8253工作原理解析
微机原理 可编程计数器定时器8253及应用
第八章 可编程计数器/定时器8253及应用 8-1 8253工作原理
一、8253的内部结构与引脚信号 二、8253的初始化编程
三、8253的工作方式
四、8253与系统的连接
8-2 8253的应用举例
一、8253定时功能举例 二、8253计数功能举例
1
第八章
定时/计数技术概述
计算机中常用到定时功能，如：动态RAM刷新、
第八章
二、8253的初始化编程
8253的初始化编程按顺序分两步完成：
1、写入控制字
2、写入计数初值
初始化编程的几点说明： 对3个计数通道的初始化编程没有先后顺序
若是16位数，必须用两条OUT指令来完成，且先送低8
位数据，后送高8位数据。 若计数初值为0时，要分成两次写入。0在二进制计数
18
第八章
8253方式3
4、方式3——方波发生器
时序图
计数初值为偶数时的波形
CW=16H WR CR=4 CLK GATE LSB=4
OUT
CRCE 4
CRCE 2
19
CRCE
2 4
CRCE 2 4
CRCE 2 4
4
第八章
8253方式3 计数初值为奇数时的波形
CW=16H WR
LSB=5 CR=5
CLK GATE
OUT CRCE 5 4 CRCE 2 5 CRCE CRCE 4 2 5
2
5
20
第八章
8253方式4
5、方式4——软件触发选通
时序图
CW=18H WR
LSB=2 CR=2
LSB=2 CR=2
CLK GATE OUT CRCE 2 1 CRCE 0 2 1 0 0
实验三 8253计数器原理及分频实验
03H
1
00H
1
1
D2位
1
方式2
计数开
CLK
方式0
1 0
计数开
1
ห้องสมุดไป่ตู้
1
0
0
1
方式2
0
计数关
fX
计数器1计数结束后，同时自动关闭计数器2。读IN2，D2位为1
03H
00H
D2位
关闸门，地址0x03写入0x00 : D3位
0
1
0
方式2
计数关
CLK
方式0
计数开
方式2
计数关
1
1
0
1
0
1 0
0
0
1
0 1
往地址0x03写入0x00，关闸门。 然后锁存计数器2，再读计数器2的计数值，进行频率计算。
③ OUT：输出引脚。当计数到“0”时，OUT 引脚上必然有输出， 输出信号波形取决于工作方式。
8253内部端口的选择及每个通道的读/写操 作的选择如下表所示
RD WR A1 A0 寄存器选择和操作 1 0 0 0 写入计数器 0 1 0 0 1 写入计数器 1 1 0 1 0 写入计数器 2 1 0 1 1 写入控制寄存器 0 1 0 0 读计数器 0 0 1 0 1 读计数器 1 0 1 1 0 读计数器 2 0 1 1 1 无操作（3 态）
0 二进制 1 BCD
▼ 8253的工作方式和输出波形
方 功能
式
输出波形
0 计完最后一个数中断
写入计数值 N 后，经过 N+1 个 CLK 脉冲输出变高
1 硬件再触发单拍脉冲
单拍脉冲的宽度为 N 个 CLK 脉冲
8253的工作原理
8253的工作原理8253是一种计数器/定时器芯片，它通过与计算机的输入输出接口相连接，用来执行各种计数和定时操作。
8253具有三个可独立使用的计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2。
计数器0和计数器1是16位计数器，可以被配置为16位二进制计数器或BCD （二进制编码十进制）计数器。
计数器2是一个8位计数器，只能是二进制计数器。
8253工作的基本原理是通过对计数器寄存器的编程配置，将计数器模式、分频因子和初始计数值设置为期望的值。
然后，8253开始计数，每经过一个时钟周期，计数器的值会递增一次。
当计数器的值和设定的目标值相等时，8253可以产生一个触发信号，可以用来触发中断或产生特定的定时操作。
计数器0和计数器1能够按照不同的计数模式工作。
其中，计数模式0是16位二进制计数器或BCD计数器，计数器值递增或递减，直到计数器达到最大值或最小值时就会重置。
计数模式1是16位计数器，当计数器的值和设定的目标值相等时，计数器会重置为初始值。
计数模式2与计数模式1相似，但在计数器达到目标值时，会产生一个短脉冲。
计数模式3是计数器1和计数器2之间的模式，计数器1会根据计数器2的值进行递增或递减。
计数模式4和模式5分别是软件触发的单脉冲发生器和硬件触发的单脉冲发生器。
除了计数模式之外，8253还提供了可编程的分频器。
分频器可以将输入时钟信号进行分频，从而改变计数器的计数速度。
分频因子可以设置为2、4、8、...、2^16，因此可以根据需要选择合适的分频因子来控制计数速度。
综上所述，8253是一种可编程的计数器/定时器芯片，根据计数模式和分频器配置可以实现各种计数和定时操作。
它通过与计算机接口相连接，可以广泛应用于许多需要计数和定时功能的电子设备和系统中。
微机原理8253
OUT
1、 结构
8位双向三态。用于与CPU交换信息。 • 初始化时，CPU向其写入命令字等， 计数值； • CPU读取计数值。
计数器/ 数据总线 缓冲器
接收来自系统总线 的控制信号，以产 生控制整个芯片工 作的控制信号 计数器 0号 定时器通 道。 由16位的 可预置值 的减法计
读/ 写 逻辑
计数器 1号
数器构成。
初始化时，由CPU 写入控制字以决定 某通道的工作方式。
控制字 寄存器
计数器 2号
