第九章定时与计数技术8253
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第九章可编程计数器定时器8253及其应用(精)
一、计数/定时的工作原理
CLK是计数输入信号，计数器对CLK端出现的脉冲个数 进行计数 •CLK端可以输入外部事件 •CLK端可以接入固定频率的时钟信号，从而实现 计时 OUT信号在计数结束时发生变化 •可将OUT作为外部设备的控制信号 •可将OUT作为向CPU申请中断的信号
CPU可以从计数输出寄存器读出当前计数值。 读前，应向控制寄存器发送锁存命令
边界
写入初值
三、8253的编程命令
•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：N=fCLK/fOUT
例：设三个计数器的CR/OL端口地址为70H、71H、72H，控制 寄存器端口地址73H。计数器0，工作模式2，CR/OL仅使用低8 位，初值为100，计数值使用二进制 MOV AL, 14H OUT 73H, AL MOV AL, 64H OUT 70H, AL
例如输入脉冲频率为2MHz，那么计数2106
计时1秒
因此，使用同一个芯片，既能计数，又能计时——计时器/计数器
一、计数/定时的工作原理
组成：
控制寄存器——决定工作模式 状态寄存器——反应工作状态 初值寄存器——计数的初值 计数输出寄存器——CPU从中 读当前计数值 计数器——执行计数操作， CPU不能访问
定时和计数器
对不同信号的计数 定时器
对时钟信号进行计数 周期性 对外部脉冲进行计数 周期性、非周期性
计数器
8253计数/定时器
可编程（工作方式/计数值） 三个独立的计数器通道 对初值进行减一计数 二进制/BCD计数初值 计数对象的最高频率为2MHz
8253定时-计数器
1.3 8253的控制字和工作方式
1.3 8253的控制字和工作方式
方式3
1) 当计数初值N为偶数时，输出端的高低电平持续时间相等，各为N/2个 CLK脉冲周期，当计数初值N为奇数时，输出端的高电平持续时间比 低电平持续时间多一个脉冲周期，即高电平持续（N＋1）/2个脉冲周 期，低电平持续（N－1）/2个脉冲周期。例如N＝5，则输出高电平持 续3个脉冲周期，低电平持续2
1.3 8253的控制字和工作方式
2.8253
可编程定时/计数器8253有两个基本功能，即定时和计 数。除此之外，还可以作为频率发生器、分频器、实时时钟、 单脉冲发生器等。这些功能是通过对8253编程，写入方式 控制字来完成的，8253为每个计数通道提供6种工作方式。
（1）方式0——
0控制
字CW后，计数器输出端OUT立即变成低电平。当写入计数
3) 在计数过程中，可由门控信号GATE控制暂停。当GATE为0时，计 数器暂停计数；当GATE变为1
4) 方式0的OUT信号在计数到0时由低变高，可作为中断请求信号。
1.3 8253的控制字和工作方式
（2）方式1—— 在设定工作方式1和写入计数初值后，OUT输出高电平，
此时并不开始计数。当门控信号GATE变为高电平时，启动计 数，OUT输出变低电平。在整个计数过程中，OUT都维持为 低电平，直到计数到0时，输出变为高电平。因此，输出为一 单脉冲，其低电平的维持时间由装入的计数初值来决定。图所 示为8253工作方式1的时序图。
6）方式5—— 在这种方式下，当写入控制字后，输出端出现高电平 作为初始电平。在写入计数初值后，计数器并不立即开始 计数，而是要由门控脉冲的上升沿来启动计数，这称为硬 件触发。当计数到0时，输出变低电平，又经过一个CLK 脉冲，输出恢复为高电平，这样在输出端得到一个负脉冲 选通信号。计数器停止计数后要等到下次门控脉冲的触发， 才能再进行计数。8253工作方式5的时序如图所示。
《微机原理与接口技术》第九章8253
二、8253的内部结构
数据总线 缓冲器 读／写控 制电路 计数通道
通道控制 寄存器
三、 8253的管脚分配
控制线
数据线 通道选择
通道管脚
四、 8253的编程
8253只有一个控制字，8253的一个方式 控制字只决定一个计数通道的工作模式。 8253 的控制字格式如图所示。共分为 4 部 分，通道选择、计数器读 / 写方式、工作 方式和计数码的选择。
第9章 可编程接口芯片
可编程接口概术 可编程定时／计数器接口芯片8253
可编程接口概术
一个简单的具有输入功能和输出功能的 可编程接口电路如下图，它包括一个输入接口， 其组成主要是八位的三态门；一个输出接口， 其组成主要是八位的锁存器；另外还有八位的 多路转换开关及控制这个开关的寄存器FF。
9. 1 可编程定时／计数器接口芯片8253 一、功能
定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于 并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连 续检测，下面介绍的INTEL8253可编程定时／ 计数器就是可以实现所要求这方面功能。8253 内部有3个独立的16位定时／计数器通道。计 数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时 范围可在1—65535之间改变，每个通道有6种 工作方式，计数频率可高达2MHz以上。
4、方式3——方波发生器 方式2虽然可以作分频电路，但其输出 是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3
5、方式4——软件触发方式 方式4在工作过程中有以下特点：
a、 门控信号GATE为高电平，计数器开始减 1计数，OUT维持高电平； b、 当计数器减到0，输出端OUT变低，再经 过一个 CLK 输入时钟周期， OUT 输出又变 高。
解：1、电路。 需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另一 个产生1KHz信号，选用通道1。工作原理如下，传感 器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道0计数， 当记录10000个事件后，通道0计数器溢出，GATE端输 出高电平，这时通道1开始工作，产生1KHz信号推动喇 叭发音。
第九章_计数(定时)器8253
左旭坤（zxk78@）
1．方式0 (计数结束产生中断)
（1）输出信号OUT的波形： 初始状态为高电平；写入控制字后变为低电平；计数初值减为0时变为高电平 （2）启动计数的条件： 写入计数初值后自动开始 （3）门控信号GATE的功能： GATE为低电平时暂停计数（OUT保持输出低电平）；GATE变回高电平时继 续计数 （4）计数初值的设置（更改）: 如果在计数过程中修改计数值，则写入新计数值的第一个字节时使原先的计 左旭坤（zxk78@） 数停止。写入第二个字节后，开始以新写入的计OV OUT
AL．3BH 43H．AL ；写计数器0控制字
MOV
OUT MOV OUT MOV
AL．50H
40H．AL AL．28H 40H．AL AL．56H
；写计数器0初值
；写计数器1控制字
OUT
MOV OUT
43H，AL
AL．64H 41H．AL
左旭坤（zxk78@）
；写计数器1初值
【例9-2】 按乐谱编写乐曲程序
功能:让计算机按乐谱演奏
左旭坤（zxk78@）
计算机发声原理
8255的PB口地址： 61H
8253的控制口地址： 43H
8253的定时器2地址： 42H
原理：
8255的PB口工作在方式0输出；8253的定时器2工作在方式3 由8255的PB0和PB1控制定时器2启动和扬声器启动 即：PB0=1：定时器2启动； PB1=1：扬声器启动
课后思考： 按照以上四点， 对各组的两种工作方式 进行比较。
左旭坤（zxk78@）
9.3 8253的控制字
8253在使用前要写入控制字，用来规定其工作方式。 3个通道中各有一个控制字寄存器，它们使用同一个口地 址，靠控制字中的D7，D6 2位的编码加以区别。 控制字格式如下 ：
第9章_3 可编程定时计数器8253
OUT
2
1）写入计数值开始计数。周期性计数。 2）N=偶数，正负半周=N/2，N=奇数，正半周=(N+1)/2，负半周=(N-1)/2。 3）计数过程中GATE=0，暂停计数，GATE=1重新计数。 4）计数过程中改变计数值，下一周期按新的计数值计数
9.4 可编程的定时/计数器8253/8254 方式4——软件触发选通
9.4 可编程的定时/计数器8253/8254 8253的引线及内部结构：
D0～D7
CLK0
数据 总线 缓冲
计数器 #0 (CNT0) 计数器 #1 (CNT0) 计数器 #2 (CNT0)Biblioteka GATE0OUT0 CLK1
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND
