第9章定时计数器.ppt

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1、9.1 定时定时/计数的基本概念计数的基本概念9.2 8253的工作原理的工作原理9.3 8253的应用举例的应用举例 第第9 9章章 可编程定时可编程定时/计数器计数器82538253及其应用及其应用 所谓定时（计数）就是通过硬件或软件的方法产生一个时所谓定时（计数）就是通过硬件或软件的方法产生一个时间基准，以此来实现对系统的定时或延时控制。间基准，以此来实现对系统的定时或延时控制。实现定时或延时有三种主要方法：实现定时或延时有三种主要方法：软件定时软件定时纯硬件定时纯硬件定时可编程的硬件定时器可编程的硬件定时器/计数器计数器9.1 9.1 定时定时/计数的基本概念计数的基本概念 1.1.软

2、件定时软件定时方法：方法：由于执行每条指令都需要时间，故可循环执行某一段指令由于执行每条指令都需要时间，故可循环执行某一段指令产生延迟时间。产生延迟时间。特点：特点：这种方法由于要完全占用这种方法由于要完全占用CPUCPU的时间，因而的时间，因而降低了降低了CPUCPU的利的利用率用率，但，但硬件开销少硬件开销少，使用灵活。，使用灵活。例：例：某一某一LEDLED灯控系统，要求控制灯控系统，要求控制LEDLED灯亮灯亮0.5s0.5s后熄灭。后熄灭。选择软件定时法，控制程序段如下：选择软件定时法，控制程序段如下：SUBSUBCX,CXCX,CXMOV MOV AL,01H ;AL,01H ;灯

3、亮控制码灯亮控制码OUTOUTPORT,AL PORT,AL ；PORTPORT为端口地址为端口地址L:L:LOOP L LOOP L ；循环；循环2 21616次，约次，约0.50.5秒秒MOVMOVAL,00H AL,00H ；灯灭控制码；灯灭控制码OUTOUTPORT,ALPORT,AL LOOPLOOP指令执行占指令执行占1717个时钟周期，设时钟个时钟周期，设时钟=2MHz,=2MHz,时钟周时钟周期期=0.5us,0.5us=0.5us,0.5us*1717*2 216=16=0.5s0.5s。2.纯硬件定时纯硬件定时方法：方法：采用固定的电路，如可以采用小规模集成电路采用固定的电

4、路，如可以采用小规模集成电路555555，外接，外接电阻和电容构成单稳延时电路。电阻和电容构成单稳延时电路。特点：特点：定时电路简单，而且通过改变电阻和电容，可以使定时在定时电路简单，而且通过改变电阻和电容，可以使定时在一定的范围内调整。一定的范围内调整。但使用不灵活。但使用不灵活。3.3.可编程硬件定时器可编程硬件定时器/计数器计数器 是目前在控制系统中广泛使用的方法，它通过编程来控制是目前在控制系统中广泛使用的方法，它通过编程来控制电路的定时值及定时范围。电路的定时值及定时范围。在计算机系统中，象定时中断、定时检测、定时扫描等等在计算机系统中，象定时中断、定时检测、定时扫描等等都是用可编程

5、定时器来完成定时控制的。都是用可编程定时器来完成定时控制的。特点：特点：功能强，使用灵活，定时时间精确（由软件设置），提高功能强，使用灵活，定时时间精确（由软件设置），提高CPUCPU的利用率。的利用率。Intel 系列的系列的8253、8254就是常用的可编程定时就是常用的可编程定时/计数器。计数器。82538253的主要性能：的主要性能：*具有具有3 3个独立的个独立的1616位计数器通道；位计数器通道；*每个计数器均可按二进制或二每个计数器均可按二进制或二十进制计数；十进制计数；*每个计数器的计数速率高达每个计数器的计数速率高达2MHz 2MHz（82548254为为10MHZ10MHZ

