微机原理与接口 第8章1-8253接口芯片
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微型计算机原理及接口技术第8章8253
计数器/定时器的内部结构
8253内部包含三个完全一样的计数器/定时器通道， 每个通道的工作是完全独立的
每个通道包含：
① 一个8位控制字寄存器：由编程设定该通道的工作方式、读 写格式和数制
② 一个16位计数初值寄存器：由程序设定初始计数值，可分 成高8位和低8位两个部分，可作8位寄存器使用
③ 一个计数器执行部件（实际的计数器）：实际上是一个16 位减法计数器，它的起始值是初始寄存器的值，由程序设 定。可分成高8位和低8位两个部分
优点：电路结构简单，价格便宜，通过 改变电阻或电容值，可以在一定的定时 范围内改变定时时间
缺点：电路在硬件已连接好的情况下， 定时时间和范围就不能由程序来控制和 改变，而且定时精度也不高
555定时器外部引脚和内部结构
可编程硬件定时
定时原理：利用可编程定时器/计数器芯 片附加硬件电路实现定时
输出信号的波形由工作方式决定，同时还要受 到GATE引脚上的门控信号控制，它决定是否 允许计数
计数器/定时器的定时功能
当加到CLK引脚上的脉冲为精确的时钟脉 冲，可实现定时的功能。
定时时间决定于计数脉冲的频率和计数 器的初值。
定时时间＝时钟脉冲周期×预置的计数初值
计数器/定时器的计数功能
方式1：可编程单稳态输出方式
写入控制字后OUT初始状态：高电平 门控信号GATE的作用：①高电平或低电平均不起作用；
②只有在GATE发生由低到高的正跳变，输出OUT由高
到低跳变，并开始计数；③在计数过程中，若GATE产 生负跳变，不影响计数；④在计数器回0之前，GATE 又产生由低到高的正跳变，8253又将初始值装入，重 新开始计数，使生成脉冲加宽。 计数过程中OUT状态：保持低电平 计数结束OUT状态：发生由低到高的正跳变。 计数器回0后，是否重新计数：否 应用：用于定时
微机原理-第八章 8253
3 2
3 2 1 0
高电平N个、低电平1个 写入新的初始值，计数重新开始
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
定时器方式5：硬件触发选通信号
方式5
4
3
WR
CLK GATE 4 3 2 1 0 OUT 3 2 1 3 2 1 0
高电平N个、低电平1个 GATE上升沿使计数重新开始
④ ⑥ ② ⑤ ① 计 ③ 数 计 设 计 设 值 硬 数 定 数 定 送 件 结 计 过 工 入 启 束 数 程 作 计 动 初 数方 值 器式
WR CLK
GATE ③ OUT 4 3 2 1 0
写入方式字后，输出高电平 等待GATE上升沿，计数开始
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
2. 定时刷新 • 用于DRAM的刷新，15.6s刷新一次 门控总为高，选择方式2或3 • 1.19318MHz的周期为0.838 s 计数初值为：15.6/0.838≈18 mov al,54h ;计数器1为方式2 ;采用二进制计数，只写低8位计数值 out 43h,al ;写入方式控制字 mov al,18 ;计数初值为18 out 41h,al ;写入计数值
freq
000 方式0 0 二进制 计数器锁存命令 001 方式1 1 十进制 只读写低字节 *10 方式2 只读写高字节 *11 方式3 先读写低字节 100 方式4 后读写高字节 101 方式5
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
方式控制字编程示例 ; 假设8253的计数器0、1、2端口和控制端 口地址：40H～43H ;设置其中计数器0为方式0 ;采用二进制计数，先低后高写入计数值 mov al,30h ;方式控制字：30H＝00 11 000 0B out 43h,al ;写入控制端口：43H
微机原理与接口技术82558253初始化编程原
微机原理与接口技术8255 8253初始化编程原微机原理与接口技术--8255|8253初始化编程原理解析000微机原理与接口技术研究方向：指令数据在计算机中是如何传输的；（1）控制总线（2）地址总线（3）数据总线在计算机中要研究数据是如何传输的，就是知道计算机是如何寻址的(地址译码)、CPU与外设是如何进行数据交互的、CPU中的控制器是如何控制外设进行数据传输的；一、8253芯片74LS138芯片的工作原理：当一个选通端（G1）为高电平，另外选通端G2A、G2B为低电平时，可将地址端（A、B、C）的二进制编码在一个对应的输出端一低电平译出；（1）8253与8086CPU的连接方式注意：z如果8253与8位数据总线的微机相连，只要将A1A0分别与地址总线的最低两位A1A0相连即可。
z如果系统采用的是8086CPU，则数据总线为16位。
CPU在传送数据时，总是将低8位数据送往偶地址端口，将高8位数据送到奇地址端口。
