08第11章定时计数技术

CPU向计数器读/写计数值时，可只读/写8位也可读/写16位数据

读步骤：
1）先执行写步骤（初始化），计数器开始工作。 2）读之前，先向命令寄存器写入一个D5D4 =00的控制字。 （D7 D6决定读的通道号，D3D2D1 任意）此时锁存器将锁存该 通道的当前计数值。 3）用读命令（IN）将指定通道的锁存器内容读出来，即为当前 计数值。读低或高字节由初始化控制字决定。 4）当重新写入命令字或读取计数值后，自动解除锁存状态 。
构成。
优点：硬件电路简便，定时值可利用改变电阻和电容值来 实现。 缺点：不能用程序修改定时间隔和范围、缺乏方便性。
可编程定时器
硬件联接好后，可通过编程方法改变定时范围、定 时器的输出频率和波形。 优点：定时准确，不占用CPU的时间，定时时间 长，不受主机频率的影响，使用灵活。
缺点：需硬件连接和软件编程
CLK0 GATE0 OUT0
RD WR A0 A1 CS
READ/ WRITE LOGIC
COUNT ER #1
CLK1 GATE1 OUT1
CONT ROL WORD REGIST ER
COUNT ER #2
CLK2 GATE2 OUT2
1、数据总线缓冲器：8253与CPU之间的数据接口，它由8位双
11.2.4 82C54工作方式与功能
82C54 有6种工作方式：
不同点:
{
输出波形不同 启动计数器的触发方式不同 计数过程中门控GATE对计数的控制不同 再次装入初值的方法不同
相同点：在CLK输入脉冲的下降沿，且在GATE控制信号 满足要求时，计数器进行减1计数
应根据不同的用途,选择不同的工作方式
2. 计数
在生产线上对零件和产品的计数; 对大桥和高速公路上车流量的统计; 定时/计数器82C54内部最基本的单元也是减1计数器。
3. 定时与计数的关系
定时的本质是计数， 而“数”的单位是时间单位。
11.1.2 微机系统中的定时
1. 定时系统
内部定时：
内部定时产生运算器、控制器等CPU内部的控制时序， 如：取指周期、读/写周期、中断周期等。 主要用于CPU内部指令执行过程的定时。 内部定时是由CPU硬件结构决定的，用户无法更改。
2、将1.方式命令和锁存命令综合写
控制字格式： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
{
00 01 10 11
计数器0 计数器1 计数器2 无效
0 0 0 0 1 1 1
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 1 0 1 X
方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5 未用
{
1：二—十进制计数（初值范围0000—9999） 0：二进制计数（初值范围0000H—FFFFH）
}
}
}
{
00 01 10 11
锁存当前计数值 仅读/写计数器低字节，高8位字节自动为0 仅读/写计数器高字节，低8位字节自动为0 读/写2个字节，先低字节，后高字节
说明：D5 D4的应用及方法（锁存命令的意义？）

