微型计算机原理与接口技术第十章

计数器对外有三个重要信号，现说明如下： 计数器对外有三个重要信号，现说明如下： OUT信号 ① OUT信号 CLK信号 ② CLK信号 CLK是一个输入信号，它决定了计数速率。 CLK是一个输入信号，它决定了计数速率。 是一个输入信号 定时器所能实现的定时时间取决于计数脉冲的频率和计数器 的初值， 的初值，即： 定时时间＝时钟脉冲周期* 定时时间＝时钟脉冲周期*预置的计数初值 GATE信号 ① GATE信号 GATE是一个门控输入信号。 GATE是一个门控输入信号。 是一个门控输入信号
5、方式4——软件触发选通 方式4 软件触发选通 软件触发选通方式必须注意以下几点： 软件触发选通方式必须注意以下几点：
图10-9 方式4波形图 10- 方式4
（1）OUT信号 OUT信号 控制字写入后，OUT变高电平 CPU写入计数初 变高电平。 控制字写入后，OUT变高电平。CPU写入计数初 始值后， GATE信号为高电平时开始计数 信号为高电平时开始计数， 始值后，当GATE信号为高电平时开始计数，直到计 数器减到0 OUT输出一个输入时钟宽度的低电平 输出一个输入时钟宽度的低电平， 数器减到0时，OUT输出一个输入时钟宽度的低电平， 然后OUT恢复高电平。 OUT恢复高电平 然后OUT恢复高电平。 GATE信号 （2）GATE信号 GATE＝ 计数器正常工作， GATE＝ 当GATE＝1时，计数器正常工作，当GATE＝0时， 计数器停止减1操作。 计数器停止减1操作。 （3）初始值 计数过程中，CPU可以更改计数初始值 可以更改计数初始值， 计数过程中，CPU可以更改计数初始值，并从 新初始值开始计数。 新初始值开始计数。
2、方式1——可编程单稳触发器 方式1 可编程单稳触发器 可编程单稳触发器方式必须注意以下几点： 可编程单稳触发器方式必须注意以下几点：
图10-6 10-
方式1 方式1波形图
OUT信号 （1）OUT信号 控制字写入后，OUT变高电平，CPU写入计数初始值后， 控制字写入后，OUT变高电平，CPU写入计数初始值后， 变高电平 写入计数初始值后 计数器并不计数，直到GATE信号后OUT变为低电平。 GATE信号后OUT变为低电平 计数器并不计数，直到GATE信号后OUT变为低电平。 直到 计数器减到0 OUT输出才变为高电平 输出才变为高电平。 计数器减到0时，OUT输出才变为高电平。 GATE信号 （2）GATE信号 GATE信号在方式1中起触发信号作用。CPU写入计数值 GATE信号在方式1中起触发信号作用。CPU写入计数值 信号在方式 计数器必须由GATE信号触发才开始计数。允许GATE GATE信号触发才开始计数 GATE信 后，计数器必须由GATE信号触发才开始计数。允许GATE信 号多次触发，计数过程中，外部可发GATE脉冲进行再触发。 GATE脉冲进行再触发 号多次触发，计数过程中，外部可发GATE脉冲进行再触发。 （3）初始值 计数过程中，CPU可改写初始值 但计数过程不受影响， 可改写初始值， 计数过程中，CPU可改写初始值，但计数过程不受影响， 计数将按原来的初始值减到0 GATE信号再次触发后 信号再次触发后， 计数将按原来的初始值减到0，在GATE信号再次触发后，才 会按新的初始值重新开始计数。 会按新的初始值重新开始计数。
2.基本工作原理 2.基本工作原理
图10-1 计数器／定时器的基本原理图 10- 计数器／
1) 控制寄存器 控制寄存器是从数据总线缓冲器中接收控制字， 控制寄存器是从数据总线缓冲器中接收控制字，以确定计 数器的操作方式。 数器的操作方式。 2) 初始值寄存器 用来存放计数器所需要的初始值。 用来存放计数器所需要的初始值。 3) 状态寄存器 提供计数器／定时器当前所处的状态， 提供计数器／定时器当前所处的状态，这些状态有利于了 解计数器／定时器某时刻的内部情况。 解计数器／定时器某时刻的内部情况。 4) 计数输出寄存器 用来存放计数器中的内容，可由CPU读出。 用来存放计数器中的内容，可由CPU读出。 CPU读出 5) 计数器 计数器实际是一个具有减“1”功能的减法器。 计数器实际是一个具有减“ 功能的减法器。 功能的减法器
表10-1 10控制信号 符号
8253的控制信号及作用 8253的控制信号及作用 作 用
端口 选择 信号 读 信 号 写 信 号 片 选 信 号
A 1 和 A0
内部有3个计数器通道 在8253内部有 个计数器通道（0～2）和一个控 内部有 个计数器通道（ ～ ） 制字寄存器。 制字寄存器。当A1A0＝00时，选中计数器通道 ； 时 选中计数器通道0； A1A0＝01时，选中计数器通道 ；A1A0＝10时， 时 选中计数器通道1； 时 选中计数器通道2； 选中计数器通道 ；A1A0＝11时，选中控制字寄 时 存器。 存器。 当RD为低电平时，表示 为低电平时， 为低电平时 表示CPU正在读取所选定的 正在读取所选定的 计数器通道中的内容， 计数器通道中的内容， 为低电平时， 当WR为低电平时，表示 为低电平时 表示CPU正在将计数初值写 正在将计数初值写 入所选中的计数通道中或者将控制字写入控制 字寄存器中。 字寄存器中。 只有CS为低电平的情况下， 才被选中， 只有 为低电平的情况下，8253才被选中，允 为低电平的情况下 才被选中 进行读写操作。 许CPU对8253进行读写操作。 对 进行读写操作