端口选择
8253有3个独立的计数器（计数通道），其内部结构完全 相同，如图3.3所示。 图3.3表示计数器由16位计数初值寄存器、减1计数器和当 前计数值锁存器组成。
8253无论作定时器用，还是作计数器用，其内部操 作完全相同，区别只在于前者是由计数脉冲（间隔不一 定相同）进行减1计数，而后者是由周期一定的时钟脉 冲作减1计数。作计数器用时，要求计数的次数可直接 作为计数初值预值到减1计数器；作定时器用时，计数 初值即定时系数应根据要求定时的时间和时钟脉冲周期 进行如下换算才能得到： 定时系数=要求定时的时间/时钟脉冲周期 计数初值与输入时钟（CLK）频率及输出波形（OUT） 频率之间的关系为 Ci＝ CLK／OUT 或 TC=CLK／OUT 利用关系式，可以计算出当给定CLK频率，要求所输出 的波形的频率为某值时的计数初值。
一、基本概念
一、定时/计数 在计算机系统、工业控制领域、乃至日常生活中，都存在定时、计 时和计数问题，尤其是计算机系统中的定时技术特别重要。 1.定时 定时和计时是最常见和最普遍的问题，一天24小时的许晓称为日时 钟。 2.计数 计数使用得更多。 3.定时与计数的关系 计时的本质就是计数，只不过这里的“数”的单位是时间单位。
8253的原理
0
0 1 1
0----选计数器0
1----选计数器1 0----选计数器2 1----无意义
2、计数初值
计数初值n =时钟频率fc/输出频率fout =定时时间Tout/时钟脉冲周期Tc
8253初始化的工作有两个内容：
（1）一是向命令寄存器写入方式命令，以选择计 数器（3个计数器之一），确定工作方式（6种 方式之一），指定计数器计数初值的长度和装 入顺序以及计数值的码制（BCD或二进制码）。 （2）二是向已选定的计数器按方式命令的要求写 入计数初值。
可编程计数器/定时器8253 PIT(Programmable Interval Timer)
8253的主要功能 1、一个芯片上有三个独立的16位计数器通道 2、每个计数器的内部结构相同，可通过编程 手段设置为6种不同的工作方式来进行定时 /计数 3、每个计数器在工作过程中的当前计数值可 被CPU读出
例5：设定时器0、定时器1工作于方式2，外部提供 一个时钟,频率f=2MHZ。要求定时器1每5ms产生 一个脉冲，定时器0每5s产生一个脉冲。 1). 一个定时器的最大定时时间： 65536/（2*106）=0.032768 s=32.768ms 2). 将定时器1的CLK1接2MHZ时钟，计数初值：
4. 软件触发的选通信号发生器
5. 硬件触发的选通信号发生器
5-3 8253应用举例
8253初始化方法: • 控制字 • 计数初值:
已知:CLK 的频率fc与定时的时间t. 计数初值: n= fc t
例1：设8253: fc=1MHZ，最大计数初值：
N= 65536 一个定时器最大定时时间： Tmax = N/fc=65536/ 106 =0.065536s
8253工作原理
（3）方式1：可编程的硬件触发单拍脉冲。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE的上升 沿触发计数，同时OUT变低，直到计数到0 ；遇到GATE的上 升沿时，自动重新计数。
（4）方式2：速率发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE为高计 数；计数到1时， OUT变低，计数到0时， OUT变高，并自动 重新计数。 GATE为低时，禁止计数，直到GATE变高，重新 自动写入计数值计数。一般作为分频器使用。
（7）方式5：硬件触发的选通信号发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE的上升 沿触发计数；计数到0时， OUT为低，经过一个CLK周期 后 变为高。只有遇到GATE的上升沿时，自动重新计数。
（8）8253的工作方式小结。 1）方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个 CLK周期的负脉冲，但方式2连续工作，方式4由软件触发 启动，方式5由硬件触发启动。 2）方式5与方式1的工作过程相同，但输出波形不同，方 式1输出的是宽度为N个CLK脉冲的低电平有效的脉冲（计 数过程中输出为低），而方式5输出的是宽度为一个CLK 脉冲的负脉冲（计数过程中输出为高）。 3）输出端OUT的初始状态。方式0在写入方式字后输出为 低；其余方式，写入控制字后输出均变为高。 4）任一种方式，均是在写入计数初值之后才能开始计数 ，方式0、2、3、4都是在写入计数初值之后开始计数的， 而方式1和方式5需要外部触发启动才开始计数。
（5）方式3：方波速率发生器。
特点：与方式2类似，只是进行减2操作，直到0时， OUT变低 ，并自动重新写入计数值减2操作，直到0时， OUT变高。一 般作为方波发生器使用。
（6）方式4：软件触发的选通信号发生器。
河北专接本微机原理8253工作方式
河北专接本微机原理8253工作方式8253是一种微机原理的专接本技术，主要用于计时和计数应用。
它是由Intel公司设计的，并且被广泛应用于微处理器系统中。
本文将详细介绍8253的工作方式。
8253由3个计数通道组成，每个通道都具有一个16位的计数器寄存器，一个计数器控制寄存器和计数器输出端口。
