计数器定时器8253

8253的基本工作方式是对CLK端输入的脉冲进行
计数， CLK端输入的脉冲可以是任何脉冲源提供
的脉冲(只要它的周期不小于380ns即可) 。
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GATE门控输入信号——通过外部控制计数 器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种 类型，类型由工作方式决定。 OUT计数器输出信号——当一次计数过程结
这是三个独立的定时/计数通道，每个
通道的结构完全相同，每个通道都有一个16
位的可预臵数值的减法计数器，还有一个对
应的锁存寄存器构成。在编程控制下可以把
预臵的数值锁存到锁存寄存器内。
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在工作过程中，计数器的值不断递减，而锁 存寄存器的内容不变。 计数器内容减为0时，还可控制锁存寄存器 自动将其数值填入计数器内。还可用工作方式字 控制计数器将其当前数值锁存到锁存寄存器内， 以便读出当前计数值。 每个计数器都有六种工作方式。
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模式2的工作特点： ①门控电路GATE信号必须为1，计数器才能对CLK端 上的脉冲进行计数； ②当计数器计数到1时，输出端由高变低，再经过一个 CLK周期，即计数器计数到0时，输出端OUT又跳变为 高； ③通道计数器计数到0后，自动重新装入计数初值，实 现循环计数；
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读/写逻辑电路
这是8253内部操作的控制部分。按CPU发 来的读、写信号和地址信号，选择读出或写入
寄存器，并且确定数据传输的方向，即是读出
还是写入。
控制字寄存器
在8253的初始化编程时，由CPU写入控制 字以决定通道的工作方式。此寄存器只能写入 而不能读出。
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计数器#0、#1、#2
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3 可编程计数器/定时器8253
①. 8253的内部结构 ②. 8253的引脚分配 ③. 8253的工作模式 ④. 8253的控制寄存器的格式
⑤. 8253的应用举例
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①. 8253的内部结构
计数器0
计数器1
计数器2
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数据总线缓冲器
数据总线缓冲器是一个三态、双向8位缓冲器， 用于将8253与系统数据总线D0~D7相连。 CPU通过数据总线缓冲器向8253写入数据和命 令，或从数据总线缓冲器读取数据和状态信息。 数据总线缓冲器有三个基本功能： 通过编程向8253写入工作方式命令字； 向计数寄存器装入计数值； 读出计数值。
8253的内部端口地址引脚A1、A0
地址引脚 A1 A0 0 0 0 1 1 0 1 1
端 口 端 口 计数器0 计数器1 计数器2 控制字寄存器
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计数器的三个引脚
CLK时钟输入信号——计数器对该引脚输入的脉
冲进行计数，在计数过程中，此引脚上每输入一
个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减1。
N
N
3 2
1
0 FF FE 3
2 1
0 FF
作用是外部通过一个有效沿触发信号，启 动一个选通信号给外设，选通信号在触发 后设定时间点上发出。
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模式5的工作特点：
①门控电路GATE信号为上升沿触发，计数 器才能计数； ②计数时通道输出端OUT一直为1； ③通道计数器计数到0后，OUT由1到0，同
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2. 8253的引脚分配
D7 D6 D5 D4 D3 1 2 24 V CC WR RD CS A1
…
8253
D1 D0 CLK 0 O U T0 G A TE 0 GND 14 12 13
…
D2
A0 CLK 2 OUT2 G A TE 2 CLK 1 G A TE 1 OUT1
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两次写入初值，先写低8位、再写入高8位（此顺序
不能反）
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初始化流程 先写入工作模式控制字，接着写入计数初始值
多个计数器初始化 单个计数器初始化
写模式控制字（计数器0）
写模式控制字 写计数低字节 写计数高字节
写模式控制字（计数器1） 写模式控制字（计数器2） 写计数低字节（计数器0） 写计数高字节（计数器0） 写计数低字节（计数器1） 写计数高字节（计数器1） 写计数低字节（计数器2） 写计数高字节（计数器2）
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初始化流程的注意问题
计数器的顺序是任意的，不必一定按照计数 器0、l、2的顺序初始化； 可先写所有计数器的工作模式控制字，再装
