微机原理与接口技术PPT第九章
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⑴计数器0用于定时中断（约55ms）
MOV OUT MOV AL,36H ；计数器0，方式3，写两个字节，二进制计数 43H,AL ；控制字送控制字寄存器 AL,0 ；计数值为最大值
OUT
OUT
40H,AL ；写低8位
40H,AL ；写高8位
⑵计数器1用于定时（15μs）DMA请求
MOV
OUT MOV
WR CW N=3
CLK GATE
OUT 3 2 1 0 FF 3 2
图8.41 方式1波形图
方式2—分频器
此方式能在OUT段输出连续的负脉冲，其宽度等于一个时钟周期， 通常将GATE接到高电平，使其有效，由初值的装入启动计数开始。
一、计数过程
写入控制字后输出端OUT变为高电平，当计数初值被写入后， 开始减1计数。减到l时，输出端OUT变为低电平；减到0时，输出端 OUT又变成高电平，同时从初值开始新的计数过程。 计数过程如下图所示。
控制寄存器
DB CLK计数脉冲输入
计数初值R
GATE门控脉冲输入
C P U
AB CB
计数器
输出OUT
计数输出R
9.2
计数/定时器8253
24引脚双列直插式封装，其主要功能如下： 1. 三个独立16位计数器； 2. 每个计数器可按二进制或十进制编程； 3. 每个计数器可编程6种不同的工作方式； 4. 每个计数器计数频率最高为10MHZ；
☆软件的方法：是通过编程，利用执行一条指令所需时钟数，统计
执行一段程序花费的时钟数，乘以一个时钟周期的 时间，就得到定时的时间。
☆软件硬件相结合方法：是根据需要的定时时间，用指令对
计数/定时器设置定时常数，并用指令启动之， 即到定时值时，便产生一个定时输出。
三、工作原理 计数：减到“0”后输出一个信号，计数便结束。 定时：减到“0”后，重新自动装入初值，获得一个恒定的 周期输出。 一般结构图：
方式0—计数结束产生中断 方式1—可重触发的单稳触发器
方式2—分频器
方式3—方波发生器 方式4—软件触发选通 方式5—硬件触发选通
退出
CS
0 0 0 0
RD
1 1 1 1
WR
A1
0 0 1 1
A0
0 1 0 1
寄存器选择和操作 写计数器0 写计数器1 写计数器2 写控制字寄存器
一、计数过程
由于每一轮计数过程必须重装初值一次，不能自动循环，所以称 为软件触发。又由于输出端OUT低电平持续时间为一个时钟周期，常 用此负脉冲作为选通信号，所以又称为软件触发选通方式。
C W 1 ＝ 8
WR
N 3 ＝
C LK G TE A O T U
3
2
1
0
方式5—硬件触发选通
采用方式5时，当计数到零时OUT端也是输出一个时钟周期的负 脉冲，计数器停止计数，这种方式也是一次性的。 但是，该方式是在GATE出现上升沿启动计数过程。
MOV AL，36H OUT MOV OUT MOV OUT 43H，AL AX, 3060H 40H, AL AL, AH 40H, AL
；设置控制字00110110
（计数器0，方式3，写两个字节，二进制计数）
；写入控制寄存器 ；设置计数值 ；写低8位至计数器0
；写高8位至计数器0
2. 8253应用举例 假设从8284时钟发生器来的频率2.386364MHZ经二 分频后作为8Байду номын сангаас53三个计数器的时钟输入，8253的端口地 址为40H—43H，这三个计数器的初始化程序如下：
此方式时，计数器在减到0时使OUT端变为高电平，常作 为向CPU请求中断的信号，这种方式的计数是一次性的。
一、计数过程
方式控制字写入控制寄存器后，输出端OUT引线变为低电平，并在计 数过程中一直维持低电平。计数初值写入初值计数器后，每个时钟的下降 沿都使计数执行单元的内容减1，减到0时，输出端OUT位高电平。此时完 成了一次计数过程，如图所示。
CL K G A TE OUT
3
2
1
3
2
1
3
方式3—方波发生器