每个通道都可以执行不同的计数功能，并且可以通过设置对应的控制寄存器来配置。
8253的主要工作模式有3种：方波发生器模式、比率发生器模式和计时器模式。
下面分别介绍这3种模式的工作方式。
1.方波发生器模式方波发生器模式下，计数器工作在一个循环计数的模式下，并产生一个固定频率的方波信号输出。
通过设置计数器控制寄存器，可以配置方波的频率和占空比。
具体的工作流程如下：-设置计数器控制寄存器，确定计数方式为方波发生器模式，并设置计数器的工作频率和占空比。
-启动计数器，计数器开始累加计数。
-当计数器的值达到设定的计数上限时，计数器会自动清零并继续计数。
-每次计数达到上限时，计数器输出端口会产生一次电平翻转，从而产生方波信号。
2.比率发生器模式比率发生器模式下，计数器工作在一个固定的计数上限下，并产生不同的方波信号输出。
通过设置计数器的初始计数值和计数上限，可以实现不同的频率和占空比。
具体的工作流程如下：-设置计数器控制寄存器，确定计数方式为比率发生器模式，并设置计数器的初始计数值和计数上限。
-启动计数器，计数器开始累加计数。
-当计数器的值达到计数上限时，计数器会自动清零，并产生一个电平翻转。
-根据初始计数值和计数上限的设置，可以实现不同频率和占空比的方波信号输出。
3.计时器模式计时器模式下，计数器工作在外部输入时钟的驱动下，并可以测量和记录时间间隔。
具体的工作流程如下：-设置计数器控制寄存器，确定计数方式为计时器模式。
-将外部时钟信号连接到计数器输入端口，计数器开始根据时钟信号进行计数。
-当计数器的值达到计数上限时，计数器会自动清零。
8253的内部结构与工作方式
8253的内部结构与工作方式8253是一种通用计数器/定时器芯片，由Intel公司于1975年研发。
它在计算机系统中主要用于计时、定时和频率发生的应用。
8253的内部结构和工作方式如下：1.内部结构：8253由一个16位计数器和三个16位计数器/分频器组成。
其中，计数器0和计数器2可以用作定时器，计数器1可以用作计数器或分频器。
-计数器0（工作于16位模式）：它可以生成一个周期性的方波信号。
它的输入时钟源可以是外部引脚CLK0或者是计数器2的输出CLK2、计数器0还可以分为两个8位计数器，其下方8位由计数器1的输出加法器控制。
-计数器1（工作于16位模式）：它可以将计数器0的输出值与一个可编程的初始计数值进行相加或相减。
它的输出可以用作计数器或分频器。
-计数器2（工作于8位模式）：它通常用于分频器功能。
它可以接收来自外部引脚CLK2的时钟输入，并将其分频为不同的输出频率。
2.工作方式：- 定时器模式：8253可以工作在三种不同的定时器模式：比率发生器模式（Mode 0）、硬件单触发模式（Mode 1）和软件可编程单脉冲模式（Mode 2）。
在这些模式下，计数器的工作频率和输出信号的脉冲宽度都可以通过编程来设定。
-计数器模式：计数器1可以通过读取或写入操作来读取或设置计数器的值。
当计数器溢出时，可以触发中断。
-分频器模式：计数器2可以工作为一个分频器，将输入时钟分频为指定的输出频率。
在应用方面，8253的工作方式与内部结构密切相关。
通过编程设置不同的计数器模式和计数器值，可以实现各种计时和频率发生的功能。
例如，可以使用8253来测量时间间隔、生成周期性信号、控制器件的定时操作等。
总结起来，8253的内部结构由三个计数器模块组成，分别用于不同的定时和计数功能。
通过设置不同的模式和计数值，可以实现各种计时和频率发生的应用。
8253 原理
8253初始化：使用计数器2；先低 8位后高8位；方式2；二进制计数
写入初值,先写低字节33H，后写高字 节05H。
8253初始化：使用计数器0；只写低 8位；方式3；BCD码计数 写入初值, 只写低字节50H，
2. 8253 工作方式
3个定时器/计数器都有六种工作方式。学习时注 意它们的特点。区分这六种方式的主要标志有三 点： ①输出波形不同;
N=2
高 6 5 2 1 0
方式0计数期间，又写入新的计数初值
二、方式1——可重复触发的单脉冲触发器
CLK
WR
GATE
OUT
3 2 1 0
CW
N=3
工作特点： （1）控制字写入后，OUT端输出高电平。写入初值后并 不开始计数而是等待GATE上升沿的到来。GATE出现上升 沿后在CLK下降沿开始计数，OUT输出低电平，计数到0 时，OUT变高。方式1可产生单拍负脉冲信号，脉冲宽度由 计数初值决定。
clkwrout方式1计数期间又出现gate的上升沿触发clkwrgateout计数结束后再受gate触发out端继续输出相应宽度的负脉冲方式1称为可重复触发的单脉冲触发器clkwrgateout方式1计数期间对计数器又写入新的计数值3在计数期间对计数器又写入新的计数值要等到当前的计数值计满回0且门控gate信号再次出现上升沿后才按新的计数值开始计数
（3）在计数到1之前，如果写入新的计数值，而GATE端 又出现上升沿，则在下一个脉冲到来时，按新的计数值 开始重新计数，且在减为1之前，输出保持高电平。
（4）门控信号GATE为高电平时允许计数。若在计数期 间GATE变为低电平，则计数器停止计数，待GATE恢 复高电平后，计数器按原设定的计数值重新开始计数。
总结8253知识点
总结8253知识点
一、 8253芯片的基本概念
1. 8253的概述
2. 8253的引脚功能
3. 8253的工作方式
4. 8253的应用领域