6、）；*每个通道有每个通道有6 6种工作方式，可由程序设置和改变；种工作方式，可由程序设置和改变；*所有的输入输出都与所有的输入输出都与TTLTTL兼容。兼容。可用在多种场合，如方波发生器、分频器、实时时钟、事可用在多种场合，如方波发生器、分频器、实时时钟、事件计数等方面。件计数等方面。一、一、8253的内部结构和引脚信号的内部结构和引脚信号内部结构内部结构 数据总线缓冲器数据总线缓冲器 它与它与CPUCPU的数据总线相连，是的数据总线相连，是8 8位双向三态缓冲器。位双向三态缓冲器。CPUCPU通过通过这个缓冲器对这个缓冲器对82538253进行读进行读/写操作。写操作。读读/写控制逻辑写控制

7、逻辑 有有CSCS、RDRD、WRWR、A0A0、A1A1信号。信号。控制字寄存器控制字寄存器 只能写入只能写入,初始化时由初始化时由CPUCPU写入控制字来设置计数器的工作写入控制字来设置计数器的工作方式。方式。计数器计数器 3 3个独立的结构相同的个独立的结构相同的1616位减法器位减法器，可作定时，可作定时/计数器使用；计数器使用；计数器可按二进制计数器可按二进制/BCD/BCD方式减法计数，从预置值减到零时，方式减法计数，从预置值减到零时，OUTOUT端输出一信号。端输出一信号。9.2 9.2 Intel82538253的工作原理的工作原理图图9.1 Intel 8253的内部结构的内

8、部结构数据 总 线缓冲 器读/写逻 辑控制 字寄 存器计 数器0计 数器1计 数器2RDWRCSA0A1CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2D7D0图图9.2 Intel 8253的外部引脚图的外部引脚图D7D6D5D4D3D2D1D0CLK0OUT0GATE0GNDOUT1GATE1CLK1GATE2CLK2A0A1OUT2WRRDCSVCC8253242322212019181716151413123456789101112外部引脚外部引脚 GATEGATE：门控信号，当门控信号，当GATEGATE为低电平时，禁止计数器工作；为低电平时，禁止计数器

9、工作；GATEGATE为高电平时，才允许计数器工作。为高电平时，才允许计数器工作。CLKCLK：计数脉冲输入。计数脉冲输入。OUTOUT：脉冲输出。当计数到脉冲输出。当计数到“0 0”时，从时，从OUTOUT端输出信号，输端输出信号，输出信号的波形取决于工作方式。出信号的波形取决于工作方式。CSCS、RDRD、WRWR、A A0 0、A A1 1共同结合，用于对共同结合，用于对82538253进行端口操作，进行端口操作，如表如表9-19-1所示。所示。表表9-1 8253的端口选择的端口选择CSRDWRA1A0寄存器选择和操作寄存器选择和操作0 1000写计数器写计数器001001写计数器写计

10、数器101010写计数器写计数器201011写控制字寄存器写控制字寄存器00100读计数器读计数器000101读计数器读计数器100110读计数器读计数器200111无操作无操作(三态三态)1禁止禁止(三态三态)011无操作无操作(三态三态)图图9.3 8253的控制字的控制字M2M1M0BCDRL0RL1SC0SC1D7D6D5D4D3D2D1D0(计数器选择计数器选择)00：选择计数器：选择计数器0 01：选择计数器：选择计数器1 10：选择计数器：选择计数器2 11：非法选择：非法选择(读读/写格式写格式)00：计数器锁存命令：计数器锁存命令 01：读：读/写高写高8位位 10：读：读/

11、写低写低8位位 11：先读：先读/写低写低8位，再读位，再读/写高写高8位位(数制选择数制选择)0：二进制：二进制(0000FFFFH)1：BCD(00009999H)(工作方式选择工作方式选择)000：方式方式0 001：方式方式0 X10：方式：方式2 X11：方式：方式3 100：方式：方式4 101：方式方式5二、二、8253的控制字的控制字SCSC1 1、SCSC0 0：这两位决定这个控制字是哪一个计数器的控制字。这两位决定这个控制字是哪一个计数器的控制字。RLRL1 1、RLRL0 0：设置数据读设置数据读/写格式。在读取计数值时，可令写格式。在读取计数值时，可令RLRL1 1、R