偶地址端口的数据总是通过低8位数据总线送到CPU，奇地址端口的数据总是通过高8位数据总线送到CPU。
当仅具有8位数据总线的存储器或I/O接口芯片与8086的16位数据总线相连时，既可以连到高8位数据总线，也可以接在低8位数据总线上。
在实际设计系统时，常将这些芯片的数据线D7~D0接到系统数据总线的低8位，这样，CPU就要求芯片内部的各个端口为偶地址（地址总线的A0＝0）。
应改用地址总线中的A2A1实现端口选择，即将A2连到8253的A1引脚，而将A1与8253的A0引脚相连。
（如上如所示）例题解析：5．若8253的地址为：04H-07H，要使计数器2工作于方式2，按二进制计数，计数值为02F0H，写出初始化程序。
若要读取通道1的16位计数值，写出其程序。
（1）初始化程序的步骤二、初始化编程步骤和门控信号的功能1．8253的初始化编程步骤接通电源时，8253处于未定义状态，在使用之前，必须用程序把它们初始化为所需的特定模式，这个过程称为初始化编程。
微机原理与应用教学资料第八章 8253
fclk=2MHZ 据题意 TOUT=20s fout=1/20 计数初值N=2×106×20=4×107>65536
∴级联
取N1=5000，N2=8000
控制字 00110101 （35H，通道0）
M/IO A7～A0
若二进制计数
N1=1388H
I/0译码 A1 A2
CS GATE0 GATE1
A1 CLK0 A0 OUT0
2、写入计数初值 A1A0=00，01，10
初值 8位：一条输出指令
16位：两条输出指令 先送低8位初值后送高8位初
值
例：选择0#通道，工作方式3，计数初值2354H，BCD计数方式
8253端口地址为40H～46H
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0
0
1
1
×1
1
1
通道0
|
|
|
先读写低8位，后读写高8位
c) A1、A0：端口选择信号，接8086CPU的A2、A1地址线 若为8088CPU,8位数据线，则接系统的A1、A0（实验用电路）
00：计数器0
01：
1
∴8253需要4个端口地址
10：
2
11：控制器R
电气学院学习部资料库
4
例：8253的基地址为FOH（11110000B）
则：计数器0：FOH；计数器1：F2H；计数器2：F4H；控制寄 存器：F6H
通道1：方式3 方波发生器 通道GATE1由8255A的PA0控制， 当GATE1为高电平，输出方波，扬声器响。
在中断服务程序中控制GATE高电平的时间，软件延时
②控制字设置
通道0：0 0 0 1 0 1 0 1 通道1：0 1 1 1 0 1 1 1 主程序：MOV AL ，00010101B
微机接口PPT8.1 8253
GATE信号的影响 信号的影响
门控信号GATE可以用来控制计数过程，GATE为高电平， 门控信号GATE可以用来控制计数过程，GATE为高电平， GATE可以用来控制计数过程 为高电平 允许计数；GATE为低电平 暂停计数， GATE重新为高电 为低电平， 允许计数；GATE为低电平，暂停计数，当GATE重新为高电 平时又恢复计数。 GATE不影响输出端OUT的电平 不影响输出端OUT的电平。 平时又恢复计数。但GATE不影响输出端OUT的电平。
方式0——计数结束中断 计数结束中断 方式
计数过程
当写入方式0控制字后，计数器输出 当写入方式 控制字后，计数器输出OUT立即变为低 控制字后 立即变为低 电平，并且在计数过程中一直维持低电平。赋初值后， 电平，并且在计数过程中一直维持低电平。赋初值后， CLK第一个下降沿到，计数值装入计数器，随后每一个 第一个下降沿到， 第一个下降沿到 计数值装入计数器， CLK脉冲下降沿到，计数器减 。计数器减到 时，OUT 脉冲下降沿到， 脉冲下降沿到 计数器减1。计数器减到0时 输出变为高电平，并且一直保持到该通道重新装入计数值 输出变为高电平， 或重新设置工作方式为止。 或重新设置工作方式为止。
方式1——可重触发的单稳态触发器 可重触发的单稳态触发器 方式
计数过程
当装入计数初值后OUT输出为高电平， GATE上升沿到， 当装入计数初值后OUT输出为高电平，当GATE上升沿到， OUT输出为高电平 上升沿到 OUT输出为低电平 开始计数；计数结束时，输出变为高电平， 输出为低电平， OUT输出为低电平，开始计数；计数结束时，输出变为高电平， 的负脉冲。 从而产生一个宽度为N个T的负脉冲。
8253与CPU的接口引脚 与 的接口引脚
读信号，输入，低电平有效。 RD ：读信号，输入，低电平有效。用于控制 CPU对8253的读操作，可和 、A0信号配合读确定 的读操作， 对 的读操作 可和A1、 信号配合读确定 的计数器。 的计数器。 A0、A1：地址输入线，用来寻址 内部的4个端 、 ：地址输入线，用来寻址8253内部的 个端 内部的 个计数器和1个控制字寄存器 口，即3个计数器和 个控制字寄存器。与CPU系统 个计数器和 个控制字寄存器。 系统 地址线相连。 地址线相连。