二、 8253的基本功能和工作原理
1. 8253的三个独立计数器/定时器
2. 8253的工作模式
3. 8253的计数器结构
4. 8253的控制字和状态字
三、 8253的工作模式与控制字
1. 8253的工作模式
（1）8253的方式0
（2）8253的方式1
（3）8253的方式2
2. 8253的控制字
（1）8253的工作模式控制
（2）8253的读/写控制
（3）8253的读/写方式
四、 8253的初始化和应用实例
1. 8253的初始化过程
2. 8253在嵌入式系统中的应用实例
3. 8253在计算机系统中的应用实例
五、 8253的时钟信号和中断
1. 8253的时钟信号
2. 8253的中断信号
3. 8253的中断处理流程
六、 8253的应用开发和调试
1. 8253的应用开发流程
2. 8253的应用调试方法
3. 8253的应用性能优化
综上所述，8253作为一种常见的计时器/计数器芯片，在计算机系统及嵌入式系统中有着广泛的应用。
了解8253的基本概念，掌握8253的基本功能和工作原理，理解8253的工作模式与控制字，熟悉8253的初始化和应用实例，掌握8253的时钟信号和中断，以及熟悉8253的应用开发和调试，都是在相关领域深入研究和应用8253芯片的基础。
希望本文的总结能够为读者对8253芯片有更深入的了解和应用提供一些帮助。
M82C53工作原理
标签：82538253工作原理8253具有3个独立的计数通道，采用减1计数方式。
在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。
当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。
一、8253内部结构8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。
1.数据总线缓冲器数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。
这是8253与CPU之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲存储器构成，是CP U与8253之间交换信息的必经之路。
2.读／写控制读／写控制分别连接系统的IOR#和IOW#，由CPU控制着访问8253的内部通道。
接收CPU送入的读／写控制信号，并完成对芯片内部各功能部件的控制功能，因此，它实际上是8253芯片内部的控制器。
A1A0：端口选择信号，由CPU输入。
8253内部有3个独立的通道和一个控制字寄存器，它们构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读／写操作3对控制字寄存器进行写操作。
这4个端口地址由最低2位地址码A1A0来选择。
如表9.3.1所示。
3.通道选择(1) CS#——片选信号，由CPU输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成。
(2) RD#、WR#——读／写控制命令，由CPU输入，低电平有效。
RD#效时，CPU读取由A1A0所选定的通道内计数器的内容。
WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将方式控制字写入控制字寄存器中。
CPU对8253的读／写操作如表9.3.2所示。
4.计数通道0～2每个计数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。
8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计数。
采用二进制计数时，最大计数值是FFFFH，采用BCD码计数时。
最大计数值是9999。
与此计数器相对应，每个通道内设有一个16位计数值锁存器。
6.4 8253的工作原理
读/写 逻辑
计数器 1
CS
控制字 寄存器 计数器 2
CLK2 GATE2 OUT2
8253内部结构
第6章 基本I/O接口技术
内部数据总线
数据总线 缓冲 器
计数器 0
D7 ~ D0
CLK0 GATE0 OUT0 CLK1 GATE1 OUT1
2.读写控制逻辑
RD WR A0 A1 读/写 逻辑 计数器 1
初值16位 计0初值 位 初值
00×××××× ××××××
初值16位 计 1初值 位 初值
01×××××× ××××××
初值16位 计 2初值 位 初值 当前计数值16位 当前计数值 位
当前计数值16位 当前计数值 位
00×××××× ×××××× 00×××××× ×××××× ×××××× D7～ D0 01×××××× 01×××××× 00×××××× ×××××× ××××××
第6章 基本I/O接口技术
3) 可编程的硬件定时
可编程定时器/计数器是为方便计算机系统的设计和应用 而研制的，定时值及其范围可以很容易地由软件来控制和 而研制的， 改变，能够满足各种不同的定时和计数要求，因此得到了 改变，能够满足各种不同的定时和计数要求， 广泛的应用。 广泛的应用。
第6章 基本I/O接口技术
第6章 基本I/O接口技术
一. 可编程计数器/定时器8253
