第10章 计数器

A1、A0对计数器和控制寄存器寻址 RD 读信号 WR 写信号 CS 片选信号
④ 控制寄存器 主要操作： ⑤主要操作：
往控制寄存器设置控制字 往计数器设置初值 从计数器读取计数值
2.8253的引脚 的引脚
引脚图
3. 8253控制寄存器的格式 控制寄存器的格式
• • • •
编程没有太多严格的顺序规定。 遵守下列两条即可： ① 对计数器设置初值前必须先写控制字。 ② 初值设置时，要符合控制字中的格式规 定(即只写高位还是只写低位等)。
1.计数 定时的功能 计数/定时的功能 计数
•对外部事件发生次数进行计数 对外部事件发生次数进行计数 •计算机系统经常用到定时信号，如DRAM刷新定时 计算机系统经常用到定时信号， 计算机系统经常用到定时信号 刷新定时 计数和计时本质上是相同的， 计数和计时本质上是相同的，它们都是对一个输入脉冲进行 计数，如果输入脉冲的频率一定， 计数，如果输入脉冲的频率一定，那么记录脉冲的个数与所 需的时间是一一对应的关系。 需的时间是一一对应的关系。 例如输入脉冲频率为2MHz，那么计数2×106 ，那么计数 × 例如输入脉冲频率为 计时1秒 计时 秒
控制寄存器 初始值寄存器
CLK
GATE 计数器 计数输出寄存器 状态寄存器 OUT
4.工作原理：对CLK信号进行减 计数 工作原理： 信号进行减1计数 工作原理 信号进行减
首先， 把控制字写入控制寄存器， 首先，CPU把控制字写入控制寄存器，计数初始值写入初值寄存器 把控制字写入控制寄存器 计数从初值开始，每当CLK信号出现一次，计数值减 信号出现一次， 计数从初值开始，每当 信号出现一次 计数值减1 当计数值减到0， 当计数值减到 ，从OUT端输出规定的信号 端输出规定的信号 CLK信号出现时，计数器是否减1，由门控信号 信号出现时，计数器是否减 ，由门控信号GATE控制 信号出现时 控制
•读出命令 读出命令 1）发出锁存命令，使当前计数值锁存在OL中 ）发出锁存命令，使当前计数值锁存在 中 2）读OL，获得当前计数值 ） ， 端口地址为70H、71H、72H，控制 例：设三个计数器的CR/OL端口地址为 设三个计数器的 端口地址为 、 、 ， 寄存器端口地址73H。读出计数器 的当前计数值，放在 中 的当前计数值， 寄存器端口地址 。读出计数器0的当前计数值 放在BX中 MOV AL, 0H OUT 73H, AL IN AL, 70H MOV BL, AL IN AL, 70H MOV BH, AL
模式0的时序图
(2) 模式 模式1—— 可重复触发的单稳态触发器 ①写入控制字后OUT以高电平作为起始状态，GATE 上升沿到来时下一CLK起OUT变低，直到计数到0 ②计数到0，OUT转高，直到下一次触发后第1个CLK 来前。 ③如果计数初值为N，输出OUT产生持续N个CLK的 负脉冲。 ④模式1可以重复触发,一个负脉冲结束后,又来一个门 控上升沿,重复上述过程 ⑤如在输出脉冲期间又来一个门控上升沿,则从下一 CLK起又从初值减1延长 ⑥如在输出脉冲期间又写入新计数值,当前输出不受影 响,除非又来一个门控信号,触发后按新计数初值减1 计数.
计 数 器/ 定 时 器 的 基 本 原 理 图
5.计数器 定时器可以有下面几种工作模式： 计数器/定时器可以有下面几种工作模式 计数器 定时器可以有下面几种工作模式： ①计数结束产生中断 ②可重复触发的单稳态触发器 ③分频器 ④方波发生器 硬件触发选通信号发生器 ⑤硬件触发选通信号发生器 ⑥软件触发选通信号发生器
第十章 计数器和定时器
定时信号的获得： 定时信号的获得： （1）软件方法 ） 使用延时子程序 使用延时子程序 （2）硬件方法 ） 不可编程硬件、计数器/定时器 不可编程硬件、计数器 定时器 各有优缺点
10.1 可编程计时器 计数器 可编程计时器/计数器 计数器8253 一、计数/定时的工作原理 计数 定时的工作原理
三、8253的工作模式 的工作模式 1.工作模式的分类： 工作模式的分类： 工作模式的分类 ①计数结束产生中断 ②可重复触发的单稳态触发器 ③分频器 ④方波发生器 ⑤硬件触发选通信号发生器 硬件触发选通信号发生器 ⑥软件触发选通信号发生器
工作模式决定以下内容： 工作模式决定以下内容： 1）门控信号的影响 ） 高电平允许， 高电平允许，当GATE=0，即使出现 ，即使出现CLK，也不计数 ， ——模式 ，2，3，4 模式0， ， ， 模式 上升沿允许（上升沿触发） 上升沿允许（上升沿触发） ——模式 ，5 模式1， 模式 2）OUT信号的状态 ） 信号的状态 写入控制字后， 写入控制字后， OUT的状态 的状态 计数过程中， 计数过程中， OUT的状态 的状态 计数终了， 计数终了， OUT的状态 的状态 3）计数操作可否重复 ） 不可重复——模式 ，4 模式0， 不可重复 模式 自动重复——模式 ，3 模式2， 自动重复 模式 条件重复——模式 ，5 模式1， 条件重复 模式
