第十章微机原理

(3) 计数器 (4)控制寄存器
图10.3 8253计数器结构图
10.3 8253的控制字 图10.4 8253的控制字
1、计数方式的设定
8253有两种计数方式：二进制计数和BCD码计数。选择数制采用控 定。
制字的D0位来设
2、工作方式的设定
8253有6种工作方式：方式0～方式5。
3、读写格式的设定
（3）初始值
计数过程中，CPU可改写初始值，但计数过程不受影响，计数将按原来的初始值减到0，在 GATE信号再次触发后，才会按新的初始值重新开始计数。
3、方式2——分频器 分频器方式必须注意以下几点：
图10.7 方式2波形图
（1）OUT信号
OUT信号是输入时钟按照计数值N次分频后的一个连续脉冲。此方式可以作为一个脉冲速率发 生器或用于产生实时时钟中断。
（2）GATE信号
计数过程是由GATE的上升沿“触发” 启动计数的。在计数过程中又有GATE上升沿时，则计 数器重新从初始值开始计数，但对于输出OUT的状态没有影响。
（3）初始值
计数过程中，CPU可以更改计数初始值，在没有GATE信号触发的情况下，不影响计数过程。 当计数减到0后，若此时有新的GATE信号触发，则按新的计数值重新开始计数。
A1和A0：端口选择信号。 RD：读信号，低电平有效。 WR：写信号，低电平有效。 CS：片选信号，低电平有效。
表10-1 8253输入信号与各功能的对应关系
CS
RD WR
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
0
0
1
0
0
1
A1 A0
00 01 10 11 00 01 10
功能
对计数器0设置计数初值 对计数器1设置计数初值 对计数器2设置计数初值 设置控制字或给一个命令 从计数器0读出计数值 从计数器1读出计数值 从计数器2读出计数值
AL，14H 43H，AL AL，0FAH 40H，AL AL，73H 43H，AL AX，05H 41H，AL AL，AH 41H，AL AL，96H 43H，AL AL，0C8H 42H，AL
谢谢
10.5 8253的应用举例 设要求A/D转换器的采样周期为250ms，采样信号持续时间为1s。试用8253连接硬件电路，并编程实现此功能。
INTR CPU
数据线 D7～D0
地 址 译 码
数据线 D7～D0
D7源自文库D┇0
8255A
PC3
PC4
CS
数据线
A/D IN
EOC START
模 拟
IN：输入 EOC：转换结束
2、初始值寄存器 用来存放计数器所需要的初始值。 3、计数输出寄存器 用来存放计数器中的内容，可由CPU读出。 4、 状态寄存器
提供计数器／定时器当前所处的状态，这些状态有利于了解计数器／定时器某时刻的内部情况。 5、计数器 计数器实际是一个具有减“1”功能的减法器。
计数器对外有三个重要信号，现说明如下： （1）OUT信号 （2）CLK信号
表10-2 GATE信号功能表
GATE 方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5
低电平或变为低电平 禁止计数 无作用
禁止计数并置OUT为高电平 禁止计数并置OUT为高电平
禁止计数 无作用
上升沿 无作用 启动计数 重新初始计数 重新初始计数 无作用 启动计数
高电平 允许计数 无作用 允许计数 允许计数 允许计数 无作用
8253有4种写入计数初值格式或读计数值格式的设定，选择读写格式采用控制字的D5、D4位来设定。 4、计数器通道的选择
10.4 8253的工作方式 10.4.1 8253的6种工作方式 1、方式0——计数结束中断方式 计数结束中断方式必须注意以下几点：
图10.5 方式0波形图
（1）OUT信号 控制字写入后，OUT变低电平，直到计数器减到0时才变为高电平。OUT输出可以作为计数
5、方式4——软件触发选通 软件触发选通方式必须注意以下几点：
图10.9 方式4波形图
（1）OUT信号 控制字写入后，OUT变高电平。CPU写入计数初始值后，当GATE信号为高电平时开始计数，直 到计数器减到0时，OUT输出一个输入时钟宽度的低电平，然后OUT恢复高电平。
（2）GATE信号 当GATE＝1时，计数器正常工作，当GATE＝0时，计数器停止减1操作。
结束的中断信号。 （2）GATE信号
计数器受GATE信号控制，当GATE＝0时，停止计数器的计数操作；当GATE＝1时，计数器继续 计数。 （3）初始值
