第11章 8253可编程定时计数器
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执行单元的内容减1。 当CE减1计数到0时，OUT输出变为高电平。用户可 以用OUT的输出发出中断请求信号。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在方式0时的时序图
CLK G ATE （允许计数高电平） WR 写 CW 写计数值
O U T0 G ATE’
3
2
1 0
O U T ’0 （ 设 计 数 初 值 为 3）
实现定时和计数有两种方法：硬件定时和软件定时。
硬件定时，是利用专门的定时电路实现精确定时。这种定 时方式又可分为简单硬件定时和利用可编程接口芯片实现定 时。 8253是为微机配套设计开发的一个可编程定时计数器
11.1 概述
一、8253的结构框图
数据总线 D 7 -D 0
计数器 0 号 内 部
CLK0 G ATE 0 OUT0
OUT 43H，AL
MOV AL，40H
OUT 41H，AL ；送计数初值
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
三、8253的读操作
有两种读计数值的方法：
（1）读之前先停止计数： 用GATE信号控制计数器先停止计数，再由软件将计数 值读出，读出顺序必须严格按控制字D5D4确定的格式进 行。
（2）读之前先送计数值锁存命令：
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
二、工作方式 1、方式0 逐次减1，计数到0时发中断请求 当控制字写入控制寄存器后，OUT输出引脚立即变为 低电平。CPU向CR计数器写入计数初值后的第一个CLK 脉冲下降沿出现时，CR寄存器的内容被送入CE计数单元
内。随后的每个CLK脉冲的下跳沿出现时，都使CE计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
一、8253的控制字
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
（1）D0位：设定减1计数是按二进制还是二-十进制计数。 （2）D3~D1：设定工作方式，由这三位的编码决定本通道
工作于6种工作方式中的哪一种。
（3）D5~D4：设定计数值读/写格式。 （4）D7~D6：计数器通道选择。 8253进行初始化编程时， 要写入控制字和计数初值。在初始化时必须注意，对于每 个计数通道，必须先写控制字再写计数初值。
变为高电平。同时自动将计数初值送计数器继续进行下一 次的计数。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式2的时序图
CLK WR G A TE 2 O UT2 高电平 1 3 2 1 3 2 1 CW LSB
自动重复计数 G A TE 2 ’ O U T 2’ 3 3 2 1 禁止计数
值为3，则初始化程序段为：
MOV OUT MOV
AL，058H 43H，AL AL，3
；设置控制字寄存器 ；送控制字 ；置计数初值
OUT
41H，AL
；送计数初值
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
6、方式5：硬件触发脉冲 该方式下，对8253写入计数值后，计数器并不会立即
开始计数，而是必须等GATE上跳沿出现之后，才会在下
8 缓冲器
RD WR A0 A1
读 /写 逻辑 数 据 总 控制字寄 存器 线 计数器 2 号 计数器 1 号
CLK1 G ATE 1 OUT1 CLK2 G ATE 2 OUT2
CS
11.1 概述
（1）数据总线缓冲器
数据总线缓冲器是8253与CPU的接口，双向、三态、8位 的缓冲器。
（2）读／写控制逻辑
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
2、方式1：可编程单脉冲输出 该方式下，写入命令字和计数初值后，计数器输出端 OUT为高电平，由门控信号的上升沿触发，使OUT变为 低电平，在下一个CLK时钟的下跳沿开始对随后到来的 CLK时钟进行计数，当减1计数至0时，OUT变为高电平。
即每个GATE信号的上升沿会触发OUT输出一个宽度
11.3 PC/XT机中8253的应用
2、计数器1：用于产生动态存储器刷新的地址更新信号
该计数器编程设定为工作方式2，计数初值18，CLK
引脚1.19318MHZ的脉冲，18/1.19318 MHZ=15.12μs， 因此每隔15.12μs在OUT引脚产生一个宽度为840ns的负 脉冲。 该信号经过触发器记忆后，作为8237A通道0的 DREQ0请求信号，用来控制对动态存储器的刷新。
3、方式2 ：周期性时间间隔计时器（频率发生器） 当控制字写入控制字寄存器以后，OUT变为高电平初
始电平，当计数初值送入CR后的第一个CLK脉冲的下跳
沿，将CR内容送CE，并开始对以后的CLK脉冲进行减1 计数。计数值减1至1时，输出立即变为低电平。输出低电
平的宽度等于一个输入时钟周期时间。当减1到0时OUT
11.1 概述
二、8253的引脚
D0 D1 D2 数据线 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR 控制线 A0 A1 CS Vcc 电源线