9.4 可编程的定时/计数器8253/8254 方式5——硬件触发选通
WR GATE 启动计数 CLK CW=16 N=3
OUT
3 GATE OUT 3 2 3
3
2
1
0
0
GATE重复 启动计数
3
2
1
0
GATE
WR 计数中改 变计数值 OUT
CW=16
N=4
N=2 4 3 2 1 0 2 1
GATE
控制字 寄存器
•三个16位计数口： #0：CLK0、OUT0、GATE0 #1：CLK1、OUT1、GATE1 #2：CLK2、OUT2、GATE2
9.4 可编程的定时/计数器8253/8254 8253的口地址及操作：
•片内地址：A0，A1 •片选：CS •数据总线：D0～D7 •读/写信号： RD
D0 ；初始化通道0 D7 ；计数值100
微机原理,第九章(2)8253定时器—计数器应用设计
…
=0
…
CS
§ 9.4 8253的总线接口方法
3. 与IBM PC机的连接
CPU接口 D7 外设接口 D7 RD WR A1 A0
=0
~ D0
IOR IOW A2 A1 AEN A15
~ D0
CLK0 GATE0 OUT0
IBM PC机 系统 总线
Intel 8253
CLK1 GATE1 OUT1
译码 电路
A3 A0
CS
CLK2 GATE2 OUT2
…
=0
xtwang@
…
8253应用举例
xtwang@
§ 9.4 8253的总线接口方法
EG1. 8088最大系统下，8253的地址范围为340H~343H。输 入时钟频率为2M赫兹，实现输出频率为1Hz的方波。画连接图，写 初始化程序和时常数赋值程序。
~ D0
8086 CPU 最小 方式 系统 总线
CLK0 GATE0 OUT0
M/IO A15
=0
A3 A0
译码 电路
CS
CLK2 GATE2 OUT2
图 8086最小方式系统总线与8253的连接框图 xtwang@
…
=0
…
§ 9.4 8253的总线接口方法
2.8086最大工作方式下的8253连接
计数器1： 工作方式2，时常数1012 计数器2： 工作方式1，时常数1000
时常数=1012，工作方式2 输出信号周期：1.102s
产生信号
CLK2 GATE2 CS OUT2
时常数=1000，工作方式1 减1计数，在1000第个周期电平变高，在第1012个周期， 由GATE上升沿触发，电平变低，开始下一轮计数
微机原理与接口技术9章8253
定时器/计数器
• 主要内容
– 定时与计数 – 可编程定时器/计数器接口芯片8253
定时与计数
• 定时技术在微机系统中必不可少
– 微机的工作在标准时钟控制下完成 – 为外设提供实时时钟 – 向外设定时发出控制信号
• 定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示……
– 对外部事件进行计数
定时与计数
• 定时与计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次 计数 – 当计数值为N时，则间隔N＋1个CLK脉冲输出一 个负脉冲（计数一次有效） – 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当 GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计 数 – 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值 重新开始计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触 发脉冲，则会装入计数值，并开始计数 – 在这种方式下，若设置的计数值是N，则在 GATE脉冲后，经过（N＋1）个CLK，OUT端 才输出一个负脉冲 – 在计数过程中修改计数初值，不会影响本次计 数，只有GATE端再次触发时，才按新的计数 值计数
微机原理与接口技术
第九章 8253
第9章计数器定时器8253
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； ③ 要读取计数器的当前值和状态字，必须用
控制字先锁定，才能读取。
9.4 8253/8254的编程命令
编程命令有两类：
① 读出命令； 读计数器计数值 读状态寄存器值（只对8254）
MOV BH, AL
；BX中为计数器0的当前计数值
思考题
• 1 设8253端口地址为200H～203H，使用计数器1， 工作于方式3（方波发生器），二进制计数，计数 初值为3000H，请编写初始化程序。
；方法1，16位计数，先写低8位，后写高8位。根据题目写出 控制字为01110110B(76H)。 MOV DX,203H ；8253控制寄存器 MOV AL,76H ；二进制计数、方式3、先写低8 位、后 写高8位、计数器1 OUT DX,AL ；控制字写入控制字寄存器 MOV DX,201H ；计数器1 MOV AL,00H ；计数初值低8位 OUT DX, AL ；计数初值低8位写入计数器1 MOV AL,30H ；计数初值高8位 OUT DX, AL ；计数初值高8位写入计数器1
9.5 8253/8254的工作模式
有6种工作模式，都遵守的基本规则：
① 控制字写入时，进入初始状态； ② 初值写入后，要经过上升沿和一个下降沿，计数执行部
件才开始计数； ③ 在CLK的上升沿，GATE被采样，对于一给定的工作模
式，GATE的触发方式有具体规定； ④ 在CLK下降沿，计数器作减1计数；
器将按新的初值重新计数。 • OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。
(2) 模式1—— 可编程的单稳态触发器
性质：
• 写入控制字，OUT端为高电平，计数初值装入该 计数器后，在GATE信号的上升沿后的下一个CLK 脉冲的下降沿开始计数，OUT变为低电平。在整 个计数过程中，OUT保持低电平，当计数器减为0 时，OUT变为高电平，输出一个单脉冲，若GATE 信号再由低变高，可再产生一个单脉冲，相当一 个单稳态。
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； ③ 要读取计数器的当前值和状态字，必须用
控制字先锁定，才能读取。
9.4 8253/8254的编程命令
编程命令有两类：
① 读出命令； 读计数器计数值 读状态寄存器值（只对8254）
MOV BH, AL
；BX中为计数器0的当前计数值
思考题
• 1 设8253端口地址为200H～203H，使用计数器1， 工作于方式3（方波发生器），二进制计数，计数 初值为3000H，请编写初始化程序。
；方法1，16位计数，先写低8位，后写高8位。根据题目写出 控制字为01110110B(76H)。 MOV DX,203H ；8253控制寄存器 MOV AL,76H ；二进制计数、方式3、先写低8 位、后 写高8位、计数器1 OUT DX,AL ；控制字写入控制字寄存器 MOV DX,201H ；计数器1 MOV AL,00H ；计数初值低8位 OUT DX, AL ；计数初值低8位写入计数器1 MOV AL,30H ；计数初值高8位 OUT DX, AL ；计数初值高8位写入计数器1
9.5 8253/8254的工作模式
有6种工作模式，都遵守的基本规则：
① 控制字写入时，进入初始状态； ② 初值写入后，要经过上升沿和一个下降沿，计数执行部
件才开始计数； ③ 在CLK的上升沿，GATE被采样，对于一给定的工作模
式，GATE的触发方式有具体规定； ④ 在CLK下降沿，计数器作减1计数；
器将按新的初值重新计数。 • OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。
(2) 模式1—— 可编程的单稳态触发器
性质：
• 写入控制字，OUT端为高电平，计数初值装入该 计数器后，在GATE信号的上升沿后的下一个CLK 脉冲的下降沿开始计数，OUT变为低电平。在整 个计数过程中，OUT保持低电平，当计数器减为0 时，OUT变为高电平，输出一个单脉冲，若GATE 信号再由低变高，可再产生一个单脉冲，相当一 个单稳态。
9_alarm_counter
GATE(高)
OUT
CR CE
4 3 方式0的时序波形
2 1 0
方式0的工作特点
计数器只计一遍而不能自动重复工作(一次性计 数). 输出OUT在写完控制字后(WR的上升沿)变为低 电平，并在写完计数初值后的N+1个CLK脉冲 之后变为高电平。 在计数过程中，若GATE变低,则计数暂停；当 GATE变高后，又接着计数。(图9.5) 在计数过程中，可改变计数值(图9.6)
A1 A0
计数器1 计数器2
注：
1. “控制寄存器(8位)”,“计数初值寄存器 (CR)”可由CPU写入； 2. “输出锁存器(OL)”可由CPU读出.