一是每次装入初始值后计数器只计数一遍。 二是计数过程中可重新装入计数初值。 另外，若设置初值为N，则输出信号OUT是在N+1个CLK脉冲之后才变高的。
4、方式3——方波发生器 方波发生器方式必须注意以下几点：
图10.8 方式3波形图
（1）OUT信号 方式3的OUT信号与方式2的工作类似，输出均为周期性的，但方式3的输出为方波。
（2）GATE信号 方式3的GATE信号与方式2的作用相同。 （3）初始值
当初始值为偶数时，输出方波的占空比一定为50％（N／2）。 当初始值为奇数时，输出方波的高电平占（N＋1）／2个输入时钟周期，低电平占（N－1） ／2个输入时钟周期。 计数过程中，CPU可改写初始值，但当前计数周期不受影响，在下一个计数周期就按新的初 始值重新开始计数。
CLK是一个输入信号，它决定了计数速率。 定时器所能实现的定时时间取决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*预置的计数初值 （3）GATE信号
GATE是一个门控输入信号。
10.2 8253的内部结构及引脚 图10.2 8253的内部结构及引脚图
(1) 数据总线缓冲器 (2) 读/写逻辑电路 各控制信号及作用如下：
10.4.2 8253各工作方式之间的异同点 1、各工作方式的共同点 （1）当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：高电平或者低电平。 （2）初始值写入后，要经过一个时钟上升沿和一个下降沿，计数执行部件才开始工作。 （3）在时钟脉冲CLK的上升沿时，门控信号GATE才被采样。 2、各工作方式的不同点 （1）软件触发启动计数 （2）硬件触发启动计数 （3）自动装入计数初值 （4）门控信号GATE的控制作用
（2）GATE信号 计数器的初始值写入后，只有当GATE引脚为高电平时，计数器才开始递减计数。GATE端每
一次由低到高的跳变触发，都将引起一次重新从CR向 CE的装入操作。
（3）初始值
计数过程中，CPU可改写初始值，但当前计数过程不受影响，计数将按原来的初始值减到0， OUT输出一个负脉冲，计数器装入新的初始值后重新开始计数。
（3）初始值 计数过程中，CPU可以更改计数初始值，并从新初始值开始计数。
6、方式5——硬件触发选通 硬件触发选通方式必须注意以下几点：
图10.10 方式5波形图
（1）OUT信号
控制字写入后，OUT变高电平，CPU写入计数初始值后，计数器并不立即开始计数，必须由 GATE的上升沿触发启动计数。当计数到0时，输出OUT变低电平，经过一个CLK脉冲后，OUT恢 复为高，并停止计数。
4）6种工作方式：每个计数通道都有6种工作方式，可由程序 改变。
5）与TTL兼容：所有输入/输出引脚都与TTL兼容。
2MHz，其改进型8254－2
数。 设置或
10.1.2 基本工作原理 图10.1 计数器／定时器的基本原理图
1、控制寄存器 控制寄存器是从数据总线缓冲器中接收控制字，以确定计数器的操作方式。
量 START：A/D转换启动
输
入
CS 方式2
GCOALUTKTE000
方式1
GCOALUTKTE111
·
D7～D0 方式3
GCOALUTKTE222 ·
时钟发生器
+5V
转换
手动开关或继电器
8253 图10.11 8253作为定时器
停止
具体的程序段如下：MOV OUT MOV OUT MOV OUT MOV OUT MOV OUT MOV OUT MOV OUT
第十章微机原理
1
10.1 可编程计数器／定时器的基本工作原理
10.1.1 基本功能
以8253芯片为例来说明其基本功能，大致可概括为以下五点：
1）3个计数器：每个8253芯片上有3个独立的16位计数通道。
2）2～10MHz的计数频率：每个计数器的计数频率范围为0～
的计数频率
范围为0～10MHz。
3）2种数制计数：每个计数器都可以按照二进制或十进制计
2、方式1——可编程单稳触发器 可编程单稳触发器方式必须注意以下几点：
图10.6 方式1波形图
（1）OUT信号
控制字写入后，OUT变高电平，CPU写入计数初始值后，计数器并不计数，直到GATE信号后 OUT变为低电平。 直到计数器减到0时，OUT输出才变为高电平。
（2）GATE信号
GATE信号在方式1中起触发信号作用。CPU写入计数值后，计数器必须由GATE信号触发才开始 计数。允许GATE信号多次触发，计数过程中，外部可发GATE脉冲进行再触发。