采用方式3时，OUT端输出方波，当计数值N为偶数， 则输出对称方波；当计数值N为奇数时，则前(N+1)/2计数 期间输出低电平，后(N-1)/2计数期间输出低电平，其余同 方式2。计数过程如下图所示。
WR CW N=4
CLK GATE
OUT 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3
方式1—可重触发的单稳触发器
方式1可以输出一个负脉冲，负脉冲宽度由计数初值N决定，这种方 式的计数是一次性的。 在该方式下，当GATE端输入正脉冲时，开始启动计数
一、计数过程
当把方式控制字写入控制寄存器时，输出端OUT变成高电平，写入 初值，门控信号到来后开始计数，输出OUT端变为低电平。 计数过程中，OUT端—直维持低电平。当计数减到0时，输出端 OUT变为高电平，并一直维持高电平到下一次触发之前。计数值是一直 有效。计数过程如下图所示。
0 0 0 0
0
0 0 0 1
0
0 0 0 ×
1
1 1 1 ×
0
0 1 1 ×
0
1 0 1 ×
读计数器0
读计数器1 读计数器2 无操作(三态) 禁止(三态)
0
1
1
×
×
无操作(三态)
退出
知
识
概
述
基本概念： 定时器、计数器 重点、难点：8253的六种工作方式 8253的编程及应用
退出
方式0—计数结束产生中断
OUT
42H,AL
；写高8位
本章完
D7～D0
数据总线 缓冲器
计数器 0
CLK 0 G A TE 0 O U0 T CLK 1 G A TE 1 O U1 T CLK 2 G A TE 2 O U2 T
RD WR A0 A1
CS
读/写 逻辑
计数器 1
控制字 寄存器
计数器 2
退出
定时/计数器的工作方式：
一、计数过程
采用此方式工作循环计数时，计数初值可自动重装，但不计数， 计数过程的进行是靠门控信号触发的，称为硬触发。 计数过程如下图所示。
C ＝ W 1A
WR
N 3 ＝
C LK G TE A O T U
3
2
1
0
退出
WR
CW
N=4
CLK GATE OUT
4
3
2
1
0
FF
图8.40 方式0波形图
退出
四、 Intel 8253的应用举例 1.初始化8253两种方式：
①对每个计数器分别进行初始化，先写控制字，后写计数值。 如果计数值是16位的，则先写低8位再写高8位。 ②先写所有计数器的方式字，再写各个计数器的计数值。 如果计数值是16位的，则先写低8位再写高8位。
例如：假设一个8253在某系统中的端口地址40H—43H，如果要将计数器0设置 为设置为工作方式3，计数初值为3060H,采用二进制计数法，则初始化 方法如下：
二、8253的外部引脚
1. 与CPU相连的引脚 D7~D0：数据线，双向、三态。 RD ：读信号，输入、低电平有效 WR：写信号，输入、低电平有效信号 CS：片选信号，输入、低电平有效。 A1、A0：地址线，输出。 A1、A0与8253内部寄存器的关系如表所示 2. 与外设相连的引脚 CLK：计数时钟，输入。 GATE：门控信号，输入、有效电平可分成 电平控制和上升沿控制两种。 OUT：计数结束信号，输出。 当计数器计数到0时，在OUT引脚必定有输出。 在不同的工作模式下，可输出不同电平的信号。
三、8253的控制方式字
D 7 S 1 C D 6 S 0 C D 5 RL 1 D 4 RL 0 D 3 M 2 D 2 M 1 D 1 M 0 D 0 BCD
(数制选择) (计数器选择) 0：二进制 00：选择计数器0 1：BCD 01：选择计数器1 10：选择计数器2 11：非法选择 用于选择每个计数器的计数制。 (工作方式选择) 在二进制计数时，计数初值的范围是0000H～FFFFH， 000： 方式0 001： 方式0 其中0000H是最大值，代表65536。 (读/写格式) X 10：方式2 00：计数器锁存命令 在BCD码计数时，计数初值的范围中0000—9999， X 11：方式3 01：读/写高8位 100 ：方式4 10：读/写低8位 其中，0000是最大值，代表10000。 101： 方式5 11：先读/写低8位，再读/写高8位
二、门控信号的影响