第八章可编程计数器定时器8253 微机原理与接口技术 教学课件(共45张PPT)
1、8位的控制(kò ngzhì) 存放器
2、16位的CR
备注： 一、编程结 构: 1、8位的控 制存放器
2、16位的计 数初值存放器 CR 3、16位的计 数执行部件 CE
4、16位的 输出锁存器
OL
3、16位的CE：减 法(jiǎnfǎ)计数器
4、16位的OL： 锁存CE的内容
注：CR、CE、OL都为16位存放器，也可作8位存放器用
OUT 46H, AL
;1011×110B
;设控制字
/ TCLK
MOV AX, 2000
= FCLK / FOUT OUT 44H, AL
=2MHZ/1KHZ MOV AL, AH
=2000
OUT 44H, AL ;设初值
=7D0H
第二十八页，共45页。
5、方式4－软件触发(chùfā)的选通信号
使其工作于方式(fāngshì)3，计数初值为1234H，计数
按二
进制格式。编写程序将计数值读到BX存放器。
MOV AL,36H ; 0011×110B
MOV AL,00H ;0000 ××××H
OUT 46H,AL ;设控制(kòngzhì)字 MOV AL,34H
OUT 46H,AL ;锁存命令(mìng lìng) IN AL,40H
数过程(guòchéng)，从下一个时钟开始按新初值计数， 初值减为1前OUT一直维持高电平。
③ 软件同步：通过写入初值使计数器同步。
第二十五页，共45页。
4、方式(fāngshì)3－方波发生器
特点(tèdiǎn)：1〕计数 过程 该方式工作过程 (guòchéng)同方式2 ，只是输出脉宽不同 。
( y ì 2、适用场合(chǎng hé)：各种
微机原理及接口技术课件第8章 常用可编程接口芯片
;执行锁存命令
MOV DX,CS+0
;计数器0端口地址
IN AL,DX 内容
;读计数输出锁存器中的低8位
MOV AH,AL
;保护
IN AL,DX 内容
;读计数疏忽锁存器中的高8位
XCHG AH,AL
;AX中是输出锁存命令瞬间，计数执行 单元中的计数值
13
8.2.3 8253的工作方式
8253 的工作方式：
在计数期间CPU又送来新的计数初值，不影响当前计数过程。计数器计数到0， OUT端输出高电平。一直等到下一次GATE信号的触发，才会将新的计数初值装入， 并以新的计数初值开始计数过程，如图8-4(c)所示。8253方式1下三种情况的时序 波形图，如图8-4所示。
18
8.2.3 8253的工作方式
8253方式1时序波形图
接口芯片的地址码经译码后接通芯片的片选端，对读操作而言，怎样使 输入端口的信息由数据总线进入CPU，数据何时读入CPU，这些都由读信号 控制。对于输出接口，当CPU对接口进行输出数据的操作时，发出写信号。 在PC系统中，对I/O接口的操作由IN、OUT指令完成。
3
8.1可编程接口芯片概述
3. 可编程 目前所用的接口芯片大部分是多通道、多功能的。所谓多通道就是指一
0:二进制计数 1:十进制计数
其中：D7 D6用于选择定时器；D5 D4用于确定时间常数的读/写格式；D3 D2用来 设定计数器的工作方式；D0用来设定计数方式。
11
8.2 可编程定时/计数器接口芯片8253
例题8.1 8253控制字写入示例
MOV DX,CS+3
;8253控制寄存器端口地址，设置8253内部寄存
输入
微机原理第8章 8253及其应用
第八章
软件定时: 软件定时 : 就是根据所需要的时间常数来设计一个延 迟子程序, 这样作的优点是节省硬件, 但耗费CPU CPU的 迟子程序 , 这样作的优点是节省硬件 , 但耗费 CPU 的 资源较多, 降低了CPU 效率, 且编写软件略显麻烦, CPU效率 资源较多 , 降低了 CPU 效率 , 且编写软件略显麻烦 , 通常延迟时间较小且重复次数有限的情况下, 通常延迟时间较小且重复次数有限的情况下 , 使用该 方法. 方法. 硬件定时:采用电子器件构成定时或延时电路. 硬件定时:采用电子器件构成定时或延时电路.电路 触发后延时时间的长短由电路中的定时元件的RC RC值 触发后延时时间的长短由电路中的定时元件的 RC 值 RC时间常数 所决定,这种定时方法的缺点是, 时间常数) (RC时间常数)所决定,这种定时方法的缺点是,要 改变定时间隔必须改变电路元件,不灵活. 纯硬件) 改变定时间隔必须改变电路元件,不灵活.(纯硬件) 可编程硬件定时 采用可编程的计数/定时芯片完成. 可编程硬件定时:采用可编程的计数/定时芯片完成. 硬件定时: 可编程的计数 定时值及其可调整范围, 定时值及其可调整范围 , 都可以通过软件编程确定和 改变,功能灵活使用方便. 软硬件结合) 改变,功能灵活使用方便.(软硬件结合) 可编程计数器/定时器 就是这种芯片. 可编程计数器 定时器Intel 8253就是这种芯片. 定时器 就是这种芯片
CLK确定的情况下,一个定时器的最长定时时间= CLK确定的情况下,一个定时器的最长定时时间=?? 确定的情况下 对应的计数初值是?? 对应的计数初值是??