地
8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12
9 11 10
CLK0 G ATE 0 OUT0
计数器 0 号
G ATE 0 OUT0
3
2
2
2
1 0
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器通道0工作于方式0，用8位二进制计数，其
计数值为50，二-十进制，则它的初始化程序段如下：
MOV AL，11H OUT 43H，AL MOV AL，50
；设置控制字 ；写入控制字寄存器 ；设置计数初值
OUT 40H，AL
；写入计数初值寄存器
为计数初值N个CLK周期间隔的负脉冲。 该方式可重复触发，只要有GATE信号的上升沿到来 就会重新触发计数器。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式1的时序图
CLK WR G A TE OUT1 开始计数 G A TE ’ O U T 1’ 3 2 1 0 CW LSB
3
11.3 PC/XT机中8253的应用
3、计数器2：
产生扬声器的发音驱动信号，还可根据用户编程用于
一个CLK的下跳沿，将CR内容装入CE，并开始对随后的 CLK脉冲进行计数。
在计数期间，OUT引脚输出为高电平。当计数到0时，
OUT引脚输出一个CLK周期宽的负脉冲，然后又恢复为 高电平。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式5的时序图
CLK WR CW LSB
G ATE5 O UT5
MOV AL，03H
OUT 40H，AL ；送计数值高字节
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
4、方式3：方波发生器
该方式的工作过程与方式2很相似，门控的作用及自
动加载计数初值都一样，只是OUT引脚输出波形不同。该 方式在计数过程中输出一系列方波。
当计数初值N为偶数时，输出高、低电平持续时间相
；写入控制寄存器 ；读低8位
MOV BL，AL IN AL，42H ；读高8位
MOV BH，AL
11.3 PC/XT机中8253的应用
1、计数器0：用于产生0引脚输出方波，
计数初值为0，即最大值216=65536。由于输入时钟为 1.19318MHz的方波，因此在OUT0输出频率为
当信号为低电平有效时，选中该8253芯片 （3）控制字寄存器
控制字寄存器从数据总线上接收CPU送来的控制字，该控 制字可以进行通道的选择、工作方式的设定、计数初值格式 （BCD码或二进制）的设定以及计数初值的写入顺序等。 （4）计数器0、计数器1、计数器2
8253的三个计数通道.其结构完全相同，每个计数器由 CLK和GATE两个输入信号和OUT一个输出信号。
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器0工作于方式2，按二进制计数，计数初值 为0304H。
MOV AL，00110100B；设控制字，通道0，先读/写高8位
；再读写低8位，方式2，二进制。 OUT 43H，AL MOV AL，04H OUT 40H，AL ；送计数值低字节
2 不停计数
1
3
2
1
0
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设计数器通道1工作于方式1，按二进制计数，计数初值
为40H，它的初始化程序段为：
MOV AL，62H OUT 43H，AL MOV AL，40H
；工作方式控制字
；送计数初值
OUT 41H，AL
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
需要在读之前先发一个锁存命令，将当前计数器中的 内容锁存进一存储寄存器，得到一个不变的稳定量。然后
再发读命令，从该锁存器中将数据读出。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
【例】要读取通道3的计数值，则要执行的程序段为：
MOV AL，80H
OUT 43H，AL IN AL，42H
；通道3的锁存命令
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式4的时序图
C LK WR G A TE 4 O UT4 高电平 1 3 2 1 0 C LK 1 CW LSB
G A TE 4 ’ O U T 4’ 3
禁止计数
2
1
3
2
1
0
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器1工作于方式4，按二进制计数，计数初
等。当N为奇数时，输出高电平持续时间比低电平持续时 间多一个时钟周期。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器2工作在方式3，按二-十进制计数，计数 初值为4，则它的初始化程序段如下：
MOV AL，10010111B
；计数器2，只读/写低8位， ；工作方式3，二~十进制
OUT 43H，AL MOV AL，4
微型计算机原理与接口技术
主 编 何 超
中国水利水电出版社
第11章 8253可编程定时计数器