门控信号GATE=1时，允许计数；当GATE=0时，暂停计数。 所以在计数过程中，门控信号GATE=0，计数执行单元停止计数， 保持当前值，直到GATE信号恢复高电平，执行单元从当前值开始计数
三、写入新的初值对计数过程的影响
如果在计数过程中写入新的初值位，那么在写入新值后的下一个 时钟下降沿，计数器将按新的初值重新计数。
WR
CW
N=5
CLK GATE
OUT 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1
图8.43 方式3波形图
方式4—软件触发选通
采用方式4时，当计数到零时OUT端输出一个时钟周期的负脉 冲，计数器停止计数，这种方式的计数是一次性的。在该方式下， 通常将GATE接到高电平，使其常有效，由初值的装入启动计数 过程的开始。
AL,54H
43,AL AL,12H
；计数器1，方式2，只写低8位，二进制计数
；初值为18
OUT
41H,AL
⑶计数器3用于产生约900HZ的方波送至扬声器
MOV OUT MOV OUT MOV AL,B6H 43,AL AX,0533H ；计数初值为533H 42H,AL AL,AH ；写低8位 ；计数器3，方式3，写两字节，二进制计数
一、8253的内部结构
8253的内部结构，如图所示。 ⑴ 数据总线缓冲器
与CPU的数据总线相连，是8位双向三态缓冲器。CPU通过这个缓 冲器对8253进行读/写操作。
⑵ 控制字寄存器
此寄存器只能写入而不能读出。在8253初始化时，由CPU写入控 制字来设置计数器的工作方式。
⑶ 计数器
计数器0、计数器1、计数器2是三个完全独立、结构相同的计数 器，每一个都是由一个16位的可预置的减法计数器构成。
第九章 定时与计数接口电路
知 识 概 述 第一节 第二节 定时/计数的基本概念 可编程定时/计数器8253
9.1 定时/计数的基本概念
一、微机系统中计数、定时的作用 主板上的定时器除了形成计时信号之外，还为存储器刷新 产生定时信号和为主机板上的扬声器提供可编程的声频信号。
二、方法
定时信号可用软件和软硬件相结合两种方法来获得。
MOV OUT MOV AL,36H ；计数器0，方式3，写两个字节，二进制计数 43H,AL ；控制字送控制字寄存器 AL,0 ；计数值为最大值
OUT
OUT
40H,AL ；写低8位
40H,AL ；写高8位
⑵计数器1用于定时（15μs）DMA请求
MOV
OUT MOV
WR CW N=3
CLK GATE
OUT 3 2 1 0 FF 3 2
图8.41 方式1波形图
方式2—分频器
此方式能在OUT段输出连续的负脉冲，其宽度等于一个时钟周期， 通常将GATE接到高电平，使其有效，由初值的装入启动计数开始。
一、计数过程
写入控制字后输出端OUT变为高电平，当计数初值被写入后， 开始减1计数。减到l时，输出端OUT变为低电平；减到0时，输出端 OUT又变成高电平，同时从初值开始新的计数过程。 计数过程如下图所示。
控制寄存器
DB CLK计数脉冲输入
计数初值R
GATE门控脉冲输入
C P U
AB CB
计数器
输出OUT
计数输出R
9.2
计数/定时器8253
24引脚双列直插式封装，其主要功能如下： 1. 三个独立16位计数器； 2. 每个计数器可按二进制或十进制编程； 3. 每个计数器可编程6种不同的工作方式； 4. 每个计数器计数频率最高为10MHZ；
☆软件的方法：是通过编程，利用执行一条指令所需时钟数，统计
执行一段程序花费的时钟数，乘以一个时钟周期的 时间，就得到定时的时间。
☆软件硬件相结合方法：是根据需要的定时时间，用指令对
计数/定时器设置定时常数，并用指令启动之， 即到定时值时，便产生一个定时输出。
三、工作原理 计数：减到“0”后输出一个信号，计数便结束。 定时：减到“0”后，重新自动装入初值，获得一个恒定的 周期输出。 一般结构图：
方式0—计数结束产生中断 方式1—可重触发的单稳触发器
方式2—分频器
方式3—方波发生器 方式4—软件触发选通 方式5—硬件触发选通
退出
CS
0 0 0 0
RD
1 1 1 1
WR
A1