的工作原理 二, 8253的初始化步骤和门控信号的功能 8253的工作原理 8253的初始化步骤和门控信号的功能 1. 初始化步骤: 初始化步骤: (1) 写入控制字; 写入控制字; (2) 按控制字要求写入计数初值. 按控制字要求写入计数初值. 计数初值N 计数初值N=fCLK/fOUT =TOUT/TCLK
微型计算机原理与接口技术第八章课后答案
第八章1. 8253芯片有哪几个计数通道？每个计数通道可工作于哪几种工作方式？这些操作方式的主要特点是什么？答：8253内部包含3个完全相同的计数器/定时器通道，即0～2计数通道，对3个通道的操作完全是独立的。
8253的每个通道都有6种不同的工作方式。
方式0——计数结束中断方式：当对8253的任一个通道写入控制字，并选定工作于方式0时，该通道的输出端OUT立即变为低电平。
要使8253能够进行计数，门控信号GATE 必须为高电平。
经过n十1个脉冲后，计数器减为0，这时OUT引脚由低电平变成高电平。
OUT引脚上的高电平信号，一直保持到对该计数器装入新的计数值，或设置新的工作方式为止。
在计数的过程中，如果GATE变为低电平，则暂停减1计数，计数器保持GATE有效时的值不变，OUT仍为低电平。
待GATE回到高电平后，又继续往下计数。
方式1——可编程单稳态输出方式：当CPU用控制字设定某计数器工作于方式1时，该计数器的输出OUT立即变为高电平。
GATE出现一个上升沿后，在下一个时钟脉冲的下降沿，将n装入计数器的执行部件，同时，输出端OUT由高电平向低电平跳变。
当计数器的值减为零时，输出端OUT产生由低到高的正跳变，在OUT引脚上得到一个n个时钟宽度的负单脉冲。
在计数过程中，若GATE产生负跳变，不会影响计数过程的进行。
但若在计数器回零前，GATE又产生从低到高的正跳变，则8253又将初值n装入计数器执行部件，重新开始计数，其结果会使输出的单脉冲宽度加宽。
方式2——比率发生器：当对某一计数通道写入控制字，选定工作方式2时，OUT端输出高电平。
如果GATE为高电平，则在写入计数值后的下一个时钟脉冲时，将计数值装入执行部件，此后，计数器随着时钟脉冲的输入而递减计数。
当计数值减为1时，OUT端由高电乎变为低电平，待计数器的值减为0时，OUT引脚又回到高电平，即低电平的持续时间等于一个输入时钟周期。
与此同时，还将计数初值重新装入计数器，开始一个新的计数过程，并由此循环计数。
微型计算机原理与接口技术(8)
三、8253的工作方式 8253的工作方式 8253的每个通道都有6种不同的工作方式，下面分别进行介绍。 8253的每个通道都有6种不同的工作方式，下面分别进行介绍。 的每个通道都有 1.方式0--计数结束中断方式(Interrupt 1.方式0--计数结束中断方式(Interrupt on Terminal Count) 方式 计数结束中断方式
2.控制LED的点亮或熄灭 2.控制LED的点亮或熄灭 控制LED 用8253来控制一个LED发光二极管的点亮和熄灭的例子，要求点亮10秒 8253来控制一个LED发光二极管的点亮和熄灭的例子，要求点亮10秒 来控制一个LED发光二极管的点亮和熄灭的例子 10 钟后再让它熄灭10秒钟，并重复上述过程。假设这是一个8086系统， 10秒钟 8086系统 钟后再让它熄灭10秒钟，并重复上述过程。假设这是一个8086系统，8253 的各端口地址为81H 83H、85H和87H。 81H、 的各端口地址为81H、83H、85H和87H。.方式1--可编程单稳态输出方式(Programmable One-short) 方式 可编程单稳态输出方式
3.方式2--比率发生器(Rate 3.方式2--比率发生器(Rate Generator) 方式 比率发生器
4.方式3--方波发生器(Square 4.方式3--方波发生器(Square Wave Generator) 方式 方波发生器
5.方式4--软件触发选通(Software 5.方式4--软件触发选通(Software Triggered Strobe) 方式 软件触发选通
6.方式5--硬件触发选通(Hardware 6.方式5--硬件触发选通(Hardware Triggered Strobe) 方式 硬件触发选通
微机原理第八章接口芯片
二、接口芯片的分类
1）按用途分类 通用接口芯片 74LS373、74LS245、8282、8286 8255A、8251、8253 专用接口芯片 DMA接口芯片8237A 中断接口芯片8259A 2）按数据传输方式分类 并行接口芯片8255A 串行接口芯片8251 3）按控制方式分类 不可编程接口芯片 可编程接口芯片
2．C口置位／复位控制字
例：端口C的PC7输出一个开关量 MOV AL，0FH OUT 83H，AL ；置1(输出高电平) MOV AL，0EH OUT 83H，AL ；复位(输出低电平)
3、两个控制字的差别
工作方式控制字放在程序的开始部分； 按位置位/复位控制字可放在初始化程序以后的任何地方。
8.2 并行I／O接口芯片8255A
一、功能
8255A是一种通用的可编程并行I／O接口芯片。
8255A具有3个带锁存或缓冲的数据端口，可与外 设并行进行数据交换。 用户可用程序来选择多种操作方式，通用性强。 使用灵活，可为CPU与外设之间提供并行I／O通 道。
二、 8255A的内部结构
三、并行接口芯片
CPU芯片本身总是以并行方式接收和发送数据， 因此并行接口是微机系统中最常用的接口之一。实 现并行输入/输出的接口就是并行接口。 1、并行接口的特点： 可以在多根数据线上同时传送以字节或字为单位 的数据。 并行接口（与其相对应的串行接口相比）具有传 输速度快、效率高等优点； 由于所用电缆多，在长距离传输时，电缆的损耗、 成本及相互之间的干扰会成为突出的问题 所以并行接口一般适用于数据传输率较高、而传 输距离较短的场合。
（3）方式2：选通双向传送方式
由CPU输出指令输出一个控制字到8255A的控制寄 存器来选择。
微机原理与接口技术第8章常用可编程接口芯片