三. 8253的引脚
引脚图－－－图 9.3 CLK OUT GATE
四.8253的工作方式
1.方式0－－计数到零产生中断请求 WR CW N=4 N+1个 CLK
第九章 计数/定时技术
2003.11
第一节 概述
实现定时的三种方法： 1. 软件定时：由CPU执行指令序列所花费 的时间来构成一定的时间间隔，从而达 到定时的目的。 例如：MOV CX,××××H HERE:LOOP HERE 优点：不需要专门的硬件设备。 缺点：浪费了宝贵的CPU资源。
2.不可编程的硬件定时
2.方式1－－单稳态触发器
WR CLK CW N=2
GATE
OUT 2 1 0 2 1
工作方式
方式2－－－分频器(图9.8) 方式3－－－方波发生器(图9.9) 方式4－－－软件触发选通(图9.10)
方式4可应用于这样一种情况:经端口发送并行 数据，经过一段时间延迟后单稳 态电 路 触发信号
稳态
td 暂稳态
3.可编程计数器/定时器
OUT
CR CE
4 3 方式0的时序波形
2 1 0
方式0的工作特点
计数器只计一遍而不能自动重复工作(一次性计 数). 输出OUT在写完控制字后(WR的上升沿)变为低 电平，并在写完计数初值后的N+1个CLK脉冲 之后变为高电平。 在计数过程中，若GATE变低,则计数暂停；当 GATE变高后，又接着计数。(图9.5) 在计数过程中，可改变计数值(图9.6)
A1 A0
计数器1 计数器2
注：
1. “控制寄存器(8位)”,“计数初值寄存器 (CR)”可由CPU写入； 2. “输出锁存器(OL)”可由CPU读出.
三. 8253的引脚
引脚图－－－图 9.3 CLK OUT GATE
四.8253的工作方式
1.方式0－－计数到零产生中断请求 WR CW N=4 N+1个 CLK
第九章 计数/定时技术
2003.11
第一节 概述
实现定时的三种方法： 1. 软件定时：由CPU执行指令序列所花费 的时间来构成一定的时间间隔，从而达 到定时的目的。 例如：MOV CX,××××H HERE:LOOP HERE 优点：不需要专门的硬件设备。 缺点：浪费了宝贵的CPU资源。
2.不可编程的硬件定时
2.方式1－－单稳态触发器
WR CLK CW N=2
GATE
OUT 2 1 0 2 1
工作方式
方式2－－－分频器(图9.8) 方式3－－－方波发生器(图9.9) 方式4－－－软件触发选通(图9.10)
方式4可应用于这样一种情况:经端口发送并行 数据，经过一段时间延迟后单稳 态电 路 触发信号
稳态
td 暂稳态
3.可编程计数器/定时器
可编程定时器、计数器8253
通道 (计数器)
工作方式
方式选择控制字
计数初值
0
0(计数结束 中断方式)
ModCr0= 00 01, 000 0B
(=10H)
n0=100
1
3(方波发生 器)
ModCr1= 001 11, 011 0B
(=76H)
n1 =
TOUT1 TCLK1
=
fCLK1 fOUT1
=
2.5 *106 1000
= 2500
4、8253的工作方式
8253提供6种工作方式，遵循以下基本原则： （1）控制字写入计数器8253的控制字寄存器，所有的
控制逻辑电路复位，输出端进入初始状态； （2）初始计数值写入后，经过一个CLK脉冲后，才在
输入脉冲的CLK的下降沿，计数器作减1计数。
定时与计数 本质上是一回事：
不管是定时，还是计数，计数器都是对C3——方波发生器
例: 设8253的端口地址是80H~83H。欲使计数器1输出频率为1KHz 的方波, 从CLK1端输入2.5MHz的时钟脉冲. 试编写初始化程序.
8253使用前，需初始化: 先写入工作方式控制字，再写入计数初值: 方式控制字规定某个通道的工作方式。将控制字写入控制寄存器端口.