第6章 基本I/O接口技术 概述 在计算机系统中经常用到定时信号， 在计算机系统中经常用到定时信号，一般定时信号可以由三种方法 获得： 获得： 1) 软件定时 延时子程序，利用循环，通过循环次数及循环体内的指令周期数来 延时子程序，利用循环， 计算定时时间。 计算定时时间。 优点：节省硬件， 优点：节省硬件，实施方便 缺点：占用 时间， 缺点：占用CPU时间，降低 时间 降低CPU效率 效率
8253工作原理解析
8253工作原理解析8253是Intel公司推出的可编程定时/计数器芯片，主要用于微处理器系统的定时和计数功能。
它的工作原理是通过将时钟源与内部寄存器和计数器进行连接，并根据编程输入信号来控制计数和定时过程。
下面，我们将从时钟源、内部寄存器和计数器以及编程输入信号三个方面对8253的工作原理进行解析。
首先，时钟源是8253工作的基础。
该芯片可以接受外部的单脉冲信号作为时钟源，也可以使用芯片内部的时钟发生器来产生时钟信号。
时钟信号是8253芯片的主要驱动信号，它通过时钟输入端进入芯片内部的计数电路。
其次，8253芯片内部包含有3个独立的16位计数器。
这些计数器可以独立地工作，同时具有计数和定时功能。
每个计数器都有一个计数寄存器和一个输出端。
计数寄存器用于存储计数器的初值，并根据计时或计数的要求递减或递增。
输出端用于将计数结果输出给微处理器或其他外部设备。
计数器的计数和定时方式可以通过编程输入信号进行设置和控制。
最后，编程输入信号是8253芯片的控制信号，用于对计数器进行编程。
它可以由微处理器通过编程方式输入，以控制计数器的工作方式。
编程输入信号主要包括计数器选择信号、计数方式信号和计数值信号。
计数器选择信号用于选择要编程的计数器，将编程输入信号应用于对应的计数器。
计数方式信号用于设置计数器的计数方式，可以选择连续计数、单次计数、定时计数等方式。
计数值信号用于设置计数器的初值或定时值，根据计数或定时方式的不同，计数值信号的含义也不同。
总体来说，8253芯片的工作原理是将时钟源与内部寄存器和计数器相连，根据编程输入信号的设置，控制计数器的计数和定时过程。
通过编程方式，可以灵活地配置和控制8253芯片的功能，实现不同的计时和计数需求。
实验八定时器计数器8253实验
8253是Intel公司生产的一款可 编程定时器计数器。
它具有3个独立的16位计数器， 每个计数器都可以独立编程和控
制。
8253的计数器可以用于产生时 间间隔、脉冲信号、PWM（脉
宽调制）等。
8253的工作原理
825ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的每个计数器都有一个预置 值，当计数达到预置值时，计数 器会自动回置并触发一个中断或
实验八：定时器计数器8253实验
contents
目录
• 实验简介 • 8253定时器计数器概述 • 实验步骤与操作 • 实验结果与分析 • 实验总结与思考
01 实验简介
实验目的
掌握8253定时器计 数器的工作原理。
了解定时器在计算机 系统中的应用。
学习如何编程控制 8253定时器计数器。
实验设备
01
微机实验箱
02
8253定时器计数器芯片
03
示波器
04
信号发生器
02 8253定时器计数器概述
定时器计数器的基本概念
定时器计数器是一种用于产生 时间间隔或计数的电子设备。
它通常由石英晶体振荡器驱动， 以提供稳定的计时基准。
定时器计数器广泛应用于计算 机、通信、自动化等领域。
8253的特性和功能
配置8253定时器计数器
设置工作模式
根据实验要求，选择适当的定时/计数 模式，如计数模式、定时模式或门控 模式等。
设置定时/计数初值
启动定时/计数
通过微处理器发送控制信号，启动 8253定时器计数器的定时/计数操作。
根据实验要求，设置适当的定时/计数 初值，以满足实验条件。
启动和观察实验结果
启动实验
加强实践环节
为了更好地理解和掌握相关知识，建议增加更多的实践环节，例 如组织小组讨论、分享经验等。
第8章：定时计数器8253
一、内部结构
8253定时/计数器的工作原理 定时/计数器的核心部件为可预置初值计数器。 预置初值后开始计数，CLK信号每输入一个脉冲， 计数值减1，一直减到0，并且OUT脚同时产定时器 的容量即位数
GATE门控 信号 计数脉冲 CLK 输入
可预置初值计数器
允许 允许 ——
三、设置工作方式和计数值 对8253设置工作方式和设置计数值是连续 进行的。 步骤是：
1、对控制端口写：设置工作方式及计数值格式 2、对计数端口写：计数值低8位（可选） 3、对计数端口写：计数值高8位（可选）
控制字格式：
D7 SC1
D6 SC0
D5 RL1
D4 RL0
D3 M2
OUT 输出
计数初值
说明： 1、每个计数器各有三根I/O线 CLK：时钟信号输入 OUT：计数器输出 GATE：门控信号，用于启动或允许计数器工作
2、通过对控制寄存器写操作，来设置工作方式。 3、有A1A0两条地址线，在PC机中的端口地址是40H~43H。 A1 A0 端口 定义 0 0 40H 0#计数器 0 1 41H 1#计数器 1 0 42H 2#计数器 1 1 43H 控制寄存器
D2 M1
D1 M0
D0 BCD
SC1 SC0 ：选择计数器（0#，1#，2#） M2M1M0：设置工作方式（0~5） RL1 RL0 00 01 10 11 设置计数值格式 当前计数值锁存到输出缓冲器 写 / 读计数值的低8位 写 / 读计数值的高8位 写 / 读计数值的16位(先低8位，后高8位)