➢ 8237A性能 – 含有4个相互独立的通道，每个通道有独立的地址寄存器 和字节数寄存器，而控制寄存器、状态寄存器为4个通道 所共用。 – 每个通道的DMA请求可以分别被允许/禁止。 – 每个通道的DMA请求有不同的优先权，可以通过程序设 置为固定或旋转的方式。 – 通道中地址寄存器的长度为16位，因而一次DMA传送的 最大数据块的长度为64KB。 – 8237有4种工作方式，分别为单字节传送、数据块传送、 请求传送和级连方式。 – 允许用输入信号来结束DMA传送或重新初始化， – 8237可以级连以增加通道数。
以先低字节后高字节的顺序写入。传送过程中，基字节数计 数器的内容不变，当自动重装时，将它的内容重新装入当前 字节数计数器。在写计数初值时应注意，如果要传送N个字 节，初始化编程时，写入字节数寄存器的值应为N-1。该寄 存器内容只能写，不能读。 ➢ 当前字节计数寄存器
用来存放DMA传送的剩余字节数，在每次传送之后， 字节数计数器减1，当它的值由0减到FFFFH时终止计数， 便产生信号，表示字节数传送完毕。它的初始值与基字节数 计数器的内容相同，并且两者由CPU同时在同一端口写入的 。自动重装时，信号使当前字节数计数器的内容重新置为计 数初值。可读可写。
第八章
常用的可编程接口芯片
主要内容
8.1 并行通信与并行接口 8.2 可编程并行通信接口芯片8255A 8.3 串行通信与串行接口 8.4 可编程串行通信接口芯片8251A 8.5 可编程定时/计数器接口芯片8253 8.6 DMA控制器8237A 8.7 小结
2
DMA控制器8237A
14
8237A内部寄存器及读写操作
➢ 屏蔽寄存器 屏蔽寄存器用来禁止或允许通道的DMA请求。屏蔽命令
有两种格式：单通道屏蔽字和多通道综合屏蔽字。
以先低字节后高字节的顺序写入。传送过程中，基字节数计 数器的内容不变，当自动重装时，将它的内容重新装入当前 字节数计数器。在写计数初值时应注意，如果要传送N个字 节，初始化编程时，写入字节数寄存器的值应为N-1。该寄 存器内容只能写，不能读。 ➢ 当前字节计数寄存器
用来存放DMA传送的剩余字节数，在每次传送之后， 字节数计数器减1，当它的值由0减到FFFFH时终止计数， 便产生信号，表示字节数传送完毕。它的初始值与基字节数 计数器的内容相同，并且两者由CPU同时在同一端口写入的 。自动重装时，信号使当前字节数计数器的内容重新置为计 数初值。可读可写。
第八章
常用的可编程接口芯片
主要内容
8.1 并行通信与并行接口 8.2 可编程并行通信接口芯片8255A 8.3 串行通信与串行接口 8.4 可编程串行通信接口芯片8251A 8.5 可编程定时/计数器接口芯片8253 8.6 DMA控制器8237A 8.7 小结
2
DMA控制器8237A
14
8237A内部寄存器及读写操作
➢ 屏蔽寄存器 屏蔽寄存器用来禁止或允许通道的DMA请求。屏蔽命令
有两种格式：单通道屏蔽字和多通道综合屏蔽字。
第八章 常用可编程接口芯片8253
第8章
8.2：可编程计数器/定时器
教学重点
8253的引脚及其与CPU的连接
8253的六种工作方式及控制命令字
8253的编程及在IBM PC系列机上的应用
8.2.0：定时器和计数器
定时控制在微机系统中具有极为重要的作用，计 数是许多过程控制领域常用的功能 它们都是由数字电路中的计数电路构成 ♠ 定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录 高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间 隔 ♠ 计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的 脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获知 外设的某种状态），常又称为计数器
方式0：计数结束中断
① 方式0 WR
② ④ 4
⑤
⑥
CLK
GATE 4 3 2 1 OUT 0
④ ① ⑥② ⑤ 计 数 设 计设 计 值 定 数 定 数 送 结计 过工 入 数 束 作 程 计 初 方 数 值 式 器
方式1：可编程单稳脉冲
④
①
方式1 WR CLK GATE ③ 4 3 2 1 0
②
写入控制字 写入计数初值 读取计数值
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1. 写入方式控制字
D7
D6
D5
D4
D3
D2
工作方式
D1
D0
数制
计数器
读写格式
00 01 10 11
计数器0 00 计数器1 01 计数器2 10 非法 11
000 计数器锁存命令方式0 0 二进制 001 只读写低字节 方式1 1 十进制 010 方式2 只读写高字节 011 方式3 先读写低字节 方式4 100 后读写高字节 方式5 101
8.2：可编程计数器/定时器
教学重点
8253的引脚及其与CPU的连接
8253的六种工作方式及控制命令字
8253的编程及在IBM PC系列机上的应用
8.2.0：定时器和计数器
定时控制在微机系统中具有极为重要的作用，计 数是许多过程控制领域常用的功能 它们都是由数字电路中的计数电路构成 ♠ 定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录 高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时间间 隔 ♠ 计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的 脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而获知 外设的某种状态），常又称为计数器
方式0：计数结束中断
① 方式0 WR
② ④ 4
⑤
⑥
CLK
GATE 4 3 2 1 OUT 0
④ ① ⑥② ⑤ 计 数 设 计设 计 值 定 数 定 数 送 结计 过工 入 数 束 作 程 计 初 方 数 值 式 器