2
0(计数结束 中断方式)
ModCr2= 010 11, 000 1B
(=B1H)
n2
=
TOUT2 TCLK 2
=
1 TCLK 2
= fCLK2
= 1000
由图9-23(a)， n1 * TCLK1 = TOUT1
其它内容自学
附图：8253的工作方式控制字
控制字——规定某个计数器/通道的工作方式。
微机原理与接口技术_09定时计数器8253应用设计
本教案内容
第9章 定时/计数器8253应用设计 1. 8253的引脚功能及特点 2. 8253的原理结构及工作原理 3. 8253的控制字及工作方式 4. 8253与系统总线的接口方法 5. 8253的应用设计
9.1 8253的引脚功能及特点
图9.1 8253引脚图
Intel公司生产的可编程定时/计数器 8253 采用 24脚的DIP封装，用作分频器、定时信号产生器等。
lll 定时/计数器8253一共有三个独立的计数通道 （也称计数器）：计数器0、计数器1、计数器2。
每个计数通道的内部结构如下图所示，在 每个计数通道中主要包含四个部件：计数寄存 器 CR(Count Register,16 位 ) 、 计 数 工 作 单 元 CE(Counting Element,16 位 ) 、 输 出 锁 存 器 OL(Output Latch, 16 位 ) 、 控 制 字 寄 存 器 (Control Word Register,8位)。 每个计数通道有 三个输入输出信 号：时钟（计数 脉冲）CLKx（输 入）、控制信号 GATEx（输入）、 输出信号OUTx （输出）。
方式1具有下列一些特点： 在臵控制字或时常数后， OUT 端仍输出高电平 ； 在 GATE 端输入有效的触发信号（上升沿），并 经过一个CLK脉冲，OUT变为低电平，作为单脉冲 的开始，同时将CR读入CE，并开始“减1”计数； 当 CE计数到 0时， OUT端变为高电平，表示本次 单脉冲形成结束； 当计数通道的时常数为 N 时，硬件触发所产生 的单脉冲（低电平）的宽度为 N 个计数时钟周期 ；
方式控制字的M1M2M3位（M2M1M0）用于设定计数 通道的工作方式: M2M1M0 0 0 0 0 0 1 ×1 0 ×1 1 1 0 0 1 0 1 含 义 方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5
第9章 定时/计数器8253应用设计 1. 8253的引脚功能及特点 2. 8253的原理结构及工作原理 3. 8253的控制字及工作方式 4. 8253与系统总线的接口方法 5. 8253的应用设计
9.1 8253的引脚功能及特点
图9.1 8253引脚图
Intel公司生产的可编程定时/计数器 8253 采用 24脚的DIP封装，用作分频器、定时信号产生器等。
lll 定时/计数器8253一共有三个独立的计数通道 （也称计数器）：计数器0、计数器1、计数器2。
每个计数通道的内部结构如下图所示，在 每个计数通道中主要包含四个部件：计数寄存 器 CR(Count Register,16 位 ) 、 计 数 工 作 单 元 CE(Counting Element,16 位 ) 、 输 出 锁 存 器 OL(Output Latch, 16 位 ) 、 控 制 字 寄 存 器 (Control Word Register,8位)。 每个计数通道有 三个输入输出信 号：时钟（计数 脉冲）CLKx（输 入）、控制信号 GATEx（输入）、 输出信号OUTx （输出）。
方式1具有下列一些特点： 在臵控制字或时常数后， OUT 端仍输出高电平 ； 在 GATE 端输入有效的触发信号（上升沿），并 经过一个CLK脉冲，OUT变为低电平，作为单脉冲 的开始，同时将CR读入CE，并开始“减1”计数； 当 CE计数到 0时， OUT端变为高电平，表示本次 单脉冲形成结束； 当计数通道的时常数为 N 时，硬件触发所产生 的单脉冲（低电平）的宽度为 N 个计数时钟周期 ；
方式控制字的M1M2M3位（M2M1M0）用于设定计数 通道的工作方式: M2M1M0 0 0 0 0 0 1 ×1 0 ×1 1 1 0 0 1 0 1 含 义 方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5
可编程定时-计数器8253
接口技术
•8086/8088中断响应周期时，CPU的INTA引脚的 正确功能是—————— A.输出一个负脉冲,CPU从D7~D0读入中断类型码 B.输出两个负脉冲，在第二个负脉冲期间，CPU 从A7~A0读入中断类型码 C.输出两个负脉冲，在第二个负脉冲期间，CPU 从D7~D0读入中断类型码
D.输出一个负脉冲，CPU从A7~A0读入中断类型 码
接口技术
7.1.4 中断嵌套 当CPU执行优先级较低的中断服务程序时，允许响 应比它优先级高的中断源请求中断，而挂起正在处 理的中断。 （1）屏蔽同级和较低级中断请求。 （2）在保护现场、屏蔽同级和较低级中断完成后， 用STI指令来开中断。 （3）中断服务程序结束后，恢复现场前，用CLI指 令来关中断，然后才能恢复现场。 （4）恢复现场后，CPU应该重新开放中断，以便允 许任何其它等待着的中断请求有可能被CPU响应。
CNT2：标准定时，定时时间为1S。
8253
D7～D0
系
A1
统 总
A0 IOR
IOW
线
A2～A15
地址 译码器
D7～D0
CLK OUT
2 2
A1 A0
CLK 1 OUT 1
RD WR
CLK 0
OUT 0 CS GATE 1
GATE 2 GATE 3
送8259的IR 2端 2.5MHz 1kHz方波 外部事件
接口技术
计数结束时，输出一个时钟周期的负脉冲；
计数中写入新初值，待GATE信号重新启动之后 才置入计数器使用。
WR
CLK
GATE OUT
CW N=4
4 32 1 0 图7.19 方式5 的波形
接口技术
例7.5 IBM PC/XT主机板上有一片8253用作计 数/定时电路，各计数器及控制寄存器所占地 址及工作情况如下：
8253(8254的使用说明讲义)
第9章 计数器和定时器电路Intel 8253/8254-PIT在控制系统中，常常要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制，如定时中断、定时检测、定时扫描等，也往往要求有计数器能对外部事件计数。
要实现定时或延时控制，有三种主要方法：软件定时、不可编程的硬件定时、可编程的硬件定时器。
软件定时——即让计算机执行一个程序段，这个程序段本身没有具体的执行目的，但由于执行每条指令都需要时间，则执行一个程序段就需要一个固定的时间。
通过正确地挑选指令和安排循环次数很容易实现软件定时，但软件定时占用了CPU的时间，降低了CPU的利用率。
不可编程的硬件定时可以采用小规模集成电路器件如555，外接定时部件——电阻和电容构成。
这样的定时电路简单，而且利用改变电阻和电容，可以使定时在一定的范围内改变。
但是，这种定时电路在硬件连接好以后，定时值及定时范围不能由程序(软件)来控制和改变，由此就生产了可编程的定时器电路。
可编程定时器电路的定时值及其范围，可以很容易地由软件来确定和改变。
所以，功能较强，使用灵活。
本章就介绍这种定时器电路。
§9.1 概述Intel系列的计数器/定时器电路为可编程序间隔定时器PIT(Programmable Interval Timer)，型号为8253，改进型为8254。
Intel 8253具有3个独立的16位计数器通道，使用单一5V电源，它是24个引脚的双列直插式器件。