RD
WR
CS
表10-2 10-
8253输入信号与各功能的对应关系 8253输入信号与各功能的对应关系
CS 0 0 0 0 0 0 0
RD 1 1 1 1 0 0 0
WR 0 0 0 0 1 1 1
A1 A0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0
功 能 对计数器0 对计数器0设置计数初值 对计数器1 对计数器1设置计数初值 对计数器2 对计数器2设置计数初值 设置控制字或给一个命令 从计数器0读出计数值 从计数器0 从计数器1 从计数器1读出计数值 从计数器2 从计数器2读出计数值
1.基本功能 以8253芯片为例来说明其基本功能，大致可概括为以下五点： 8253芯片为例来说明其基本功能，大致可概括为以下五点： 芯片为例来说明其基本功能 1）3个计数器：每个8253芯片上有3个独立的16位计数通道。 个计数器：每个8253芯片上有3个独立的16位计数通道。 8253芯片上有 16位计数通道
10.1.2
8253的内部结构及引脚 8253的内部结构及引脚
8253的内部结构及引脚图 图10-2 8253的内部结构及引脚图 10-
(1) 数据总线缓冲器 (2) 读/写逻辑电路 各控制信号及作用见表10各控制信号及作用见表10-1，CPU对8253各寄存器访问时， 10 CPU对8253各寄存器访问时， 各寄存器访问时 控制信号与功能之间的对应关系见表10控制信号与功能之间的对应关系见表10-2 10
第10章 计数器/定时器与模拟量转换 10章 计数器/
可编程定时器／ 10.1 可编程定时器／计数器
实现定时／计数功能的常用方法可归纳为以下三种： 实现定时／计数功能的常用方法可归纳为以下三种： （1）软件定时 （2）纯硬件定时 （3）可编程定时器
10. 可编程计数器／ 10.1.1 可编程计数器／定时器的基本工作原理
(3) 计数器 (4) 控制寄存器
图10-3 8253计数器结构图 10- 8253计数器结构图
10.1.3
8253的控制字 8253的控制字
图10-4 10-
8253的控制字 8253的控制字
1、计数方式的设定 8253有两种计数方式：二进制计数和BCD码计数。 8253有两种计数方式：二进制计数和BCD码计数。选择数制采用控 有两种计数方式 BCD码计数 制字的D0位来设定。 制字的D 位来设定。 2、工作方式的设定 8253有5。 3、读写格式的设定 8253有 种写入计数初值格式或读计数值格式的设定， 8253有4种写入计数初值格式或读计数值格式的设定，选择 读写格式采用控制字的D 位来设定。 读写格式采用控制字的D5、D4位来设定。 4、计数器通道的选择
10. 8253的工作方式 10.1.4 8253的工作方式
1、方式0——计数结束中断方式 方式0 计数结束中断方式 计数结束中断方式必须注意以下几点： 计数结束中断方式必须注意以下几点：
图10-5 10-
方式0 方式0波形图
（1）OUT信号 1 OUT信号 控制字写入后，OUT变低电平 变低电平， 控制字写入后，OUT变低电平，直到计数器减 到0时才变为高电平。OUT输出可以作为计数结束的 时才变为高电平。OUT输出可以作为计数结束的 中断信号。 中断信号。 GATE信号 （2）GATE信号 计数器受GATE信号控制， GATE＝ GATE信号控制 计数器受GATE信号控制，当GATE＝0时，停止 计数器的计数操作； GATE＝ 计数器的计数操作；当GATE＝1时，计数器继续计 数。 （3）初始值 一是每次装入初始值后计数器只计数一遍。 一是每次装入初始值后计数器只计数一遍。 二是计数过程中可重新装入计数初值。 二是计数过程中可重新装入计数初值。 另外，若设置初值为N 则输出信号OUT OUT是在 另外，若设置初值为N，则输出信号OUT是在 N+1个CLK脉冲之后才变高的 脉冲之后才变高的。 N+1个CLK脉冲之后才变高的。
2）2～10MHz的计数频率：每个计数器的计数频率范围为0～ 10MHz的计数频率：每个计数器的计数频率范围为0 的计数频率 2MHz，其改进型8254－2的计数频率 2MHz，其改进型8254－ 8254 范围为0 10MHz。 范围为0～10MHz。 3）2种数制计数：每个计数器都可以按照二进制或十进制计 种数制计数： 数。 4）6种工作方式：每个计数通道都有6种工作方式，可由程序 种工作方式：每个计数通道都有6种工作方式， 设置或改变。 设置或改变。 5）与TTL兼容：所有输入/输出引脚都与TTL兼容。 TTL兼容：所有输入/输出引脚都与TTL兼容。 兼容 TTL兼容