《微机原理与接口技术》综合实验论文

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可编程8253定时/计数器

的工作原理、使用方法及应用实例

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可编程8253定时/计数器

的工作原理、使用方法及应用实例

【摘要】

可编程的计数器/定时器是为了方便计算机系统的设计和应用而研制的，很容易和系统总线连接。它综合了软件定时和硬件定时的双重优点，定时时间很容易地通过软件设置和改变，定时过程通过硬件实现，当定时时间到时，可输出时间信号，由于计数器/定时器一般具有连续工作的功能，所以可以输出速率波，并具有分频功能。因此它可以满足各种不同的定时和计数要求，在各种计算机系统的设计中得到了广泛的应用。

【关键字】

定时器，计数器，记数初值，软件定时，硬件定时

【引言】

在计算机系统中往往需要一些时钟，以便实现定时控制或延迟控制。如定时扫描，定时中断，定时检测，定时刷新，系统日历时钟以及喇叭发生的声源等。对外部事件进行记录，也是各种微机应用所常用的，因此往往需要一些计数器。而定时功能通常是通过记数来实现的，当计数器的输入脉冲为固定频率的信号时，计数器就有了定时功能，因此一般定时器和计数器融为一体。8253定时/计数器就具有这样的功能。

【工作原理】

实现定时的方法可分为软件定时和硬件定时两种。软件定时就是让机器执行一个程序段，这个程序段本身并没有具体的执行目的，但由于执行每一条指令都需要一定的时间，则执行一个已定的程序段就需要一个固定的时间。软件定时的优点是不需要增加硬件设备，且定时时间改变灵活，只要改变子程序的执行时间

即可。

硬件定时又分为不可编程硬件定时和可编程硬件定时。对不可编程的硬件定时方法，可采用如定时器555外接定时部件构成。这种定时的优点是电路一般比较简单，定时期间不占用CPU资源。可编程的计数器是为了方便计算机系统的设计和应用而研制的，很容易和系统总线连接。

8253的记数初值是决定记数次序的，根据输出信号的不同，计算方法可分为两种情况。

当输出信号为连续的周期波时：假设计数器输入信号CLK的频率为F（CLK），要求OUT端输出信号的频率为F（OUT），则记数初值N的计算公式为：

N=F（CLK）/F（OUT）

当计数器工作在一次性有效的定时方式时：如希望的定时时间为T，则记数初值N的计算公式为： N=F（CLK）*T

【实验内容】

8253A的A0、A1接系统地址总线A0、A1，故8253A 有四个端口地址，。8253A 的片选地址为48H~ 4FH。因此，本实验仪中的8253A四个端口地址为48H、49H、4AH、4BH，分别对应通道0、通道1、通道2和控制字。采用8253A通道0，工作在方式3(方波发生器方式)，输入时钟CLK0 为1MHZ，输出OUTO 要求为1KHZ 的方波，并要求用接在GATE0引脚上的导线是接地("0"电平)或甩空("1"电平)来观察GATE对计数器的控制作用，用示波器观察输出波形。当我们改变记数初值是再观察波形的变化。

【8253功能介绍】

8253是可编程的计数器/定时器,其内部有三个独立的16位计数器/定时器通道,每个计数器通道均可按6种不同的方式工作,并且都可以按二进制或十进制计数。其CLK0～CLK2是计数器0～2的时钟脉冲输入端, GATE0～GATE2是门控脉冲输入端, OUT0～OUT2是输出端及内部结构见下图。

8253引脚分布图

A1 A0:用来选择计数器和控制寄存器

D0-D7:三态数据线，和数据总线相连

GATE0 1 2:门控输入端，对应相同号计数

CS：片选端，低电平有效

WR：写信号输入端，低电平有效

RD：读信号输入端，低电平有效

CLK0 1 2：各计数器时钟信号输入端

OUT0 1 2：相应计数器输入端

当用8253做外部事件计数器时,在CLK端所加的计数脉冲由外部事件产生,这些脉冲的间隔可以不相等。如果要用它做定时器,则CLK端应输入精确的时钟脉冲。这时, 8253所能实现的定时时间决定于计数脉冲的频率和计数器的初值,即定时时间=时钟脉冲周期t c ×预置的计数初值n8253的控制逻辑由5个控制信号WR、CS、A1和A0组成,对应的操作见表1。

8253的工作方式：

方式0 :又称计数结束产生中断工作方式。当程序将工作方式控制字写入控制字寄存器时,计数器的输出端OUT 立即变为低电平。在计数初值写入该计数器后,输出仍将保持为低电平。当门控信号GATE 为高电平时,计数器对输入端CLK的输入脉冲开始作减一计数,当计数器从初值减为0 时,输出端OUT由低电平变为高电平,该输出信号可作为向CPU 发出的中断请求信号。

方式1 :又称可编程单稳态工作方式。功能是在GATE 信号的上升沿作用下,输出端OUT 产生一个负脉冲信号,负脉冲的宽度可由定时器的计数初值和时钟频率编程确定。

方式2 :又称频率发生器工作方式。当程序将工作方式控制字写入控制字寄存器时,计数器的输出端OUT立即变为高电平。在写入计数初值后,计数器对输入时钟CLK计数。在计数过程中OUT 保持不变,直到计数器从初值减为1 时,输出OUT 将变低,再经过一个CLK周期,OUT 恢复为高电平,并按已设定的计数初值重新开始计数。在需要产生某个脉冲信号或将某一个较高频率的脉冲信号分频为较低频率时,可使用8253 的方式2。

方式3 :又称方波发生器工作方式。方式3 的工作类似于方式2 ,不同之处是方式3 的输出OUT是方波。

方式4 :又称软件触发选通工作方式。其功能是在输出OUT 端隔一定时间产生一价目负脉冲。与方式0 不同的是,输出脉冲的宽度是固定的,但产生负脉冲所相隔