每次设置
方式 5
启动点
只设一次
启动方式的比较： 工作方式 方式 0 方式 1 启动方式 软件触发 硬件触发
第7章8253微机原理及应用
(MODE 3) CLOCK
4 3 2 1 0(4) 3 2 1 0(4) 3 2 1 0
OUTPUT
n=4
n=4
n=3
OUTPUT 0(5) 4 3 2 1 0(5) 4 3 2 1 0(5) n=5
OUTPUT n=4
4 3 2 1 0(4) 3 2 1 0
GATE (RESET)
– 选通输入(门控输入)GATE——用于启动或禁止计数器的 操作，以使计数器 和计测对象同步。
• 每个计数器中有四个寄存器；
– ①控制寄存器——初始化时，将控制字寄存器 中的内容写 入该寄存器；
– ②计数初值寄存器——初始化时写入该计数器的初始 值；
– ③减法计数寄存器——计数初值由计数初值寄存器送人减 法计数寄存器，当 计数输入端输入一个计数脉冲时，减法 计数寄存器内容减1，当减到零时，输出 端输出相应信号表 示计数结束。
方式4—软件触发选通（启动计数原理类似于方式0）
• 在这种方式下，当写入控制字后，输出为高（原为高则保持为高，原为 低则变为高）。当写入计数值后立即开始计数（相当于软件启动），当 计数到0后，输出变低，经过一个输入时钟周期，输出又变高，计数器停 止计数。这种方式计数也是一次性的，只有在输入新的计数值后，才能 开始新的计数。
– （4）每个计数器有6种工作方式，可由程序 设置和改变。
– （5）所有的输入输出引脚电平都与TTL电平 兼容。
8253的结构和引脚
• 三个计数器中每一个都有三条信号线；
– 计数输入CLK——用于输入定时基准脉冲或计数脉冲；
– 输出信号OUT——以相应的电平指示计数的完成，或输 出脉冲波形； ·
二、8253在IBM-PC/XT机中的应用
8253的工作原理及应用
8253的工作原理及应用一、工作原理8253是一种常见的计时/计数芯片，它能够完成各种定时和计数功能。
它采用了三个计数器，分别为计数器0、计数器1和计数器2。
每个计数器可以独立工作，同时也可以与其他计数器进行协同工作。
具体的工作原理如下：1.计数器的基本工作原理是将外部时钟信号分频后输出，根据计数器的工作模式，可以输出不同的周期信号。
2.8253有三个计数器，计数器0可以设置工作模式，计数器1和计数器2可以由计数器0通过控制字来选择工作模式。
3.通过控制字可以设置计数器的工作模式，比如设置为定时器工作模式、内部触发工作模式、软件触发工作模式等等。
4.计数器工作的时候，是通过输入控制字来设置计数器的初始值，然后按照设定的模式进行计数，当计数到达设定的值时，会触发相应的事件，例如输出一个脉冲信号或者产生一个中断。
二、应用领域8253芯片在计算机系统中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：1.定时器功能：8253芯片可以实现定时器的功能，通过改变控制字设置的工作模式和初始值，可以产生定时脉冲信号，精确地控制计时间隔。
这在操作系统中非常常见，可以用于定时器中断、延时等。
此外，它还可以用于工业自动化领域中的精确控制和同步任务。
2.计数器功能：8253芯片也可以作为计数器使用。
例如，在测量系统中，可以通过外部输入信号的脉冲数量来进行计数，并配合计时功能实现测量和统计。
3.PWM信号生成：8253芯片可以实现PWM（脉宽调制）信号的生成。
通过改变初始值和周期，可以控制PWM信号的占空比，实现对电机速度、光强等参数的控制。
4.音频处理：8253芯片中的计数器可以用于实现音频处理。
通过设定计数器的频率，可以控制音频信号的采样率，从而实现音频的录制和播放。
5.高速脉冲生成：8253芯片可以产生高速脉冲，用于直流电机控制、步进电机控制等应用场景中。
三、优势与不足8253芯片具有以下几个优点：•多功能性：8253芯片具有丰富的工作模式，可以根据不同的需求灵活地配置和应用。
82538254的基本原理及应用
43210
4
4
2
2
3210
计数值N = 偶数，输出对称的方波
N 2
543210
5+1
5-1
2
2
其它同方式 2
高电平 N = 奇数，
低电平
N+1 2
N-1 2
方式4：软件触发选通
• 写入计数值后输出为高，开始计数
n
y
3 y 写入 1 结束 y
4
5
n
n
写入 门控
1
1
结束 触发
y
n
PC机系统板上的8253
IOR IOW 74LS138
A1 A0 D0 ~ D7 + 5V
8255 PB0
1.19318MHz
0 RD
0 WR
0 CS A1 A0
OUT0 OUT1
D0 ~ D7
8259A的IR0,系统计时 每隔55ms产生一次中断。
• 写入计数值，写到相应的计数器。
• 8253控制寄存器格式
D7
SC1
计数器选择 00:计数器0 01:计数器1 10:计数器2 11:*81 D0 SC0 RW1 RW0 M3 M2 M1 BCD
计数值写入顺序
00:读计数值(锁存) 01:写低8位,高8位为0 10:写高8位,低8位为0 11:先写低8位,后写高8位
• 计数过程中若GATE又出现0-1的脉冲，则重新装入原 始计数值，重新开始计数。
• 若计数中改变计数值，则要下次才会以新数计数。
WR GATE = 1 OUT
8253的工作原理
8253的工作原理