12、LRL0 0=00=00，先将写控制字时的计数值锁存，然后再读取。，先将写控制字时的计数值锁存，然后再读取。M M2 2、M M1 1、M M0 0：设置每个计数器的工作方式。设置每个计数器的工作方式。BCDBCD：用于选择每个计数器的计数制。在二进制计数时，计数初用于选择每个计数器的计数制。在二进制计数时，计数初值的范围是值的范围是0000H0000HFFFFHFFFFH，其中，其中0000H0000H是最大值，代表是最大值，代表6553665536。在在BCDBCD码计数时，计数初值的范围中码计数时，计数初值的范围中0000 0000 9999H9999H，其中，其中，00000000是最

13、大值，代表是最大值，代表1000010000。Intel 8253Intel 8253的每个计数器都有的每个计数器都有6 6种工作方式。种工作方式。6 6种方式的主要区别是：种方式的主要区别是：输出的波形不同，计数过程中输出的波形不同，计数过程中GATEGATE信号对计数操作的影响不同，启动计数器的触发方式不同等。信号对计数操作的影响不同，启动计数器的触发方式不同等。1.1.方式方式0 0计数结束中断方式计数结束中断方式 该方式的波形如图该方式的波形如图9.49.4所示，这种方式的特点是：所示，这种方式的特点是：三、三、8253的工作方式的工作方式*CW写入，写入，OUT=0；*写入时常，通道

14、开始计数；写入时常，通道开始计数；*计数到零，计数到零，OUT=1；*计数器只计数一遍；计数器只计数一遍；*OUT是是N+1个个CLK后变后变高；高；*计数过程中，计数过程中，GATE=0，计数暂停；计数暂停；*计数过程中可改变计数计数过程中可改变计数值；值；*可用可用OUT信号作为中断信号作为中断请求。请求。图图9.4 9.4 方式方式0波形图波形图43210FFOUTGATE=1CLKWRCW=10LSB=432220FFOUTGATECLKWRCW=10LSB=31 置时常方式方式0计数过程中改变计数初值计数过程中改变计数初值GATEWRCLKOUTCW10 H N3N2321210 方

15、式方式0特点：特点：写入控制字后，写入控制字后，OUTOUT输出端变为低电平。输出端变为低电平。当写入计数初值当写入计数初值后，计数器开始减后，计数器开始减1 1计数（相当于软件触发启动）计数（相当于软件触发启动）。直到计数直到计数到到0 0时，时，OUTOUT输出变为高电平。期间共记录输出变为高电平。期间共记录n+1n+1个脉冲，即个脉冲，即:Tout n Tout n T TCLK CLK （该方式作定时用时不够准确）（该方式作定时用时不够准确）但此信号可用于向但此信号可用于向CPUCPU发出中断请求。发出中断请求。计数器只计数一遍。计数器只计数一遍。当计数到当计数到0 0时，不恢复计数初

16、值，不时，不恢复计数初值，不开始重新计数，且输出一直保持为高电平。开始重新计数，且输出一直保持为高电平。只有在写入新的只有在写入新的计计数值时，数值时，OUTOUT才变低，并才变低，并开始新的开始新的计数。计数。GATEGATE是门控信号，是门控信号，GATE=1GATE=1时允许计数，时允许计数，GATE=0GATE=0时，禁止时，禁止计数。计数。在计数过程中，如果在计数过程中，如果GATE=0GATE=0则计数暂停，当则计数暂停，当GATE=1GATE=1后接后接着计数。着计数。在计数过程中可改变计数值。在计数过程中可改变计数值。*写入控制字写入控制字OUT=1，写入常数不计数；写入常数不计数；*GATE上升沿启动计上升沿启动计数，数，OUT=0，硬件触，硬件触发；发；*计数到，计数到，OUT=1。*单拍脉冲宽度为单拍脉冲宽度为N；*由由GATE重新启动；重新启动；*计数中，可重新启动；计数中，可重新启动；*计数中，可改变计数值，计数中，可改变计数值，再次启动时有效。再次启动时有效。二.8253-PIT的工作方式3230FFOUTGATECLKWRCW=12LSB=31二.8253