方式1：可编程单稳脉冲
④
①
方式1 WR CLK GATE ③ 4 3 2 1 0
②
写入控制字 写入计数初值 读取计数值
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1. 写入方式控制字
D7
D6
D5
D4
D3
D2
工作方式
D1
D0
数制
计数器
读写格式
00 01 10 11
计数器0 00 计数器1 01 计数器2 10 非法 11
000 计数器锁存命令方式0 0 二进制 001 只读写低字节 方式1 1 十进制 010 方式2 只读写高字节 011 方式3 先读写低字节 方式4 100 后读写高字节 方式5 101
微机原理与接口技术-常用接口电路芯片
图8-4 方式0波形图
其中，LSB = 4表示只写低8位计数值为4。最底 下一行是计数器中的数值。
第八章 常用接口
电路芯片
方式0工作有以下特点。
（1）计数器只计一遍。当计数到0时，并不恢复计数值，不 开始重新计数，且输出保持为高。只有在写入另一个计数 值时，OUT变低，开始新的计数。
（2）8253内部是在CPU写计数值的 信号上升沿，将此值写 入计数器的计数初值寄存器，在 信号上升沿后的下一个 CLK脉冲，才将计数值由计数初值寄存器送至计数器，开 始计数。如果设置计数初值为N，则输出信号OUT是在写 入计数值后经过N+1个CLK脉冲才变高的。这个特点在方 式1、方式2、方式4和方式5时也是同样的。
பைடு நூலகம்.1.2 8253的内部结构
第八章 常用接口 电路芯片
（1）数据总线缓冲器。CPU用输入输出指令对8253进行读 写的所有信息，都是通过这8条总线传送的。
（2）读/写逻辑。8253内部操作的控制部分。
（3）控制字寄存器。在8253初始化编程时，由CPU写入控 制字以决定计数器的工作方式。此寄存器只能写入而不能 读出。
（2）数据读/写格式（D5D4）。 （3）工作方式（D3D2D1）。 （4）数制选择（D0）。8253的每个计数器的计数制（二进
制计数或BCD码计数）由这位决定。
第八章 常用接口 电路芯片
8253有6种不同的工作方式，在不同的工作方式下， 计数器的启动、GATE输入信号的作用和OUT信号的输出 波形都有所不同。首先写入控制字，接着写初值，初始值 写入计数器后，经过一个时钟周期，减法计数器开始工作。
第八章 常用接口 电路芯片
3. 方式2—频率发生器方式 这种方式的功能如同一个N分频计数器，输出
第8章微机原理与接口技术
可以将端口C的高4位和低4位分开使用，分别作为 输入和输出。
端口A和端口B作为选通输入或输出的数据端口时， 端口C的指定位与端口A和端口B配合使用，用作控 制信号或状态信号。
6
8.1.1 8255的组成与接口信号
2.A组和B组控制电路
根据CPU的方式命令字控制8255的工作方式。 根据CPU的命令对端口C的每一位实现按位复位或置
14
8.1.2 8255的工作方式与控制字
例8.1 将8255 C端口的8根I/O线接8只发光二极管的 正极(八个负极均接地)，用按位置位/复位控制字编 写使这8只发光二极管依次亮、灭的程序。设8255的 端口地址为380H～383H。
本程序要使用8255的2个控制字--方式选择字和 按位置位/复位字。这2个控制字都写入8255的控制 字寄存器，由它们的D7位为1或0来区别写入的字是 方式选择字还是置位/复位字。8255的控制字寄存器 的端口地址为383H。方式选择字只写入一次，其后 写入的都是置位/复位字。
位。 A组控制电路控制端口A和端口C的上半部(PC7～
PC4)。 B组控制电路控制端口B和端口C的下半部(PC3～
PC0)。
7
8.1.1 8255的组成与接口信号
4.读/写控制逻辑 控制把CPU的控制命令或输出数据送至相应的端口, 控制把外设的状态信息或输入数据通过相应的端口
送至CPU。
控(制3)字C寄PU存读器取寄某存个数计据数缓器冲的器现传行送值来时的 控制字。 控制字寄存器有3个，都是8位的寄存器， 分别对应于3个计数器。 最高2位确定送入哪个计数器的控制字 寄存器寄存。
PC5
110
PC6
111
PC7
13
8.1.2 8255的工作方式与控制字
端口A和端口B作为选通输入或输出的数据端口时， 端口C的指定位与端口A和端口B配合使用，用作控 制信号或状态信号。
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8.1.1 8255的组成与接口信号
2.A组和B组控制电路
根据CPU的方式命令字控制8255的工作方式。 根据CPU的命令对端口C的每一位实现按位复位或置
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8.1.2 8255的工作方式与控制字
例8.1 将8255 C端口的8根I/O线接8只发光二极管的 正极(八个负极均接地)，用按位置位/复位控制字编 写使这8只发光二极管依次亮、灭的程序。设8255的 端口地址为380H～383H。
本程序要使用8255的2个控制字--方式选择字和 按位置位/复位字。这2个控制字都写入8255的控制 字寄存器，由它们的D7位为1或0来区别写入的字是 方式选择字还是置位/复位字。8255的控制字寄存器 的端口地址为383H。方式选择字只写入一次，其后 写入的都是置位/复位字。
位。 A组控制电路控制端口A和端口C的上半部(PC7～
PC4)。 B组控制电路控制端口B和端口C的下半部(PC3～
PC0)。
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8.1.1 8255的组成与接口信号
4.读/写控制逻辑 控制把CPU的控制命令或输出数据送至相应的端口, 控制把外设的状态信息或输入数据通过相应的端口
送至CPU。
控(制3)字C寄PU存读器取寄某存个数计据数缓器冲的器现传行送值来时的 控制字。 控制字寄存器有3个，都是8位的寄存器， 分别对应于3个计数器。 最高2位确定送入哪个计数器的控制字 寄存器寄存。