8253是Intel 8253A/8254计时器芯片的型号，它是一种具有计数和计时功能的编程设备。
该芯片可在微处理器系统中生成多种定时信号和测量时间间隔。
8253芯片包含三个16位计数器，分别称为计时/计数器0（Timer/Counter 0）、计数器1（Counter 1）和计数器2（Counter 2）。
每个计数器都可以独立地以不同的计数方式和触发方式工作。
其中，计时/计数器0主要用于系统时钟的计时和分频功能。
它可设置为16位二进制计数或BCD（二进制编码十进制）计数，支持多种工作方式。
通过对计时/计数器0进行适当的编程，可以控制系统的时钟频率以及产生各种定时和计数信号。
计数器1和计数器2主要用于通用计数和脉冲计数应用。
它们可以被编程为16位二进制计数或BCD计数，并具有不同的计数方式和触发方式。
这些计数器可以用于计量时间间隔、频率测量、脉冲生成以及其他计数应用。
8253芯片的工作原理是通过编程设置芯片内部寄存器的值来控制其计数操作。
通过读写芯片地址空间中对应的寄存器，可以配置计数器的计数方式、触发方式、初始计数值等。
应用程序可以通过与8253通信，实现所需的定时和计数功能。
总之，8253芯片是通过编程设置寄存器的值来控制其计数和
计时操作的，它能够为微处理器系统生成多种定时信号和测量时间间隔的功能。
8253的工作方式解析
8253的工作方式1.方式0 计数结束产生中断8253用作计数器时一般工作在方式0。
所谓计数结束产生中断，是指在计数值减到0时，输出端（OUT）产生的输出信号可作为中断申请信号，要求CPU进行相应的处理。
方式0有如下特点：① 当控制字写进控制字寄存器确定了方式0时，计数器的输出（OUT端口）保持低电平，一直保持到计数值减到0。
② 计数初值装入计数器之后，在门控GATE信号为高电平时计数器开始减1计数。
当计数器减到0时输出端OUT才由低变高，此高电平输出一直保持到该计数器装入新的计数值或再次写入方式0控制字为止。
若要使用中断，可以计数到0的输出信号向CPU发出中断请求，申请中断。
③ GATE为计数控制门，方式0的计数过程可由GATE控制暂停，即GATE=1时，允许计数；GATE=0时，停止计数。
GATE 信号的变化不影响输出OUT端口的状态。
④ 计数过程中，可重新装入计数初值。
如果在计数过程中，重新写入某一计数初值，则在写完新计数值后，计数器将从该值重新开始作减1计数。
2.方式1 可编程的单拍负脉冲可编程的单拍负脉冲又称为单稳态输出方式，简称单稳定时。
方式1的特点是：① CPU写入控制字后，计数器输出OUT端为高电平作为起始电平，在写入计数值后计数器并不开始计数（不管此时GATE 是高电平还是低电平），而要由外部门控GATE脉冲上升沿启动，并在上升沿之后的下一个CLK输入脉冲的下降沿开始计数。
② GATE上升沿启动计数的同时，使输出OUT变低，每来一个计数脉冲，计数器作减一计数，直到计数减为 0时，OUT 输出端再变为高电平。
OUT端输出的单拍负脉冲的宽度为计数初值乘以CLK端脉冲周期。
设计数初值为N，则单拍脉冲宽度为N个CLK时钟脉冲周期。
③ 如果在计数器未减到0时，GATE又来一触发脉冲，则由下一个时钟脉冲开始，计数器将从初始值重新作减1计数。
当减至0时，输出端又变为高电平。
这样，使输出脉冲宽度延长。
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（3）方式1：可编程的硬件触发单拍脉冲。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE的上升 沿触发计数，同时OUT变低，直到计数到0 ；遇到GATE的上 升沿时，自动重新计数。
（4）方式2：速率发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE为高计 数；计数到1时， OUT变低，计数到0时， OUT变高，并自动 重新计数。 GATE为低时，禁止计数，直到GATE变高，重新 自动写入计数值计数。一般作为分频器使用。
2、8253的内部结构框图及引脚
8253的内部结构如下图所示，主要由数据总线缓冲器、读/写逻 辑、控制字寄存器及三个独立的、功能相同的计数器组成。
(1) 数据总线缓冲器：三态、双向的8位缓冲器，用于将 8253与系统数据总线连接。CPU执行I/O指令时，缓冲 器发送或接收数据，用以写入8253控制字、装入计数 初值或读出当前计数值。 (2) 读/写逻辑：读/写逻辑电路接受来自系统总线的信号， 然后产生控制整个芯片工作的控制信号。 (3) 控制字寄存器：当A1、A0全为1时，接收并存储来自 数据总线缓冲器的控制字。每个计数器对应1个控制寄 存器，只能写入，不能读出。 (4) 计数器0~2：三个计数器内部结构相同，每个计数器 有一个16位减法计数器，可对二进制数或BCD码进行 计数。某些方式下，一次计数结束可以自动取初值进 行下一次计数。每个计数器都有时钟输入CLK、门控 输入GATE和输出OUT引脚。计数过程、输出信号与 控制字中设定的内容有关。每个计数器的工作方式和 工作过程完全独立。
2．8253的外部引脚 8253芯片是具有24个引脚的双列直插式集成电路芯片，其 引脚分布如图7-2所示。
3．8253的控制字 8253有一个8位的控制字寄存器，其格式如图7-3所示。