9.1.1 8253-PIT的主要功能Intel 8253-PIT具有以下主要功能：(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高达2MHz。
（82C54-2计数频率可达到10MHz）；(4) 每个通道有6种工作方式，可由程序设置和改变；(5) 所有的输入输出都与TTL兼容。
9.1.2 8253-PIT的内部结构8253的内部结构如图9-1所示。
定时器-计数器8253
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1.2 8253的结构及其外部引脚
8253具有3个功能相同的16位减法计数器CNT0、CNT1和CNT2，可 进行二进制或8421 BCD码计数或定时操作。工作方式和计数常数可 由软件编程来设定，可以方便地与PC总线连接，外部引脚如图1-26 （a）所示，其内部结构如图1-26（b）所示，每个计数器有3个引脚： CLK为时钟输入端，作为定时或计数方式时的减1计数脉冲输入端， 当CLK输入为恒定周期的时钟信号时，则主要作为定时器用（定时器 是一种特殊的计数器），若CLK用于工业控制或实验中脉冲信号输入， 则一般来说，CLK的无固定的时钟周期只能看成计数器；OUT为计数 器输出端，当计数器减到0时，根据所置的工作方式输出相应的信号； GATE为门控端，用于启动或禁止计数器操作。控制字寄存器用来寄 存工作方式控制字，只能写入不能读出。
定时器/计数器8253
1.1 定时器/计数器概述
通常有3种方法来实现定时或计数：软件法、硬件法以及可 编程的硬件定时/计数法。
（1）软件实现。 （2）简单硬件实现。 （3）利用可编程定时器/计数器。由于它的定时值及计数范 围可以由软件来设定改变，因此，可以脱离CPU独立定时/计数。 它不占用CPU大量时间，所以使用方便，且功能强大。
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图1-26 8253外部引脚和内部结构
1.3 8253的控制字和编程命令
1.8253的控制字 8253每个计数器的工作方式和计数值都必须由CPU通过输出指 令来设定。对8253的初始化要求是： （1）通过8253的控制端口向控制寄存器写入相应通道的控制 字，一般情况下，应指定通道的工作方式（6种工作方式之一）、 通道计数器的读/写方式（是读/写高/低8位数据，还是16位数据） 和通道计数器/定时器所采用的计数制（BCD/二进制）。 （2）通过8253的通道端口向相应的通道计数器写入计数初始 值。如果在控制字中已经确立为16位的控制方式，则应分两次对 通道端口进行写操作，先写入初始值的低8位，再写入初始值的高 8位。
1.2 8253的结构及其外部引脚
8253具有3个功能相同的16位减法计数器CNT0、CNT1和CNT2，可 进行二进制或8421 BCD码计数或定时操作。工作方式和计数常数可 由软件编程来设定，可以方便地与PC总线连接，外部引脚如图1-26 （a）所示，其内部结构如图1-26（b）所示，每个计数器有3个引脚： CLK为时钟输入端，作为定时或计数方式时的减1计数脉冲输入端， 当CLK输入为恒定周期的时钟信号时，则主要作为定时器用（定时器 是一种特殊的计数器），若CLK用于工业控制或实验中脉冲信号输入， 则一般来说，CLK的无固定的时钟周期只能看成计数器；OUT为计数 器输出端，当计数器减到0时，根据所置的工作方式输出相应的信号； GATE为门控端，用于启动或禁止计数器操作。控制字寄存器用来寄 存工作方式控制字，只能写入不能读出。
定时器/计数器8253
1.1 定时器/计数器概述
通常有3种方法来实现定时或计数：软件法、硬件法以及可 编程的硬件定时/计数法。
（1）软件实现。 （2）简单硬件实现。 （3）利用可编程定时器/计数器。由于它的定时值及计数范 围可以由软件来设定改变，因此，可以脱离CPU独立定时/计数。 它不占用CPU大量时间，所以使用方便，且功能强大。
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图1-26 8253外部引脚和内部结构
1.3 8253的控制字和编程命令
1.8253的控制字 8253每个计数器的工作方式和计数值都必须由CPU通过输出指 令来设定。对8253的初始化要求是： （1）通过8253的控制端口向控制寄存器写入相应通道的控制 字，一般情况下，应指定通道的工作方式（6种工作方式之一）、 通道计数器的读/写方式（是读/写高/低8位数据，还是16位数据） 和通道计数器/定时器所采用的计数制（BCD/二进制）。 （2）通过8253的通道端口向相应的通道计数器写入计数初始 值。如果在控制字中已经确立为16位的控制方式，则应分两次对 通道端口进行写操作，先写入初始值的低8位，再写入初始值的高 8位。
微机原理与接口技术第九章8253
功 能 向CNT 0写入计数初值 读取CNT 0的当前计数值 向CNT 1写入计数初值
0
0 0 0 0
1
0 1 0 1
0
1 0 1 0
0 1
1 0 1 0 1 1 1 1
读取CNT 1的当前计数值
向CNT 2写入计数初值 读取CNT 2的当前计数值 写入控制字
0
1
1
×
1
×
× ×
× ×
数据引脚D7 ~ D0呈高阻
N为奇数，CR内容先减1，再装入CE中， 其他同前(近似方波)
35
（6）工作方式3—方波发生器
CW=16h WR LSB=4
CLK GATE
OUT CE
N
N
N
4
2
4
2
4
2
4
2
4
2
36
（6）工作方式3—方波发生器
CW=16 WR LSB=5
CLK
GATE OUT CE
N
N
N
5
4
2
4
2
5
4
2
4
2
37
65536×55ms = 3600s
计数器1
18÷1.19MHz = 15.08μs
计数器2
1.19MHz÷1331 = 896Hz，驱动后送给扬声器
47
8253端口地址为40H ~ 43H
MOV OUT MOV OUT OUT MOV OUT MOV OUT AL，00110110B ；计数器0初始化 43H，AL ；双字节读写，方式3，二进制 AL，0 40H，AL ；写入低字节 40H，AL ；写入高字节 AL，01010100B ；计数器1初始化 43H，AL ；只读写低字节,方式2,二进制 AL，18 41H，AL ；写入低字节
1 定时、计数器8253
1、方式0：计数结束产生中断 采用方式0时，计数器在减到0时使输出端OUT 变为高电平，以向CPU发出中断申请，其工作 波形如下图所示。
当写入控制字后，计数器的输出OUT变成低电平， 若门控信号GATE为高电平，计数器开始减1计数并 且维持OUT为低电平，当计数器减到0时，输出端 OUT变成高电平，并且一直保持到重新装入初值或 复位时为止。 门控信号GATE可以暂停计数，当GATE ＝0时，计数停止，GATE恢复为高电平后，继续计 数。所以，如果在计数过程中，有一段时间GATE变 为低电平，那么，输出端OUT的低电平持续时间会 因此而延长相应的长度。 在计数过程中可以改变计数值，若是8位数，在写 入新的计数值后立即按新值重新开始计数，若是16 位数，写入第一个字节后计数停止，写入第二个字 节后立即按新值重新计数。
计数过程受门控信号GATE的控制，GATE为低电平时 暂停计数，由低电平恢复为高电平后的第一个时钟 下降沿从初值开始重新计数。在计数过程中改变初 值，对正在进行的计数过程没有影响，但计数到1， OUT变低一个CLK周期后，计数器将按新的计数值重 新开始计数。
4、方式3:方波发生器
