， A

11、L； 讀 通 道 0計 數(shù) 結(jié) 果 ， 并 送 入 CX寄 存 器 MOV AL ， 07H ； 00 00 011 1=07HOUT 46H ， AL ； 設 置 控 制 字IN AL ， 40HMOV CL ， ALIN AL ， 40HMOV CH ， AL ； 將 通 道 0計 數(shù) 結(jié) 果 CX 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 11 五 、 8253的 工 作 方 式 （ 6種 ） 1. 寫 入 控 制 字 ， 同 時 影 響 OUT端 電 平 ， 為 起 始 OUT端 電 平 寫 入 計 數(shù) 初 值 n， 使 WR變 為 低 電 平 ， 在 WR的 上 升 沿 時 ， 將 n

12、 計 數(shù) 初 值 R 當 GATE有 效 ， 再 在 下 一 個 CLK時 鐘 脈 沖 的 下 降 沿 ， 將 n 計 數(shù) 執(zhí) 行 部 件 ， 開 始 減 1計 數(shù) （ 計 數(shù) 器 隨 著 時 鐘 脈 沖 的 輸入 而 遞 減 計 數(shù) ）1.方 式 0 計 數(shù) 結(jié) 束 中 斷 方 式 OUT輸 出 端 波 形 從 寫 入 計 數(shù) 初 值 到 開 始 減 1之 間 ， 有 一 個 時 鐘 脈 沖 的 延 遲 。詳 見 后 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 12 8253CLKWR 8253OUT n T CLK寫 入 控 制 字 寫 入 計數(shù) 初 值 計 數(shù) 結(jié) 束4 3 2 1 0電 氣

13、 學 院 學 習 部 資 料 庫 13 方 式 1 可 編 程 單 穩(wěn) 態(tài) 輸 出 可 重 觸 發(fā) GATE觸 發(fā)方 式 2 比 率 發(fā) 生 器 相 當 n分 頻 計 數(shù) 初 值 =定 時 時 間 / TCLK=fCLK/ fOUT n TCLK TCLKn TCLK GATEOUT 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 14 方 式 3 方 波 發(fā) 生 器n/2 n/2n TCLK n=偶 數(shù)(n 1)/2(n 1)/2n T CLK n=奇 數(shù)方 式 4 軟 件 觸 發(fā) 選 通 寫 入 計 數(shù) 初 值 后 開 始 計 數(shù) 負 脈 沖 方 式 5 硬 件 觸 發(fā) 選 通 GATE上 升 沿

14、 觸 發(fā) 計 數(shù) 負 脈 沖 初 始 OUT、 GATE、 是 否 重 裝 初 值 匯 總 表電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 15 起 始OUT端 GATE信 號 電 平 是 否 自 動重 裝 初 值 方 式 0 計 數(shù) 器 結(jié) 束 中斷 方 式 低 高 電 平 ， 允 許 計 數(shù)低 電 平 ， 禁 止 計 數(shù) 否方 式 1 可 編 程 單 穩(wěn) 態(tài)輸 出 方 式 高 上 升 沿 ， 從 初 值 n開 始 計 數(shù) 是方 式 2 比 率 發(fā) 生 器 高 上 升 沿 ， 從 初 值 n開 始 計 數(shù)高 電 平 ， 允 許 計 數(shù)低 電 平 ， 禁 止 計 數(shù) ， 使 輸 出 變 高 是方 式

15、 3 方 波 發(fā) 生 器 高 上 升 沿 ， 從 初 值 n開 始 計 數(shù)高 電 平 ， 允 許 計 數(shù)低 電 平 ， 禁 止 計 數(shù) ， 使 輸 出 變 高 是 方 式 4 軟 件 觸 發(fā) 選 通 高 高 電 平 ， 允 許 計 數(shù)低 電 平 ， 禁 止 計 數(shù) 否方 式 5 硬 件 觸 發(fā) 選 通 高 上 升 沿 ， 從 初 值 n開 始 計 數(shù) 是電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 16 8-3 應 用 舉 例先 根 據(jù) 需 要 設 計 硬 件 電 路 ， 然 后 用 OUT指 令 初 始 化 82531. 定 時 功 能 例 需 計 算 初 值例 1： P315 要 求 ： 基 地

16、 址 為 310H， fCLK =1MHz與 8086連 接 ：D7 D0： 接 8086 CPU的 D7 D0RD、 WR： 接 CPU的 RD、 WR A1、 A0： 接 8086的 A2、 A1 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 1 0 0 0 1 0 0 (偶 地 址 !） CS ： 接 74LS138的 譯 碼 輸 出 Y4 基 址 ： 310HCLK0、 CLK1、 CLK2： 接 f CLK =1MHz (TCLK=1s)的 時 鐘 脈 沖電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 17 通 道 0： 方 式 3 GATE0 +5V 若 要 OUT輸 出

17、 2kHz的 方 波 ， 則 n0=? no*Tclk=T 256 控 制 字 ： 0 0 1 1 0 1 1 1 B =37H 通 道 1： 方 式 1 GATE1 上 升 沿 若 要 OUT： 480s的 脈 沖 ， 求 n1=? 256 控 制 字 ： 0 1 1 1 0 0 1 1 B =73H 通 道 2： 方 式 5 GATE2 上 升 沿 n 2=26控 制 字 ： 1 0 0 1 1 0 1 1 B =9BH0 1 5002clkclk fT MHzn T f kHz 4801480 1 s sn 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 18 MOV DX, 316H ； 送