4．8253的工作方式 8253共有6种工作方式，各方下的工作状态是不同的 ，输出的波形也不同，其中比较灵活的是门控信号的作 用。由此组成了8253丰富的工作方式、波形。
第8章 可编程接口芯片8253及应用
定时与计数 在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统 处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。定时或计数的工作 实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时 钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间， 这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信 号（周期可以不相等），则此时即为计数。 定时与计数的实现方法 （1）硬件法。设计一套电路用以实现定时与计数，特点是需要花 费一定的硬件设备，而且当电路制成之后，定时值及计数范围不能 改变。 （2）软件法。利用一段延时子程序来实现定时操作，特点是无需 太多的硬件设备，控制比较方便，但在定时期间，CPU不能从事其 他工作，降低了机器的利用率。 （3）软、硬件结合法。即设计一种专门的具有可编程特性的芯片 来控制定时和计数的操作，而这些芯片具有中断控制能力，定时、 计数到时能产生中断请求信号，因而定时期间不影响CPU的正常工 作。
（7）方式5：硬件触发的选通信号发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE的上升 沿触发计数；计数到0时， OUT为低，经过一个CLK周期 后 变为高。只有遇到GATE的上升沿时，自动重新计数。
（8）8253的工作方式小结。 1）方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个 CLK周期的负脉冲，但方式2连续工作，方式4由软件触发 启动，方式5由硬件触发启动。 2）方式5与方式1的工作过程相同，但输出波形不同，方 式1输出的是宽度为N个CLK脉冲的低电平有效的脉冲（计 数过程中输出为低），而方式5输出的是宽度为一个CLK 脉冲的负脉冲（计数过程中输出为高）。 3）输出端OUT的初始状态。方式0在写入方式字后输出为 低；其余方式，写入控制字后输出均变为高。 4）任一种方式，均是在写入计数初值之后才能开始计数 ，方式0、2、3、4都是在写入计数初值之后开始计数的， 而方式1和方式5需要外部触发启动才开始计数。
（1）几条基本原则。 1）控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端 OUT进入初始状态。初始状态对不同的模式来说不一定相同。 2）计数初始值写入之后，要经过一个时钟周期上升沿和一个下降 沿，计数执行部才可以开始进行计数操作，因为第一个下降沿将计 数寄存器的内容送减1计数器。 3）通常，在每个时钟脉冲CLK的上升沿，采样门控信号GATE。 不同的工作方式下，门控信号的触发方式是有具体规定的，即或者 是电平触发，或者是边沿触发，在有的模式中，两种触发方式都是 允许的。其中0、2、3、4是电平触发方式，1、2、3、5是上升沿触 发。 4）在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数，0是计数器所能容纳 的最大初始值。二进制相当于216，用BCD码计数时，相当于104。
（5）方式3：方波速率发生器。
特点：与方式2类似，只是进行减2操作，直到0时， OUT变低 ，并自动重新写入计数值减2操作，直到0时， OUT变高。一 般作为方波发生器使用。
（6）方式4：软件触发的选通信号发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE为高计数，为低停止计 数；不自动重新计数，需要重新将计数值写入计数器后开始计数；计数到0时 ，OUT变为低，经过一个CLK周期 后变为高。不自动重新计数，只有重新软 件写入计数值，同时GATE为高时开始计数。
7.1 定时/计数器芯片Intel8253的工作原理 Intel8253是8086/8088微机系统常用的定时/计数器芯片，它具 有定时与计数两大功能，同类型的定时/计数器芯片还有Intel8254 等，8253是24脚双列直插芯片，用+5V电源供电。
1、8253的一般性能概述
（1）每个8253芯片有3个独立的16位计数器通道。 （2）每个计数器通道都可以按照二进制或二-十进制计数。 （3）每个计数器的计数速率可以高达2MHz。 （4）每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变。 （5）所有的输入、输出电平都与TTL兼容。
（2）方式0：计数结束产生中断。方式0的波形如图7-4所示，当控制字 写入控制字寄存器后，输出OUT就变低，当计数值写入计数器后开始 计数，在整个计数过程中，OUT保持为低，当计数到0后，OUT变高。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变低，GATE为高计 数，为低停止计数；不自动重新计数，需要重新将计数值写 入计数器后开始计数；计数到0时，可利用OUT 产生中断信 号。