采用方式3时，OUT端输出连续方波，若计数值N为偶 数，则输出对称方波，前N/2个脉冲期间为高电平， 后N/2个脉冲期间为低电平；若N为奇数，则前（N＋ 1）/2个脉冲期间为高电平，后（N－1）/2个脉冲期 间为低电平。除输出波形不同外，方式3的其它情况 均同方式2。下图为方式3的工作波形图。
（2）与外设的接口引脚：
CLK0～2：计数器0、1、2的外部计数时钟输入端。 GATE0～2：计数器0、1、2的门控信号输入端。门 控信号用来禁止、允许或重新开始一个新计数过程。 OUT0～2：计数器0、1、2的计数输出端。当定时/ 计数时间到时，该端输出标志信号。
当写入控制字后，计数器的输出OUT变成低电平， 若门控信号GATE为高电平，计数器开始减1计数并 且维持OUT为低电平，当计数器减到0时，输出端 OUT变成高电平，并且一直保持到重新装入初值或 复位时为止。 门控信号GATE可以暂停计数，当GATE ＝0时，计数停止，GATE恢复为高电平后，继续计 数。所以，如果在计数过程中，有一段时间GATE变 为低电平，那么，输出端OUT的低电平持续时间会 因此而延长相应的长度。 在计数过程中可以改变计数值，若是8位数，在写 入新的计数值后立即按新值重新开始计数，若是16 位数，写入第一个字节后计数停止，写入第二个字 节后立即按新值重新计数。
计数过程受门控信号GATE的控制，GATE为低电平时 暂停计数，由低电平恢复为高电平后的第一个时钟 下降沿从初值开始重新计数。在计数过程中改变初 值，对正在进行的计数过程没有影响，但计数到1， OUT变低一个CLK周期后，计数器将按新的计数值重 新开始计数。
4、方式3:方波发生器
采用方式3时，OUT端输出连续方波，若计数值N为偶 数，则输出对称方波，前N/2个脉冲期间为高电平， 后N/2个脉冲期间为低电平；若N为奇数，则前（N＋ 1）/2个脉冲期间为高电平，后（N－1）/2个脉冲期 间为低电平。除输出波形不同外，方式3的其它情况 均同方式2。下图为方式3的工作波形图。
（2）与外设的接口引脚：
CLK0～2：计数器0、1、2的外部计数时钟输入端。 GATE0～2：计数器0、1、2的门控信号输入端。门 控信号用来禁止、允许或重新开始一个新计数过程。 OUT0～2：计数器0、1、2的计数输出端。当定时/ 计数时间到时，该端输出标志信号。
第九章 可编程计数器与定进控制器8253(9.2)
SC1 SC0 RW1 RW0 M2
M1
M0 BCD
1--计数值为BCD码格式 0--计数值为二进制格式 M2 M1 0 0 0 1 1 0 0 M0 0 1 0 1 0 1 模式选择 模式0 模式1 模式2 模式3 模式4 模式5
0 0----对计数器进行锁存
0 / / 1 1
0 0----选计数器0
STT： MOV DX，8253-C MOV AL，10H OUT DX，AL MOV DX，8253-0 MOV AL，64H OUT DX，AL MOV DX，8253-C MOV AL，76H OUT DX，AL MOV DX，8253-1 MOV AX，09C4H OUT DX，AL MOV AL，AH OUT DX，A MOV DX，8253-C MOV AL，0B1H OUT DX，AL
图 8-22
方式0——计数结束产生中断
高
图 8-22
单脉冲触发器
图 8-23
分频器
图 8-23 方波发生器
图 8-23 软件触发的选通信号发生器
图 8-23
硬件触发的选通信号发生器
8-2-3 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
习题1分析： 用通道 0 作定时器，初始编程使通道0按方式3工作，每秒产 生18.2次输出信号，该信号送到8259A中断控制器的IRQ0输入端。 每55ms产生一次中断请求，8086对其计数，用来计算时间。通道 1 用作动态RAM刷新定时，每隔5.12us产生一次输出信号，请求动态 刷新。OUT1输出产生DMA请求信号送8237，由8237对动态RAM刷新。 （8253地址为40H~43H） 通道0：地址为40H，控制字为36H，工作方式3，计数初值为0 通道1：地址为41H，控制字为 54H，工作方式2，计数初值为12H
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OUT 02H，AL ；后写高8位，写入通道2
33
谢谢
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0
端口地址：0？0H~03H
27
分析： 1）8253端口地址：00H~03H 2）工作方式：方式0 3）计数初值： N0=400 (二进制计数) 4）控制字：00 11 000 0B = 30H
MOV AL，30H OUT 03H，AL ；控制字写入控制口 MOV AX， 400 ；二进制形式的数据 OUT 00H，AL ；先写低8位，写入通道0 MOV AL，AH OUT 00H，AL ；后写高8位，写入通道0
24
例1：在以8088CPU为核心的系统中，扩展一片 8253芯片，要求通道0每隔2ms输出一个负脉冲， 其工作时钟频率为2MHz，设端口地址为20H～ 23H，完成通道初始化。（用做定时器）
分析： 工作方式： 方式2 计数值： N= fCLK / fOUT = fCLK * TOUT ＝2MHz*2ms＝2×106×2×10-3＝4000 控制字： 00 11 010 0B = 34H
28
例3：在以8088CPU为核心的系统中，扩展一片 8253芯片，要求使用通道2输出20Hz的方波，通 道的工作时钟为2MHz，计数方式采用二进制计 数。试完成软、硬件设计。
2MHz输入 +5V 方波 2MHz输入 +5V 20Hz方波
若仅采用通道2计数，则N2＝2MHz/20Hz＝100000 > 65536
7
8253的控制字（A1A0=11）
D7 D6 D5
D4
计数器选择 读/写格式
D3 D2
D1
工作方式
D0 数制
00=计数器0 01=计数器1 10=计数器2
11=非法
00=锁存 01=低8位 10=高8位 11= 先低8位，
后高8位
000=方式0 001=方式1 X10=方式2 X11=方式3 100=方式4 101=方式5
启动计数后，在CLK的第一个下降沿，将计 数初值送入减1计数器，开始计数。
之后在每一个CLK的下降沿,减1计数器减1。 计数值减至0，一次计数结束。
14
6种工作方式的区别：
启动计数器的触发方式 OUT引脚的输出波形 计数过程中GATE对操作的影响 写入新的计数值对计数过程的影响 是否自动循环计数
用延时程序实现。能精确定时，但影响CPU的效率。
硬件法
设计一套电路用以实现定时与计数。特点是需要花 费一定硬设备，且当电路制成之后，定时值及计数 范围不能改变。
软、硬件结合法
设计一种专门的具有可编程特性的定时/计数芯片。 这些芯片定时、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。
MOV AL, 10111010B ;计数器2控制字
MOV
OUT
MMOOVV MMOOVV OOUUTT MMOOVV OOUUTT
DX, 0FFF3H
DX, AL AALX, ,31F2H345
;送控制端口A1A0=11 ;;1166位位计计数数初初值值
DDXX,0, F0FFFF2FH2H DDXX, ,AALL ;;送送计计数数值值低低位位入入计计数数器器22
15
方式0——计数结束时中断
16
方式0——计数结束时中断
6 6 5432 1 0
17
方式1——程序可控单稳
3
18
方式2——N分频方式
一次有效计数
19
方式3——方波频率发生器