PC5
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PC6
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PC7
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8.1.2 8255的工作方式与控制字
最新微机原理第8章8253及其应用PPT课件
一、8253A的内部结构和引脚信号
8253的工作原理
在对8253进行编程时，由CPU向它写控制字，来
选定计数器通道，并规定所选计数器的工作方式。控
制字格式：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCD
00：选择通道0 01：选择通道1 10：选择通道2 11：无效
➢ 初值为奇数时，第一个CLK使计数器减“1”，其后每一 个CLK使计数器减“2”，到“0”后，改变输出状态，同 时重新装入计数值。接着第一个CLK使计数值减“3”， 以后每个CLK使计数值减“2”，直到计数值为“0”，重
三、 8253的工作方式 5. 方式4：软件触发选通（P313）
8253的工作原理
门 控 信 号 GATE 的 控 制 功 能 如 教 材 P310 表 8-2 所 示，由表可知：
方式0，4时：门控信号为电平触发 方式1，5时：门控信号为上升沿触发 方式2，3时：门控信号为电平或上升沿触发
三、 8253的工作方式 （P310） 工作方式决定以下内容：
1）门控信号的影响
➢ 高电平允许:当GATE=0，即使出现CLK，也不 计数 —— 方式0，2，3，4
MOV DX,312H 微机原理与接口 MOV AL,80H OUT DX,AL MOV AL,04H OUT DX,AL ；通道2的方式字及初值 MOV DX,316H MOV AL,10011011B OUT DX,AL MOV DX,314H MOV AL,26H OUT DX,AL
8.2 8253的应用举例 (P315)
微机原理与接口
实际应用例子的解题思路：
确定端口地址—确定计数初值-确定工作方式— 确定电路图——编程（写入控制字、初值）
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8.1 定时/计数器接口 8253/8254
8.1.1 基本概念 8.1.2 可编程定时 计数器芯片 8253 可编程定时/计数器芯片 •芯片 芯片8253的内部结构 芯片 的内部结构 •芯片 芯片8253的引脚功能 芯片 的引脚功能 •8253芯片 定时/计数器 的工作方式 芯片(定时 计数器)的工作方式 芯片 定时 计数器 •芯片 芯片8253的编程控制 芯片 的编程控制 8.1.3 定时 计数接口芯片的应用 定时/计数接口芯片的应用 8.1.4 实验及要求
芯片8253的引脚功能 的引脚功能 芯片
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13
8253
Vcc(+5V) WR RD CS A1 A0 CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 OUT1 GATE1
4 工作方式 (称为方波发生器 工作方式3 称为方波发生器 称为方波发生器)
1) 方式 工作在定时方式。 方式3工作在定时方式。 工作在定时方式 2) 由软件或硬件触发计数器工作。 软件或硬件触发计数器工作。 计数器工作 软件触发： 信号为高电平， 软件触发：在GATE信号为高电平，当写入 信号为高电平 初始值时，启动计数器开始工作。 初始值时，启动计数器开始工作。 硬件触发：当门控信号GATE有上升沿跳变 硬件触发：当门控信号 有 时，启动计数器开始工作。门控 启动计数器开始工作。 信号为低电平时，计数器停止工作。 信号为低电平时，计数器停止工作。 3) 当写入控制字时，初始化 当写入控制字时，初始化OUT信号为高电平。 信号为高电平 信号为高电平。 计数到一半时， 信号输出为低电平 计数到一半时， OUT信号输出为低电平 ； 信号输出为 计数结束时， 信号输出为高电平 计数结束时，OUT信号输出为高电平。同时启 信号输出为高电平。 动计数器循环工作。 动计数器循环工作。
CLK
控制字 初值=3
WR GATE 3 2 1 0 3
OUT
2
1
0
一个时钟宽度 定时器工作方式2波形图
CLK
控 字 制 初 =3 值
WR GATE
OUT 不 足 件 发
1
0
硬 启 计 器 作 件 动 数 工
一 时 宽 个 钟 度
计 器 作 式 形 数 工 方 2波 图
1
1) 2) 3)
4)
5)
工作方式0 称为计数结束方式 称为计数结束方式) 工作方式 (称为计数结束方式 方式0工作在计数方式。 工作在计数方式 方式 工作在计数方式。 软件触发计数器工作 计数器工作。 由软件触发计数器工作。 当写入控制字时，初始化OUT信号为低 信号为低 当写入控制字时，初始化 信号为 电平，当写入初始值时（ 电平，当写入初始值时（如果初始值为两 字节时，在写入第二个字节后）， ），启动计 字节时，在写入第二个字节后），启动计 数器开始工作。 数器开始工作。 当门控信号GATE变为低电平时，计数器 变为低电平时， 当门控信号 变为低电平时 暂停工作，当门控信号GATE变为高电平 暂停工作，当门控信号 变为高电平 计数器继续工作。 时，计数器继续工作。 计数结束时输出OUT信号变为高电平。 信号变为高电平 计数结束时输出 信号变为高电平。