写应用：先由CPU写入一个控制字（D5D4 ≠00），然后按
D5 D4 的设置写8或16位计数值。
1、0方式——计数结束中断方式
2、1方式——可编程单稳态触发器
3、 2方式——分频器
4、 3方式——方波发生器 5、 4方式——单次负脉冲输出（软件触发方式） 6、 5方式——单次负脉冲输出（硬件触发方式）
0方式：计数结束时发中断
CLK WR n=5
GATE 5 4 3 2 1 0
OUT (中断）
定时检测、定时扫描、定时显示、定时
打印等
* 用实时时钟以实现定时或延时控制
* 用计数器对外部事件进行计数等
11.1.1 定时与计数的关系
1. 定时
P201
1) 日时钟：一天24小时的计时，称为日时钟； 2) 实时钟：长时间的计时（日、月、年直至世纪的计时）； 3) 延时：在监测系统中，对被测点的定时取样； 在读键盘时，为了去抖，一般延迟10ms，再读； 在步进电机速度控制程序中，利用在前一次和后一 次发送 相序代码 之间，延时的时间间隔来控制步进电机的转速等。
分别选择是读取当前的状态还 是读取当前的计数值,注意： “0” 要读取； “1” 不读取； 并且可同时读！
分别选择3个计数器： “1”表示选中； “ 0” 表示未选中；
例如:
读取计数器2的当前计数值，则读回命令＝11011000B；
读取计数器2的当前状态，则读回命令＝11101000B； 读取计数器2的当前计数值和状态，则读回命令＝11001000B； 读取全部3个计数器的当前计数值和状态， 则读回命令＝11001110B
例：要求在计数器通道1的计数过程中读取当前的计数值，并把 读取的计数值装入AX寄存器中。假设82C54的4个端口地址为： 304H(通道0)，305H(通道1)，306H(通道2)，307H(命令寄存器)。 试编写实现这一要求的程序段。
MOV MOV OUT
DX，307H AL, 0100XXXXB DX, AL
向三态缓冲器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路。 2、读写逻辑：产生读写操作并控制数据的传输方向
3、控制寄存器：接受CPU送来的控制字，该字用来 选择计数 器及相应的工作方式，控制寄存器只能写入，不能读出。 4、三个独立的计数器内部结构：完全相同。 芯片内部有3个独立的16位定时/计数器（计数通道）， 每个通道可编程为六种工作方式之一，计数器既可做计数器用， 又可做定时器用，内部结构如下：
N+1个CLK
1方式：可编程单稳态触发器
CLOCK WR
n=4
GATE
OUT 4 3 2 1 0
N个CLK
2方式：周期性负脉冲输出（分频器）
CLOCK
WR
GATE
n=3
1
2
OUT
3
2
1
0(3) 2
1
0(3)
2
1
0
N-1个CLK
3方式：方波发生器
CLOCK GATE
OUT n=4 OUT n=5
； 锁存计数器1，
MOV
IN MOV IN MOV MOV
DX，305H
AL, DX BL, AL AL, DX AH, AL AL, BL ； 读低字节 ； 读高字节
3. 读回命令
既能锁存计数值又能锁存状态信息，而且一条读回命令可以 锁存3个计数通道的当前计数值和状态。
保留位
计数器2、 1、 0
定时程序的通用性
硬件定时：采用外部定时器进行定时 由于定时器是独立于CPU而自成系统的定时 设备，因此，硬件定时这种方法不占用CPU的时
间，定时时间可长可短，使用灵活。
定时时间固定，不受CPU工作频率的影响，
定时程序具有通用性。
2、外部硬件定时器
不可编程定时器
不可编程定时器 可编程定时器
采用小规模集成电路器件（ 555、556等）外接电阻或电容
面向I/O设备的信号线:
计数器时钟信号CLK：CLK为输入信号。 计数器门控选通信号GATE0-2：为输入信号。

计数器输出信号OUT0-2；为输出信号。
定时/计数器8253/82C54内部框图
I N T E R N A L B U S
DO-D7
8
DAT A BUS BUFFER
COUNT ER #0
计时单位比外部定时的计时单位要小得多(ns级)。
外部定时：外设在实现某种功能时所需要的一种时序关系。
如：打印机接口标准Centronics，就规定了打印机与CPU之 间传输信息应遵守的工作时序、82C55A的1方式和2方式工作
时有固定的时序要求、A/D转换器进行数据采集时也有固定的
工作时序。 外部定时可由硬件（外部定时器）实现，也可由软件（延 时程序）实现，并且定时长短由用户根据需要决定。 外部硬件定时系统独立于CPU工作。
N个CLK
●小结：6
种工作方式的比较
0方式（计数结束中断方式）和1方式（可编程单脉冲发生器） 的输出波形类似:计数结束立即变高。 区别：GATE上升沿对计数的影响及启动计数器的触发信 号不同。 2方式（分频器）和3方式（方波发生器）都具有自动再加载 功能（装入）能力。 区别：2方式在计数过程中输出高电平，而在每当减1至0 时输出宽度为1个TCLK的负脉冲。3方式是在计数过程中，OUT 的信号是占空比为1:1的方波或近似方波。 4方式（软件触发单脉冲）和5方式（硬件触发单脉冲）的 OUT输出波形相同， 区别：计数启动的触发信号不同，4方式由写信号启动计 数，5方式由GATE的上升沿启动计数
外部定时的计时单位比内部定时的计时单位要大，一般为 毫秒（ms）级，甚至秒（s）级。
内部定时和外部定时是彼此独立的两个定时系统，各按自 身的规律进行定时操作。
2. 时序配合
内部定时:是由CPU硬件决定的，固定不变。
外部定时:由于外设或被控对象的任务不同，功能各异、是
不固定的。
应以计算机的时序关系（即内部定时）为依 据，来设计外部定时机构，使其既符合计算
4
3
n=4
2
1
0(4)
3
2
1 0(4)
3
2
1
0
n=3
N/2个CLK
0(5) 4 3 2 1 0(5) 4 3 2 1 0(5)
4方式：单次负脉冲输出（软件触发选通）
CLOCK WR
n=4 4 3 2 1
n=4
GATE=1
OUT
0 4 3 2 1
0
N个CLK
5方式：单次负脉冲输出（硬件触发选通）
CLOCK GATE OUT (n=4) 4 3 2 1 0