一次有效计数
20
方式4——单次负脉冲（软件触发）
一次有效计数
21
方式5——单次负脉冲（硬件触发）
22
44 方式0 方式0 方式2 方式2 方式3 方式3 方式4 方式4
30
精品课件！
31
精品课件！
32
计 MOV AL，56H 数 OUT 03H，AL ；控制字写入控制口 器 MOV AL， 100 ；二进制形式的数据 1 OUT 01H，AL ；只写低8位，写入通道1
MOV AL，0B6H 计 OUT 03H，AL ；控制字写入控制口 数 MOV AX， 1000 ；二进制形式的数据 器 OUT 02H，AL ；先写低8位，写入通道2 2 MOV AL，AH
0 10
读计数器2 写计数器2
62H
0 11
无操作
写控制端口
63H
5
3. 8253编程
芯片初始化编程 读当前计数值 读装入的计数初值
6
初始化编程步骤：
① 向控制端口写入控制字 ② 向计数器端口写入计数初值
8位计数初值，只写低8位，则高8位自动置0 16位计数初值：
低8位为全0，只写高8位，则低8位自动置0； 低8位不为全0，先写低8位，后写高8位。
CLK0 GATE0 OUT0
计数脉冲输入引脚。在每一个CLK
RD
WA0RCLK
A1
CS AC1SAG0ATE
0 00 0 01
读的控/制下写计降数沿初，值寄减存1计器数(计16器数位)器-1
逻辑 减1计数器(16位1)
CLK1
OUOGTUATTE1 1
输出信号引脚。输出信号
控寄读门器读读制存操的工控字器计 计作波作信数 数(输形，号R器 器出D与其输)锁01工作入存作用引器方(与脚1写计6写 写式工。位操数2计 计)有作用作器关数 数方来(W。器 器式控RGCO有制01)LAUKT关计T地2E2 。数2址60H66~016HH3H
25
MOV AL，34H OUT 23H，AL ；控制字写入控制口 MOV AX， 4000 ；二进制形式的数据 OUT 20H，AL ；先写低8位，写入通道0 MOV AL，AH OUT 20H，AL ；后写高8位，写入通道0
26
例2：在以8088CPU为核心的系统中，扩展一片 8253芯片，要求通道0对外部脉冲进行计数，计满 400个脉冲后向CPU发出一个中断请求，硬件连接 图如下，试完成软件设计。 （用做计数器）
;写计数器0计数初值
MOV OUT MOV OUT
AL, 01100101B 43H, AL AL, 10H 41H, AL
;计数器1控制字 ;送控制端口A1A0=11
;写计数器1计数初值
9
例：计数器2，方式5，计数值为01F20334F5H，二进制计数。
端口地址0FFF0H~0FFF3H。写出初始化程序。
AALL, ,0AF0HH DDXX, A, ALL ;;送送计计数数值值高高位位入入计计数数器器22
10
读当前计数值——锁存后读
由于计数在不断进行，在前后两次执行输入指令
的过程中，计数值可能已经变化。所以可将当前 计数值先行锁存，然后读取。
读当前计数值的过程 1）发锁存命令（写入控制端口） 2）读当前计数值（读计数器端口）
8位当前计数值，只需要读一次； 16位当前计数值，先读低字节，后读高字节。
11
[例] 读出并检查计数器1的当前计数值是否全 1，端口地址210H~213H（假定计数值 只有低8位）
L ： MOV AL, 01000000B ;计数器1锁存 MOV DX, 213H OUT DX, AL MOV DX, 211H IN AL, DX ;读计数器1的当前计数值 CMP AL, 0FFH JNE L
29
分析： 1）8253端口地址：00H~03H 2）工作方式：计数器1—方式3 3）计数值： 100000=100*1000
计数器1—N1=100 计数器2—N2=1000 4）控制字： 计数器1—01 01 011 0B = 56H 计数器2—10 11 011 0B = 0B6H
计数器2—方式3
0=二进制 1=BCD
8
例：计数器0，方式0，计数值为0FFH，二进制计数。 计数器1，方式2，计数值为1000，按BCD码计数。 8253端口地址为40H~43H。写出初始化程序。
MOV OUT MOV OUT
AL, 00010000B 43H, AL AL, 0FFH 40H, AL
;计数器0控制字 ;送控制端口A1A0=11
第九章-定时与计数技术8253
定时器与计数器的区别
定时器
以时钟信号作为计数脉冲的计数器称为定时器。 主要用以产生不同标准的时钟信号或不同频率
的连续信号。
计数器
以外部事件产生的脉冲作为计数脉冲的计数器 称为计数器。
主要用以产生对外部事件发生的次数进行计量。
2
定时与计数的实现方法
软件法
率输出负脉冲的是________。方式2
若采用通道1，输入时钟CLK1的频率为1MHz，计
数值为500，计数方式采用BCD码，OUT1输出为
方波，则初始化时该通道的控制字应为
__0_1_1_0_0_1_1_1_B_，输出的方波频率为__2_0_0_0_Hz。
01110111B
公式：fOUT= fCLK / N
12
4. 工作方式
8253有6种不同的工作方式，在控制字中 D3~D1三位来设置。
触发方式——计数器的启动方式
软件触发 ：GATE保持高电平，写入计数值后启 动计数。（由WR信号的上升沿触发）
硬件触发 ：写入计数值后由GATE的上升沿启动计数
13
6种工作方式遵循的原则：
控制字写入控制寄存器后，所有的控制逻 辑电路立即复位，OUT进入初始状态
3
9.2 可编程定时器/计数器8253
1. 8253的主要特点
3个独立的16位计数器通道 6种工作方式，可程序设置或改变 可以按二进制或二-十进制（BCD码）计数 计数速率可达2MHz 所有输入/输出与TTL兼容
4
2. 8253的内部结构及外部引脚
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谢谢
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端口地址：0？0H~03H
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分析： 1）8253端口地址：00H~03H 2）工作方式：方式0 3）计数初值： N0=400 (二进制计数) 4）控制字：00 11 000 0B = 30H
MOV AL，30H OUT 03H，AL ；控制字写入控制口 MOV AX， 400 ；二进制形式的数据 OUT 00H，AL ；先写低8位，写入通道0 MOV AL，AH OUT 00H，AL ；后写高8位，写入通道0
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例1：在以8088CPU为核心的系统中，扩展一片 8253芯片，要求通道0每隔2ms输出一个负脉冲， 其工作时钟频率为2MHz，设端口地址为20H～ 23H，完成通道初始化。（用做定时器）
分析： 工作方式： 方式2 计数值： N= fCLK / fOUT = fCLK * TOUT ＝2MHz*2ms＝2×106×2×10-3＝4000 控制字： 00 11 010 0B = 34H
28
例3：在以8088CPU为核心的系统中，扩展一片 8253芯片，要求使用通道2输出20Hz的方波，通 道的工作时钟为2MHz，计数方式采用二进制计 数。试完成软、硬件设计。
2MHz输入 +5V 方波 2MHz输入 +5V 20Hz方波
若仅采用通道2计数，则N2＝2MHz/20Hz＝100000 > 65536
7
8253的控制字（A1A0=11）
D7 D6 D5
D4