入各计数器的计数值（但先控制字再计数值
的顺序不能错）； 计数值先写低再写高的顺序不能错； 其他顺序无关紧要
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例1 对8253计数器1编程，让其工作在方式2，计 数值是二进制的2000H。（思考题）
1
0
FF
作用是CPU通过指令触发一个选通信号给外设，
选通信号在触发后设定时间点上触发。
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模式4的工作特点： ①门控电路GATE信号必须为1，计数器才能
计数；
②当计数器计数到0后，需要重新装入计数值。
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模式5：硬件触发的选通信号发生器
WR CLK GATE OUT CW N=3
进行采样，来决定工作状态（计数、触发、停止、
重新臵初值）；
④.在CLK的下降沿时，计数器执行部件从初值开
始作减1计数；其中0是最大初值，1是最小初值。
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注意：
启动方式（软件启动、硬件启动）; GATE信号的作用，可以启动计数的有效GATE信号
(高电平、上升沿)，GATE信号的变化导致计数发生的
控制字为：
0 1 1 1 0 1 0 0 B = 74 H
二进制数 先写低8位,后写高8位 方式 2
计数器 1
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设端口地址为120H～123H，则初始化程序段为：
MOV AL，74H MOV DX，123H OUT DX，AL MOV DX，121H MOV Baidu NhomakorabeaL，00H OUT DX，AL MOV AL，20H OUT DX，AL
时计数器停止工作；
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8253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是连续工作，
方式4由软件（设臵计数值）触发启动
方式5由门控脉冲触发启动 ②.写入计数值后才能开始计数
方式0、2、3、4在写入计数值后，计数过程就 开始了
模式0的工作特点： ①门控电路GATE信号必须为1，计数器才能 计数； ②计数时通道输出端OUT一直为0；
③通道计数器计数到0后，OUT由0到1，同
时计数器停止工作；
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模式1：可编程的单稳态触发器
作用是输出一个用户事先设定宽度的脉冲， 脉冲宽度PW＝NTCLK
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模式1的工作特点：
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；控制字 ；控制字寄存器地址
；计数器 1 地址 ；低8位字节送AL ；输出到计数器 ；高8位字节送AL ；输出到计数器
例2
设8253的端口地址为8030～8036H(偶地址)，要
求设定计数器0的工作在模式0下，采用二进制计数方
第6章 常用输入输出接口芯片应用
6.4 计数器/定时器8253
教学重点
可编程计数器/定时器的原理
8253的工作方式和编程
8253的应用
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教学内容
1 概述 2 可编程计数器/定时器的工作原理 3 可编程计数器/定时器8253
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1 概述
定时器/计数器的应用举例：
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束（计数值减为0），OUT引脚上将产生一
个输出信号。
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3. 8253的工作模式
基本规则
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为初始状态（高电平或
低电平）；
②.初值写入后，要经过1个时钟CLK的上升沿 和1个下降沿后，计数执行部件才开始计数；
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③.在CLK的上升沿时，计数器对门控信号GATE
端上的脉冲进行计数； ②当计数器计数到一半时，输出端由高变低，计数 器计数到0时，输出端OUT又跳变为高； ③通道计数器计数到0后，自动重新装入计数初值，
实现循环计数；
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模式4：软件触发的选通信号发生器
WR CLK GATE OUT CW N=3 N=3
N
N
3
2
1
0 FF FE 3
2
工作模式选择
D1
D0
数制
计数器选择
读/写方式
00 01 10 11
计数器0 00 计数器1 01 计数器2 10 不用 11
000 计数器锁存命令 模式0 0 二进制 001 只读写低字节 模式1 1 BCD ×10 只读写高字节 模式2 ×11 模式3 先读写低字节 模式4 100 后读写高字节 模式5 101 （读写16位）