0 0 1 1
A0
0 1 0 1
寄存器选择和操作 写计数器0 写计数器1 写计数器2 写控制字寄存器
一、计数过程
由于每一轮计数过程必须重装初值一次，不能自动循环，所以称 为软件触发。又由于输出端OUT低电平持续时间为一个时钟周期，常 用此负脉冲作为选通信号，所以又称为软件触发选通方式。
C W 1 ＝ 8
WR
N 3 ＝
C LK G TE A O T U
3
2
1
0
方式5—硬件触发选通
采用方式5时，当计数到零时OUT端也是输出一个时钟周期的负 脉冲，计数器停止计数，这种方式也是一次性的。 但是，该方式是在GATE出现上升沿启动计数过程。
MOV AL，36H OUT MOV OUT MOV OUT 43H，AL AX, 3060H 40H, AL AL, AH 40H, AL
；设置控制字00110110
（计数器0，方式3，写两个字节，二进制计数）
；写入控制寄存器 ；设置计数值 ；写低8位至计数器0
；写高8位至计数器0
2. 8253应用举例 假设从8284时钟发生器来的频率2.386364MHZ经二 分频后作为8Байду номын сангаас53三个计数器的时钟输入，8253的端口地 址为40H—43H，这三个计数器的初始化程序如下：
此方式时，计数器在减到0时使OUT端变为高电平，常作 为向CPU请求中断的信号，这种方式的计数是一次性的。
一、计数过程
方式控制字写入控制寄存器后，输出端OUT引线变为低电平，并在计 数过程中一直维持低电平。计数初值写入初值计数器后，每个时钟的下降 沿都使计数执行单元的内容减1，减到0时，输出端OUT位高电平。此时完 成了一次计数过程，如图所示。
CL K G A TE OUT
3
2
1
3
2
1
3
方式3—方波发生器
采用方式3时，OUT端输出方波，当计数值N为偶数， 则输出对称方波；当计数值N为奇数时，则前(N+1)/2计数 期间输出低电平，后(N-1)/2计数期间输出低电平，其余同 方式2。计数过程如下图所示。
WR CW N=4
CLK GATE
OUT 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3
方式1—可重触发的单稳触发器
方式1可以输出一个负脉冲，负脉冲宽度由计数初值N决定，这种方 式的计数是一次性的。 在该方式下，当GATE端输入正脉冲时，开始启动计数
一、计数过程
当把方式控制字写入控制寄存器时，输出端OUT变成高电平，写入 初值，门控信号到来后开始计数，输出OUT端变为低电平。 计数过程中，OUT端—直维持低电平。当计数减到0时，输出端 OUT变为高电平，并一直维持高电平到下一次触发之前。计数值是一直 有效。计数过程如下图所示。
0 0 0 0
0
0 0 0 1
0
0 0 0 ×
1
1 1 1 ×
0
0 1 1 ×
0
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读计数器0
读计数器1 读计数器2 无操作(三态) 禁止(三态)
0
1
1
×
×
无操作(三态)
退出
知
识
概
述
基本概念： 定时器、计数器 重点、难点：8253的六种工作方式 8253的编程及应用
退出
方式0—计数结束产生中断
OUT
42H,AL
；写高8位
本章完
D7～D0
数据总线 缓冲器
计数器 0
CLK 0 G A TE 0 O U0 T CLK 1 G A TE 1 O U1 T CLK 2 G A TE 2 O U2 T
RD WR A0 A1
CS
读/写 逻辑
计数器 1
控制字 寄存器
计数器 2
退出
定时/计数器的工作方式：
一、计数过程
采用此方式工作循环计数时，计数初值可自动重装，但不计数， 计数过程的进行是靠门控信号触发的，称为硬触发。 计数过程如下图所示。
C ＝ W 1A
WR
N 3 ＝
C LK G TE A O T U
3
2
1
0
退出
WR
CW
N=4
CLK GATE OUT
4
3
2
1
0
FF
图8.40 方式0波形图
退出
四、 Intel 8253的应用举例 1.初始化8253两种方式：