18、通 道 0控 制 字MOV AL, 00110111BOUT DX, ALMOV DX, 310H ； 送 通 道 0計 數(shù) 初 值MOV AL, 00HOUT DX, ALMOV AL, 05HOUT DX, ALMOV DX, 316H ； 送 通 道 1控 制 字MOV AL, 01110011BOUT DX, ALMOV DX, 312H ； 送 通 道 1計 數(shù) 初 值MOV AL, 80HOUT DX, ALMOV AL, 04HOUT DX, AL 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 19 例 2 控 制 LED點 亮 或 熄 滅 。 點 亮 10秒 后 再 讓 它 熄 滅

19、10秒 ， 并重 復 上 述 過 程 。設 8253各 端 口 地 址 為 81H， 83H， 85H， 87H， 則 8253的D0 D7系 統(tǒng) DB的 D8 D15 fclk=2MHZ據(jù) 題 意 TOUT=20s fout=1/20計 數(shù) 初 值 N=2 106 20=4 10765536 級 聯(lián)取 N1=5000， N2=8000A7 A0 CS GATE0 GATE1A1 CLK0A0 OUT0 D7 D0WR CLK1RD OUT1A1A2D15 D8I/0譯 碼M/IO 5V2MHZ控 制 字 00110101（ 35H， 通 道 0）若 二 進 制 計 數(shù)N1=1388HN2=1

20、F40H控 制 字 01110111（ 77H， 通 道 1 ） 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 20 2. 計 數(shù) 功 能 例 不 需 計 算 初 值例 2： 用 8253監(jiān) 視 一 個 生 產(chǎn) 流 水 線 ， 每 通 過 50個 工 件 ， 揚 聲 器 響 5秒 鐘 ， 頻 率 2000周 ， 端 口 地 址 為 40H、 42H、 44H、 46H 硬 件 連 接 8253 +5VOUT0CLK1GATE1 GATE0OUT1 CLK0驅(qū) 動 器 光 源工 件光敏電阻a+5V整 形INT申 請 中 斷2MHz8255 PA0控 制 揚 聲 器響 應 f=2000HZ 電 氣 學

21、院 學 習 部 資 料 庫 21 沒 有 工 件 通 過 ： Ua 5V(H) 有 工 件 通 過 ： Ua=0(L)通 道 0： 方 式 2 比 率 發(fā) 生 器 計 數(shù) 方 式 ， 每 通 過 50個 工 件 申請 一 次 中 斷通 道 1： 方 式 3 方 波 發(fā) 生 器 通 道 GATE1由 8255A的 PA0控 制 ，當 GATE1為 高 電 平 ， 輸 出 方 波 ， 揚 聲 器 響 。 在 中 斷 服 務 程 序 中 控 制 GATE高 電 平 的 時 間 ， 軟 件 延 時 控 制 字 設 置 通 道 0： 0 0 0 1 0 1 0 1 n0=50 通 道 1： 0 1 1

22、1 0 1 1 1 n1=2M/2000=1000256主 程 序 ： MOV AL ， 00010101BOUT 46H ， AL； 送 控 制 字MOV AL ， 50HOUT 40H ， AL； 送 通 道 0初 值 MOV AL ， 01110111B； 送 控 制 字 OUT 46H ， AL 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 22 STI ； 開 中 斷LOP： HLT ； 等 待 中 斷 ， 及 中 斷 返 回 時JMP LOP ； 斷 點中 斷 服 務 程 序 ： MOV AL ， 01H ； GATE1=1 啟 動 計 數(shù) OUT 80H ， AL ； 設 8255A的

23、 PA通 道 地 址 為 80H， 將 PA0置 1 MOV AL ， 00H ； 送 初 值 ,BCD計 數(shù) ， 后 綴 OUT 42H ， AL ； 仍 須 加 H MOV AL ， 10H OUT 42H ， ALCALL DLEAY5S ； 調(diào) 用 延 時 為 5秒 的 子 程 序MOV AL ， 00H ； GATE1=0 停 止 計 數(shù) ， 揚 聲 器 不 OUT 80H ， AL ； 響IRET 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 23 3.讀 計 數(shù) 值讀 現(xiàn) 行 計 數(shù) 值 兩 個 方 法 ： 在 讀 數(shù) 前 用 外 部 硬 件 切 斷 計 數(shù) 脈 沖 信 號 ， 或 使 門 控 信 號變 為 低 電 平 ， 迫 使 8253停 止 計 數(shù) 。問 題 ： 干 擾 了 實 際 的 計 數(shù) 過 程 先 用 計 數(shù) 器 鎖 存 命 令 鎖 存 現(xiàn) 行 計 數(shù) 值 ， 然 后 將 其 讀 出 。程 序 ： MOV AL , 0100 0000B ;低 四 位 對 鎖 存 命 令 無 影 響 ， 置 0 OUT 46H, AL IN AL, 40H MOV AH,AL IN AL, 40H XCHG AH, AL ;計 數(shù) 值 存 于 AX中 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫 24謝 謝 大 家 ！ 作 業(yè) ： 8-4 電 氣 學 院 學 習 部 資 料 庫