概述 8253的编程控制字和工作方式 PC/XT机中8253的应用
11.1 概述
微机系统，要管理和协调各部件的时序关系和相互配合，
使系统正常而有机地高速运转，必须有准确稳定的时间基准、
事件先后顺序的巧妙安排和精确控制以及精密可靠的定时计 数功能
15 14 13 CLK1 G ATE 1 OUT1 计数器 1 号
G ATE 1 OUT1 18 16 17
CLK2 G ATE 2 OUT2 计数器 2 号
G ATE 2 OUT2
11.1 概述
（1）数据总线D7～D0。三态、双向输入输出线。用于8253 与系统的数据总线间的数据传送。 （2）片选信号。输入，低电平有效。 （3）读信号、写信号。输入，低电平有效，必须先选中8253 （＝0）时，才能对8253的内部寄存器进行读和写。 （4）时钟输入CLK。时钟信号的作用是在8253进行定时或计 数时每输入一个时钟信号，使计数器减1。 （5）门控信号GATE。输入引脚。该信号的作用是控制启动定 时或计数。 （6）输出引脚OUT。三个通道各有一个OUT引脚，是8253向 外部的输出信号。
1.19318M/65536=18.2HZ的方波。计数器的输出端OUT0
与8259A的IRQ0相连，所以每隔1/18.2秒，将在IRQ0产 生一个中断请求信号（即每隔55ms产生一次0级中断）。 这种周期性的中断，被BIOS用作工作日的计时时钟。由 于系统中0级中断的优先级最高，这就保证了系统时钟的 稳定性和可靠性。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
5、方式4：软件触发选通
该方式与方式0相似，当写入方式命令字后OUT引脚
变为高电平初始电平。当计数到0时，OUT引脚输出一个 CLK时钟周期宽的负脉冲，然后又恢复为高电平。 GATE=1时允许计数，GATE=0时停止计数。该方式 不能循环计数，每次启动计数都要靠重新写入计数初值。
开始计数 3 2 不停计数 1 0 1
G A T E 5’ O U T 5’ 3
2
1
3
2
1
0
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253的通道1工作于方式5，按二进制计数，计数初
值为4000H，则它的初始化程序段为：
MOV AL，01101010B
；通道1，只读写高字节， ；方式5，二进制计数。
；控制字送控制字寄存器 ；送计数初值
OUT 42H，AL
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式3的时序图
C LK WR G A TE 3 O UT3 (N = 奇 数 ) O U T 3’ (N = 偶 数 ) 4 3 2 1 4 自动重复计数 3 2 1 高电平 1 5 4 3 2 1 5（ 0） 4 3 CW LSB
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在方式0时的时序图
CLK G ATE （允许计数高电平） WR 写 CW 写计数值
O U T0 G ATE’
3
2
1 0
O U T ’0 （ 设 计 数 初 值 为 3）
实现定时和计数有两种方法：硬件定时和软件定时。
硬件定时，是利用专门的定时电路实现精确定时。这种定 时方式又可分为简单硬件定时和利用可编程接口芯片实现定 时。 8253是为微机配套设计开发的一个可编程定时计数器
11.1 概述
一、8253的结构框图
数据总线 D 7 -D 0
计数器 0 号 内 部
CLK0 G ATE 0 OUT0
OUT 43H，AL
MOV AL，40H
OUT 41H，AL ；送计数初值
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
三、8253的读操作
有两种读计数值的方法：
（1）读之前先停止计数： 用GATE信号控制计数器先停止计数，再由软件将计数 值读出，读出顺序必须严格按控制字D5D4确定的格式进 行。
（2）读之前先送计数值锁存命令：
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
二、工作方式 1、方式0 逐次减1，计数到0时发中断请求 当控制字写入控制寄存器后，OUT输出引脚立即变为 低电平。CPU向CR计数器写入计数初值后的第一个CLK 脉冲下降沿出现时，CR寄存器的内容被送入CE计数单元
内。随后的每个CLK脉冲的下跳沿出现时，都使CE计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
一、8253的控制字
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
（1）D0位：设定减1计数是按二进制还是二-十进制计数。 （2）D3~D1：设定工作方式，由这三位的编码决定本通道
工作于6种工作方式中的哪一种。
（3）D5~D4：设定计数值读/写格式。 （4）D7~D6：计数器通道选择。 8253进行初始化编程时， 要写入控制字和计数初值。在初始化时必须注意，对于每 个计数通道，必须先写控制字再写计数初值。
变为高电平。同时自动将计数初值送计数器继续进行下一 次的计数。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式2的时序图