计数器选择 读/写格式
D3 D2
D1
工作方式
D0 数制
00=计数器0 01=计数器1 10=计数器2
11=非法
00=锁存 01=低8位 10=高8位 11= 先低8位，
后高8位
000=方式0 001=方式1 X10=方式2 X11=方式3 100=方式4 101=方式5
启动计数后，在CLK的第一个下降沿，将计 数初值送入减1计数器，开始计数。
之后在每一个CLK的下降沿,减1计数器减1。 计数值减至0，一次计数结束。
14
6种工作方式的区别：
启动计数器的触发方式 OUT引脚的输出波形 计数过程中GATE对操作的影响 写入新的计数值对计数过程的影响 是否自动循环计数
用延时程序实现。能精确定时，但影响CPU的效率。
硬件法
设计一套电路用以实现定时与计数。特点是需要花 费一定硬设备，且当电路制成之后，定时值及计数 范围不能改变。
软、硬件结合法
设计一种专门的具有可编程特性的定时/计数芯片。 这些芯片定时、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。
MOV AL, 10111010B ;计数器2控制字
MOV
OUT
MMOOVV MMOOVV OOUUTT MMOOVV OOUUTT
DX, 0FFF3H
DX, AL AALX, ,31F2H345
;送控制端口A1A0=11 ;;1166位位计计数数初初值值
DDXX,0, F0FFFF2FH2H DDXX, ,AALL ;;送送计计数数值值低低位位入入计计数数器器22
15
方式0——计数结束时中断
16
方式0——计数结束时中断
6 6 5432 1 0
17
方式1——程序可控单稳
3
18
方式2——N分频方式
一次有效计数
19
方式3——方波频率发生器
一次有效计数
20
方式4——单次负脉冲（软件触发）
一次有效计数
21
方式5——单次负脉冲（硬件触发）
22
44 方式0 方式0 方式2 方式2 方式3 方式3 方式4 方式4
30
精品课件！
31
精品课件！
32
计 MOV AL，56H 数 OUT 03H，AL ；控制字写入控制口 器 MOV AL， 100 ；二进制形式的数据 1 OUT 01H，AL ；只写低8位，写入通道1
MOV AL，0B6H 计 OUT 03H，AL ；控制字写入控制口 数 MOV AX， 1000 ；二进制形式的数据 器 OUT 02H，AL ；先写低8位，写入通道2 2 MOV AL，AH
0 10
读计数器2 写计数器2
62H
0 11
无操作
写控制端口
63H
5
3. 8253编程
芯片初始化编程 读当前计数值 读装入的计数初值
6
初始化编程步骤：
① 向控制端口写入控制字 ② 向计数器端口写入计数初值
8位计数初值，只写低8位，则高8位自动置0 16位计数初值：
低8位为全0，只写高8位，则低8位自动置0； 低8位不为全0，先写低8位，后写高8位。
CLK0 GATE0 OUT0
计数脉冲输入引脚。在每一个CLK
RD
WA0RCLK
A1
CS AC1SAG0ATE
0 00 0 01
读的控/制下写计降数沿初，值寄减存1计器数(计16器数位)器-1
逻辑 减1计数器(16位1)
CLK1
OUOGTUATTE1 1
输出信号引脚。输出信号
控寄读门器读读制存操的工控字器计 计作波作信数 数(输形，号R器 器出D与其输)锁01工作入存作用引器方(与脚1写计6写 写式工。位操数2计 计)有作用作器关数 数方来(W。器 器式控RGCO有制01)LAUKT关计T地2E2 。数2址60H66~016HH3H
25
MOV AL，34H OUT 23H，AL ；控制字写入控制口 MOV AX， 4000 ；二进制形式的数据 OUT 20H，AL ；先写低8位，写入通道0 MOV AL，AH OUT 20H，AL ；后写高8位，写入通道0
26
例2：在以8088CPU为核心的系统中，扩展一片 8253芯片，要求通道0对外部脉冲进行计数，计满 400个脉冲后向CPU发出一个中断请求，硬件连接 图如下，试完成软件设计。 （用做计数器）
;写计数器0计数初值
MOV OUT MOV OUT
AL, 01100101B 43H, AL AL, 10H 41H, AL
;计数器1控制字 ;送控制端口A1A0=11
;写计数器1计数初值
9
例：计数器2，方式5，计数值为01F20334F5H，二进制计数。
端口地址0FFF0H~0FFF3H。写出初始化程序。
AALL, ,0AF0HH DDXX, A, ALL ;;送送计计数数值值高高位位入入计计数数器器22
10
读当前计数值——锁存后读
由于计数在不断进行，在前后两次执行输入指令
的过程中，计数值可能已经变化。所以可将当前 计数值先行锁存，然后读取。
读当前计数值的过程 1）发锁存命令（写入控制端口） 2）读当前计数值（读计数器端口）
8位当前计数值，只需要读一次； 16位当前计数值，先读低字节，后读高字节。
11
[例] 读出并检查计数器1的当前计数值是否全 1，端口地址210H~213H（假定计数值 只有低8位）
L ： MOV AL, 01000000B ;计数器1锁存 MOV DX, 213H OUT DX, AL MOV DX, 211H IN AL, DX ;读计数器1的当前计数值 CMP AL, 0FFH JNE L
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分析： 1）8253端口地址：00H~03H 2）工作方式：计数器1—方式3 3）计数值： 100000=100*1000
计数器1—N1=100 计数器2—N2=1000 4）控制字： 计数器1—01 01 011 0B = 56H 计数器2—10 11 011 0B = 0B6H
计数器2—方式3
0=二进制 1=BCD
8
例：计数器0，方式0，计数值为0FFH，二进制计数。 计数器1，方式2，计数值为1000，按BCD码计数。 8253端口地址为40H~43H。写出初始化程序。
MOV OUT MOV OUT
AL, 00010000B 43H, AL AL, 0FFH 40H, AL
;计数器0控制字 ;送控制端口A1A0=11
第九章-定时与计数技术8253
定时器与计数器的区别
定时器
以时钟信号作为计数脉冲的计数器称为定时器。 主要用以产生不同标准的时钟信号或不同频率
的连续信号。
计数器
以外部事件产生的脉冲作为计数脉冲的计数器 称为计数器。
主要用以产生对外部事件发生的次数进行计量。
2
定时与计数的实现方法
软件法
率输出负脉冲的是________。方式2
若采用通道1，输入时钟CLK1的频率为1MHz，计
数值为500，计数方式采用BCD码，OUT1输出为
方波，则初始化时该通道的控制字应为
__0_1_1_0_0_1_1_1_B_，输出的方波频率为__2_0_0_0_Hz。
01110111B
公式：fOUT= fCLK / N
12
4. 工作方式
8253有6种不同的工作方式，在控制字中 D3~D1三位来设置。
触发方式——计数器的启动方式
软件触发 ：GATE保持高电平，写入计数值后启 动计数。（由WR信号的上升沿触发）
硬件触发 ：写入计数值后由GATE的上升沿启动计数
13
6种工作方式遵循的原则：
控制字写入控制寄存器后，所有的控制逻 辑电路立即复位，OUT进入初始状态
3
9.2 可编程定时器/计数器8253
1. 8253的主要特点
3个独立的16位计数器通道 6种工作方式，可程序设置或改变 可以按二进制或二-十进制（BCD码）计数 计数速率可达2MHz 所有输入/输出与TTL兼容
4
2. 8253的内部结构及外部引脚