①门控电路GATE是触发信号，上升沿有效，即
开始计数是由GATE的上升沿触发的；
②触发后，通道计数器开始计数，输出端OUT由
高变低； ③计数器计数到0，OUT再由低变高。
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工作模式2：分频器
WR CLK GATE OUT CW N=3
N
N
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
作用是把输入信号分频后以脉冲的形式输出， 而分频系数就是用户事先对通道计数器写入 的初始计数值。
定时信号的获得：
（1）软件方法
使用延迟子程序
MOV CX,1000 L1: LOOP L1
（2）硬件方法 使用计数器/定时器
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2 可编程计数器/定时器的工作原理
定时器和计数器
定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记 录高精度晶振脉冲信号的个数，输出准确的时 间间隔。 计数值＝定时时间/时钟脉冲周期 计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性 的脉冲信号时，它主要反映脉冲的个数（进而 获知外设的某种状态），又称为计数器。
写入命令
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初始化命令
(1) 对计数器设臵初值前必须先写入控制字， 用来选择计数器、设定工作模式和计数格式；
(2) 设臵初值命令用来给出计数的初始值，初
值可以是8位，也可以是16位；
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设臵计数初始值的说明 计数初始值写入对应计数器的计数初值寄存器 ； 计数初值为8位，则控制字中的RW 1 、RW 0 应取 01，初值只写入CR的低8位，高8位会自动臵0； 若是16位初值，而低8位是0，则RW1、RW0应取 10，初值高8位写入CR的高8位，CR的低8位会自 动臵0； 若是一般16位初值，则RW1、RW0应取11，应分
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当作为计数器时：
设臵计数初值后，计数执行单元随着时钟
CLK开始减1计数，减到零时，从OUT输出端
输出一个结束信号；
当作为定时器时：
设臵好定时常数后，计数执行单元随着时 钟CLK开始减1计数，减到零时，从OUT输出 端输出信号，并按定时常数重复进行，这样不 断输出定时间隔的信号。
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计数器/定时器结构示意图
高8位 低8位 计数初值寄存器CR CLK 计数执行部件CE 高8位 低8位 OUT
GATE 高8位 低8位 输出锁存器OL
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计数器/定时器的用处 ① 在多任务的分时系统中用来作为中断信号 实现程序的切换； ② 可以向I/O设备输出精确的定时信号； ③ 作为可编程的波特率发生器； ④ 实现时间延迟。
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计数值范围
选择二进制时
计数值范围：0000H～0FFFFH
0000H是最大值，代表65536
选择十进制（BCD码）
计数值范围：0000～9999 0000代表最大值10000
计数值写入计数器各自的I/O地址
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8253的编程命令
设置控制字命令 1.初始化命令 设置初始值命令 锁存命令 2.读取计数值命令 读出命令
变化;
OUT输出波形; 计数期间向计数器写入新的计数值，计数的变化; 是否自动重新装入
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模式0：计数结束产生中断
WR CLK GATE OUT CW N=4
N
N
4
3
2
1 0 FF
计 数 结 束
装 装 计 初 控 数 值 制 开 字 始
作用是用户可在设定时间上产生中断信号
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工作模式3：方波发生器
WR CLK GATE OUT
CW N=4
N
N
4
3
2
1
4
3
2
1
4
3
2
说明：特点与方式2类似，主要区别：输出方波，其 占空比q为 ①当N为偶数时，q=0.5； ②当N为奇数时，q=（N+1）/2N。
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模式3的工作特点：
①门控电路GATE信号必须为1，计数器才能对CLK
方式1、5需要外部触发启动，才开始计数
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③.6种方式中只有方式2、3是连续计数，其他4种方 式都是一次计数，要继续工作需要重新启动，方 式0、4由写入计数值（软件）启动，方式1、5要 由外部信号（硬件）启动。
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4. 8253的控制寄存器的格式
D7
D6
D5
D4
D3
D2