①对每个计数器分别进行初始化，先写控制字，后写计数值。 如果计数值是16位的，则先写低8位再写高8位。 ②先写所有计数器的方式字，再写各个计数器的计数值。 如果计数值是16位的，则先写低8位再写高8位。
例如：假设一个8253在某系统中的端口地址40H—43H，如果要将计数器0设置 为设置为工作方式3，计数初值为3060H,采用二进制计数法，则初始化 方法如下：
二、8253的外部引脚
1. 与CPU相连的引脚 D7~D0：数据线，双向、三态。 RD ：读信号，输入、低电平有效 WR：写信号，输入、低电平有效信号 CS：片选信号，输入、低电平有效。 A1、A0：地址线，输出。 A1、A0与8253内部寄存器的关系如表所示 2. 与外设相连的引脚 CLK：计数时钟，输入。 GATE：门控信号，输入、有效电平可分成 电平控制和上升沿控制两种。 OUT：计数结束信号，输出。 当计数器计数到0时，在OUT引脚必定有输出。 在不同的工作模式下，可输出不同电平的信号。
三、8253的控制方式字
D 7 S 1 C D 6 S 0 C D 5 RL 1 D 4 RL 0 D 3 M 2 D 2 M 1 D 1 M 0 D 0 BCD
(数制选择) (计数器选择) 0：二进制 00：选择计数器0 1：BCD 01：选择计数器1 10：选择计数器2 11：非法选择 用于选择每个计数器的计数制。 (工作方式选择) 在二进制计数时，计数初值的范围是0000H～FFFFH， 000： 方式0 001： 方式0 其中0000H是最大值，代表65536。 (读/写格式) X 10：方式2 00：计数器锁存命令 在BCD码计数时，计数初值的范围中0000—9999， X 11：方式3 01：读/写高8位 100 ：方式4 10：读/写低8位 其中，0000是最大值，代表10000。 101： 方式5 11：先读/写低8位，再读/写高8位
二、门控信号的影响
门控信号GATE=1时，允许计数；当GATE=0时，暂停计数。 所以在计数过程中，门控信号GATE=0，计数执行单元停止计数， 保持当前值，直到GATE信号恢复高电平，执行单元从当前值开始计数
三、写入新的初值对计数过程的影响
如果在计数过程中写入新的初值位，那么在写入新值后的下一个 时钟下降沿，计数器将按新的初值重新计数。
WR
CW
N=5
CLK GATE
OUT 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1
图8.43 方式3波形图
方式4—软件触发选通
采用方式4时，当计数到零时OUT端输出一个时钟周期的负脉 冲，计数器停止计数，这种方式的计数是一次性的。在该方式下， 通常将GATE接到高电平，使其常有效，由初值的装入启动计数 过程的开始。
AL,54H
43,AL AL,12H
；计数器1，方式2，只写低8位，二进制计数
；初值为18
OUT
41H,AL
⑶计数器3用于产生约900HZ的方波送至扬声器
MOV OUT MOV OUT MOV AL,B6H 43,AL AX,0533H ；计数初值为533H 42H,AL AL,AH ；写低8位 ；计数器3，方式3，写两字节，二进制计数
一、8253的内部结构
8253的内部结构，如图所示。 ⑴ 数据总线缓冲器
与CPU的数据总线相连，是8位双向三态缓冲器。CPU通过这个缓 冲器对8253进行读/写操作。
⑵ 控制字寄存器
此寄存器只能写入而不能读出。在8253初始化时，由CPU写入控 制字来设置计数器的工作方式。
⑶ 计数器
计数器0、计数器1、计数器2是三个完全独立、结构相同的计数 器，每一个都是由一个16位的可预置的减法计数器构成。
第九章 定时与计数接口电路
知 识 概 述 第一节 第二节 定时/计数的基本概念 可编程定时/计数器8253
9.1 定时/计数的基本概念
一、微机系统中计数、定时的作用 主板上的定时器除了形成计时信号之外，还为存储器刷新 产生定时信号和为主机板上的扬声器提供可编程的声频信号。
二、方法
定时信号可用软件和软硬件相结合两种方法来获得。