CLK WR G A TE 2 O UT2 高电平 1 3 2 1 3 2 1 CW LSB
自动重复计数 G A TE 2 ’ O U T 2’ 3 3 2 1 禁止计数
值为3，则初始化程序段为：
MOV OUT MOV
AL，058H 43H，AL AL，3
；设置控制字寄存器 ；送控制字 ；置计数初值
OUT
41H，AL
；送计数初值
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
6、方式5：硬件触发脉冲 该方式下，对8253写入计数值后，计数器并不会立即
开始计数，而是必须等GATE上跳沿出现之后，才会在下
8 缓冲器
RD WR A0 A1
读 /写 逻辑 数 据 总 控制字寄 存器 线 计数器 2 号 计数器 1 号
CLK1 G ATE 1 OUT1 CLK2 G ATE 2 OUT2
CS
11.1 概述
（1）数据总线缓冲器
数据总线缓冲器是8253与CPU的接口，双向、三态、8位 的缓冲器。
（2）读／写控制逻辑
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
2、方式1：可编程单脉冲输出 该方式下，写入命令字和计数初值后，计数器输出端 OUT为高电平，由门控信号的上升沿触发，使OUT变为 低电平，在下一个CLK时钟的下跳沿开始对随后到来的 CLK时钟进行计数，当减1计数至0时，OUT变为高电平。
即每个GATE信号的上升沿会触发OUT输出一个宽度
11.3 PC/XT机中8253的应用
2、计数器1：用于产生动态存储器刷新的地址更新信号
该计数器编程设定为工作方式2，计数初值18，CLK
引脚1.19318MHZ的脉冲，18/1.19318 MHZ=15.12μs， 因此每隔15.12μs在OUT引脚产生一个宽度为840ns的负 脉冲。 该信号经过触发器记忆后，作为8237A通道0的 DREQ0请求信号，用来控制对动态存储器的刷新。
3、方式2 ：周期性时间间隔计时器（频率发生器） 当控制字写入控制字寄存器以后，OUT变为高电平初
始电平，当计数初值送入CR后的第一个CLK脉冲的下跳
沿，将CR内容送CE，并开始对以后的CLK脉冲进行减1 计数。计数值减1至1时，输出立即变为低电平。输出低电
平的宽度等于一个输入时钟周期时间。当减1到0时OUT
11.1 概述
二、8253的引脚
D0 D1 D2 数据线 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR 控制线 A0 A1 CS Vcc 电源线
地
8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12
9 11 10
CLK0 G ATE 0 OUT0
计数器 0 号
G ATE 0 OUT0
3
2
2
2
1 0
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器通道0工作于方式0，用8位二进制计数，其
计数值为50，二-十进制，则它的初始化程序段如下：
MOV AL，11H OUT 43H，AL MOV AL，50
；设置控制字 ；写入控制字寄存器 ；设置计数初值
OUT 40H，AL
；写入计数初值寄存器
为计数初值N个CLK周期间隔的负脉冲。 该方式可重复触发，只要有GATE信号的上升沿到来 就会重新触发计数器。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式1的时序图
CLK WR G A TE OUT1 开始计数 G A TE ’ O U T 1’ 3 2 1 0 CW LSB
3
11.3 PC/XT机中8253的应用
3、计数器2：
产生扬声器的发音驱动信号，还可根据用户编程用于
一个CLK的下跳沿，将CR内容装入CE，并开始对随后的 CLK脉冲进行计数。
在计数期间，OUT引脚输出为高电平。当计数到0时，
OUT引脚输出一个CLK周期宽的负脉冲，然后又恢复为 高电平。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式5的时序图
CLK WR CW LSB
G ATE5 O UT5
MOV AL，03H
OUT 40H，AL ；送计数值高字节
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
4、方式3：方波发生器
该方式的工作过程与方式2很相似，门控的作用及自
动加载计数初值都一样，只是OUT引脚输出波形不同。该 方式在计数过程中输出一系列方波。
当计数初值N为偶数时，输出高、低电平持续时间相
；写入控制寄存器 ；读低8位
MOV BL，AL IN AL，42H ；读高8位
MOV BH，AL
11.3 PC/XT机中8253的应用
1、计数器0：用于产生0引脚输出方波，
计数初值为0，即最大值216=65536。由于输入时钟为 1.19318MHz的方波，因此在OUT0输出频率为
当信号为低电平有效时，选中该8253芯片 （3）控制字寄存器
控制字寄存器从数据总线上接收CPU送来的控制字，该控 制字可以进行通道的选择、工作方式的设定、计数初值格式 （BCD码或二进制）的设定以及计数初值的写入顺序等。 （4）计数器0、计数器1、计数器2