4. 8253的编程命令 的编程命令 编程原则： ① 设置初值前必须先写控制字 ② 初值设置要符合控制字中的格式规定 编程命令有两类： ① 读出命令 ② 写入命令 设置控制字命令 设置初始值命令 锁存命令
举例： 举例：
•初始化 初始化
1）写入控制字 ） 2）按控制字要求写入计数初值 ） 计数器初值计算： 计数器初值计算：N=fCLK/fOUT
模式1的时序图：
(3) 模式 模式2——分频器 分频器
模式2特点：
是N分频的计数器 正脉冲为N-1个时钟脉冲宽度 负脉冲为1个时钟脉冲宽度
模式2的时序图 ：
(4) 模式 模式3——方波发生器 方波发生器
模式3特点：
和模式2类似，但输出为方波或基本对称的 矩形波
模式3的时序图 ：
方式3举例： 方式 举例： 举例 例：计数器工作模式3，计数器初值15，时钟脉冲频率为 计数器工作模式 ，计数器初值 ， 2MHz，确定OUT端输出方波的特性。 ，确定 端输出方波的特性。 端输出方波的特性 解：TCLK=1/2MHz=500ns 计数器初值15为奇数，输出分频波高电平宽度 计数器初值 为奇数， 为奇数 TCLK(N+1)/2=4µs µ 输出分频波低电平宽度 TCLK(N-1)/2=3.5µs µ
(5) 模式 模式4——软件触发的选通信号发生器 软件触发的选通信号发生器
模式4特点：
当计数到0时，输出变为低电平，并持续一 个时钟周期变为高电平。
模式4的时序图 ：
方式4举例： 方式 举例： 举例
工作模式4，初始化计数器，使装入计数器10 后 例：计数器0工作模式 ，初始化计数器，使装入计数器 µs后 计数器 工作模式 产生选通信号(设时钟频率 设时钟频率2MHz,8253端口地址为 端口地址为50H~53H)。 产生选通信号 设时钟频率 端口地址为 。 解：n+1=T/ TCLK=10/0.5=20 n=19=13H MOV AL, 18H OUT 53H, AL MOV AL, 13H OUT 50H, AL
二、8253的编程结构 的编程结构 1. 结构
1片8253内部有三个计数器，结构完全相同。 片 内部有三个计数器， 内部有三个计数器 结构完全相同。 每个计数器内部都有一个8位控制寄存器，三个控制寄存器使 每个计数器内部都有一个 位控制寄存器， 位控制寄存器 用相同的端口，在编程结构图中画为一个。 用相同的端口，在编程结构图中画为一个。 8253没有状态寄存器。 没有状态寄存器。 没有状态寄存器 每个计数器的初值寄存器（CR）、输出锁存器（OL）都是16位 每个计数器的初值寄存器（ ）、输出锁存器（ ）都是 位 ）、输出锁存器 的，但它们对应相同的一个8位端口地址，所以16位的 、OL 但它们对应相同的一个 位端口地址，所以 位的CR、 位端口地址 位的 作为两个8位寄存器读写，由控制寄存器控制读写高8位/低8位。 作为两个 位寄存器读写，由控制寄存器控制读写高 位 低 位 位寄存器读写
• ④计数过程中又有新计数值写入,CE停止原 计数，下一个CLK起按新计数值计数. • ⑤启动计数法：在GATE=0时写入初值后, 当GATE由0变为1时启动计数； • 在GATE=1时通过写入初值,启动计数 • ⑥停止计数法： 在计数过程中，当GATE 由1变为0时停止/暂停计数； • 计数器减1到0，自然停止计数； • 写控制字，使某计数器进入复位状态。
控制寄存器——决定工作模式 决定工作模式 控制寄存器 状态寄存器——反应工作状态 状态寄存器 反应工作状态 初值寄存器——计数的初值 初值寄存器 计数的初值 计数输出寄存器——CPU从中读 计数输出寄存器 从中读 当前计数值 计数器——执行计数操作， 执行计数操作， 计数器 执行计数操作 CPU不能访问 不能访问
因此，使用同一个芯片，既能计数，又能计时 计时器/计数器 因此，使用同一个芯片，既能计数，又能计时——计时器 计数器 计时器
2.计数器 定时器的用处： 计数器/定时器的用处 计数器 定时器的用处： ① 作为中断信号 ② 输出精确的定时信号 ③ 作为波特率发生器 ④ 实现延迟
3.组成： 组成： 组成
端口地址为70H、71H、72H，控制 例：设三个计数器的CR/OL端口地址为 设三个计数器的 端口地址为 、 、 ， 寄存器端口地址73H。计数器 ，工作模式 ，CR/OL使用 位， 使用16位 寄存器端口地址 。计数器1，工作模式1， 使用 初值为1234，计数值使用 初值为 ，计数值使用BCD MOV AL, 73H OUT 73H, AL MOV AX, 1234H OUT 71H, AL MOV AL, AH OUT 71H, AL
模式0――计数结束产生中断 ⑴ 模式 计数结束产生中断 能使OUT产生正阶跃信号，常作为中断请求信号。 ①写入控制字后，OUT起始电平为低电平作为初始 状态 ②再写入计数初值n，必须等下一个CLK的下降沿， 初值才送执行部件CE ③门控GATE=1，CE立即开始对CLK下降沿做减1计 数,此时若GATE＝0则停止计数,但门控不影响OUT 电平,所以计数时如有一段时间GATE=0, 则OUT低 电平相应延长。