1) 方式 工作在计数方式。 方式1工作在计数方式。 工作在计数方式 2) 由硬件触发计数器工作。 硬件触发计数器工作 计数器工作。 3) 当写入控制字时，初始化OUT信号为高电 信号为高电 当写入控制字时，初始化 信号为 平。当写入计数器初始值时不影响计数器 工作 。 4) 当门控信号 当门控信号GATE有上升延跳变时，启动 有上升延跳变时 计数器开始工作。 计数器开始工作。门控信号的高低电平和 负延跳变均不影响计数器的工作。 负延跳变均不影响计数器的工作。 5) 计数器起始时 计数器起始时OUT信号输出低电平，结束 信号输出低电平 信号输出低电平， 信号输出高电平 时OUT信号输出高电平。 信号输出高电平。
8.1.1 基本概念
一、定时与计数 在微机系统中需要常用到定时信号，如延时控制， 在微机系统中需要常用到定时信号，如延时控制， 定时中断， 刷新， 定时中断，RAM刷新，系统日历时钟，喇叭等， 刷新 系统日历时钟，喇叭等， 这些都是由定时信号来产生的。 这些都是由定时信号来产生的。 定时操作：按照设定的时间间隔， 定时操作：按照设定的时间间隔，连续不断产 生定时信号。 生定时信号。 计数操作：按照设定的计数次数， 计数操作：按照设定的计数次数，等到计数结 束产生计数信号。 束产生计数信号。
CLK
控制字 初值=4
WR GATE 4 3 2 1 3 0 4
OUT
3
2
1
0
定时器工作方式3波形图
CLK
控制字
WR 初值=5 GATE 5 4 3 2 1 0 5
OUT
4
3
2
1
0
硬件启动计数器工作 定时器工作方式3波形图
5 工作方式 (称为软件触发脉冲 工作方式4 称为软件触发脉冲 称为软件触发脉冲) 1) 方式 工作在计数方式。 方式4工作在计数方式。 工作在计数方式 2) 由软件触发计数器工作。 软件触发计数器工作 计数器工作。 3) 当写入控制字时，初始化OUT信号为高 信号为高 当写入控制字时，初始化 信号为 电平，当写入初始值时（ 电平，当写入初始值时（如果初始值为 两字节时，在写入第二个字节后）， ），启 两字节时，在写入第二个字节后），启 动计数器开始工作。 动计数器开始工作。 4) 当门控信号变为低电平时，计数器暂停 当门控信号变为低电平时， 工作，当门控信号变为高电平时， 工作，当门控信号变为高电平时，计数 器继续工作。 器继续工作。 5) 计数结束时 计数结束时OUT信号输出一个时钟宽度 信号输出一个时钟宽度 信号 的负脉冲。 的负脉冲。
8253封装引脚
D7～D0
数据 缓冲器
通道0 计数器
CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1 CLK2 GATE2 OUT2
RD WR A1 A0 CS
读/写 逻辑 控制字 寄存器
通道1 计数器
通道2 计数器
芯片8253的内部结构
计数器内部逻辑
计计计0 控控控控计 计计计计控控计(CR) CRH CRL
8.1.2 可编程定时 计数器芯片 8253 可编程定时/计数器芯片
8253→8254→82801BA • 3个独立的16位定时/计数器（T/C）； 个独立的16位定时/计数器（T/C）； 16位定时 • 每个T/C功能： 每个T/C功能： T/C功能 可按二、十进制计数； 可按二、十进制计数； 种不同的工作方式； 有6种不同的工作方式； 最高频率10MHz (8253为2MHz， 10MHz； 最高频率10MHz；(8253为2MHz， 825382545MHz， 8253-5和8254-5为5MHz， 8254为8MHz，825410MHz， 8254为8MHz，8254-2为10MHz， 82801BA为 82801BA为14.31818MHz) • 有读回状态功能。 有读回状态功能。 • 其I/O端口与 端口与TTL兼容 端口与 兼容
地址线A1A0： ： 地址线 A1 A0 操作 0 0 访问计数器0 访问计数器 0 1 访问计数器1 访问计数器 1 0 访问计数器2 访问计数器 1 1 访问控制字寄存器
8.1.3 8253芯片 定时 计数器 的工作方式 芯片(定时 计数器)的工作方式 芯片 定时/计数器 1 2 3 4 5 6 方式0： 方式 ：称为计数结束方式 方式1： 方式 ：称为可编程单脉冲产生器 方式2： 方式 ：称为频率发生器 方式3： 方式 ：称为方波发生器 方式4： 方式 ：称为软件触发脉冲 方式5： 方式 ：称为硬件触发脉冲
微机接口芯片介绍
• • • • 了解定时器／计数器8253的结构 掌握8253的工作方式以及编程应用 了解并行接口芯片8255A的结构 掌握8255A的工作方式以及编程应用
– 数码管显示 – LED灯驱动
• DAC0832转换芯片
• AD0809转换芯片
基本概念
1）并行接口 ：数据并行传送，效率高、适 并行接口 用近距离数据传输。 2）串行接口 数据是按位进行传输，每一 串行接口： 串行接口 位数据占据一个固定的时间 长度，效率低、适用远距离 数据传输。 作为接口，可以是可编程或是不可编程 可编程： 1） 可编程：通过软件来决定其工作方式 和功能，优点是方便灵活。 2）不可编程：通过硬件决定其工作方式 不可编程： 不可编程 和功能。
区别:计数减 到 输出一信号结束 定时不断产生信号. 输出一信号结束,定时不断产生信号 区别 计数减1到0输出一信号结束 定时不断产生信号 计数减
在计算机中，定时或计数都是以系统的时钟周 在计算机中，定时或计数都是以系统的时钟周 期的整数倍作为定时和计数基本单位。 期的整数倍作为定时和计数基本单位。定时信号通 常可以用软件和硬件两种方法来实现。 常可以用软件和硬件两种方法来实现
减1计计 计(CE)
CEH
CEL
OLH
OLL
输输输控控 控计(OL)
8253芯片是一个 脚的双列直插式 芯片是一个24脚的双列直插式 封装器件。 芯片是一个 脚的双列直插式(DIP)封装器件。 封装器件 ~RD: 读信号，低电平有效 读信号， ~WR: 写信号，低电平有效 写信号， ~CS: 8253片选信号，低电平有效 片选信号， 片选信号 A1A0: 地址线信号 CLKx: 定时/计数器工作时钟 定时 计数器工作时钟 GATEx: 定时 计数器门控信号 定时/计数器门控信号 OUTx: 定时 计数器结果输出 定时/计数器结果输出
二、定时方法(软件定时和硬件定时) 定时方法(软件定时和硬件定时)