8253的三个计数通道.其结构完全相同，每个计数器由 CLK和GATE两个输入信号和OUT一个输出信号。
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器0工作于方式2，按二进制计数，计数初值 为0304H。
MOV AL，00110100B；设控制字，通道0，先读/写高8位
；再读写低8位，方式2，二进制。 OUT 43H，AL MOV AL，04H OUT 40H，AL ；送计数值低字节
2 不停计数
1
3
2
1
0
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设计数器通道1工作于方式1，按二进制计数，计数初值
为40H，它的初始化程序段为：
MOV AL，62H OUT 43H，AL MOV AL，40H
；工作方式控制字
；送计数初值
OUT 41H，AL
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
需要在读之前先发一个锁存命令，将当前计数器中的 内容锁存进一存储寄存器，得到一个不变的稳定量。然后
再发读命令，从该锁存器中将数据读出。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
【例】要读取通道3的计数值，则要执行的程序段为：
MOV AL，80H
OUT 43H，AL IN AL，42H
；通道3的锁存命令
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式4的时序图
C LK WR G A TE 4 O UT4 高电平 1 3 2 1 0 C LK 1 CW LSB
G A TE 4 ’ O U T 4’ 3
禁止计数
2
1
3
2
1
0
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器1工作于方式4，按二进制计数，计数初
等。当N为奇数时，输出高电平持续时间比低电平持续时 间多一个时钟周期。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253计数器2工作在方式3，按二-十进制计数，计数 初值为4，则它的初始化程序段如下：
MOV AL，10010111B
；计数器2，只读/写低8位， ；工作方式3，二~十进制
OUT 43H，AL MOV AL，4
微型计算机原理与接口技术
主 编 何 超
中国水利水电出版社
第11章 8253可编程定时计数器
概述 8253的编程控制字和工作方式 PC/XT机中8253的应用
11.1 概述
微机系统，要管理和协调各部件的时序关系和相互配合，
使系统正常而有机地高速运转，必须有准确稳定的时间基准、
事件先后顺序的巧妙安排和精确控制以及精密可靠的定时计 数功能
15 14 13 CLK1 G ATE 1 OUT1 计数器 1 号
G ATE 1 OUT1 18 16 17
CLK2 G ATE 2 OUT2 计数器 2 号
G ATE 2 OUT2
11.1 概述
（1）数据总线D7～D0。三态、双向输入输出线。用于8253 与系统的数据总线间的数据传送。 （2）片选信号。输入，低电平有效。 （3）读信号、写信号。输入，低电平有效，必须先选中8253 （＝0）时，才能对8253的内部寄存器进行读和写。 （4）时钟输入CLK。时钟信号的作用是在8253进行定时或计 数时每输入一个时钟信号，使计数器减1。 （5）门控信号GATE。输入引脚。该信号的作用是控制启动定 时或计数。 （6）输出引脚OUT。三个通道各有一个OUT引脚，是8253向 外部的输出信号。
1.19318M/65536=18.2HZ的方波。计数器的输出端OUT0
与8259A的IRQ0相连，所以每隔1/18.2秒，将在IRQ0产 生一个中断请求信号（即每隔55ms产生一次0级中断）。 这种周期性的中断，被BIOS用作工作日的计时时钟。由 于系统中0级中断的优先级最高，这就保证了系统时钟的 稳定性和可靠性。
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
5、方式4：软件触发选通
该方式与方式0相似，当写入方式命令字后OUT引脚
变为高电平初始电平。当计数到0时，OUT引脚输出一个 CLK时钟周期宽的负脉冲，然后又恢复为高电平。 GATE=1时允许计数，GATE=0时停止计数。该方式 不能循环计数，每次启动计数都要靠重新写入计数初值。
开始计数 3 2 不停计数 1 0 1
G A T E 5’ O U T 5’ 3
2
1
3
2
1
0
重新开始计数
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
例：设8253的通道1工作于方式5，按二进制计数，计数初
值为4000H，则它的初始化程序段为：
MOV AL，01101010B
；通道1，只读写高字节， ；方式5，二进制计数。
；控制字送控制字寄存器 ；送计数初值
OUT 42H，AL
11. 2 8253的编程控制字和工作方式
8253工作在工作方式3的时序图
C LK WR G A TE 3 O UT3 (N = 奇 数 ) O U T 3’ (N = 偶 数 ) 4 3 2 1 4 自动重复计数 3 2 1 高电平 1 5 4 3 2 1 5（ 0） 4 3 CW LSB