第8章 可编程计数器定时器8253及其应用PPT课件
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第8章 可编程计数器定时器8253
8-1 8253的工作原理
一． 8253的内部结构和引脚信号
二． 初始化编程步骤
三． 8253的工作方式和门控信号的功能
8-2 8253应用举例
一． 8253定时功能的应用例子 二． 8253计数功能的应用例子 三． 8253在PC/XT机中的应用
15
8253的初始化编程步骤
初始化编程顺序 设置控制字
；给通道0送计数初值
33
MOV DX，316H MOV AL，72H OUT V MOV OUT MOV OUT
DX，312H AX，480 DX，AL AL，AH DX，AL
；给通道2送计数值
34
MOV DX，316H MOV AL，9BH OUT DX，AL MOV DX，314H MOV AL，26 OUT DX，AL
30
用8253产生各种定时波形
M/IO A9 A8 A7 A6 A5 8086 CPU A4 A3 A0 A2 A1 RD WR 74LS138 G1 G2A Y4 G2B C B A A1 A0 RD WR CS GATE0 OUT0 +5V 2KHz方波 8253 CLK0 CLK1 CLK2
通道1：产生宽度为480us的单脉冲，定义为工作方式1。而从 CLK输入1MHz的时钟脉冲。因此，通道1的计数初值应为： 计数初值＝时钟频率×定时时间 ＝480us × 1MHZ＝480 通道2：定义为方式5，计数初值应为： 计数初值＝26
32
初始化程序如下：
MOV DX，316H MOV AL，37H OUT DX，AL MOV DX，310H MOV AL，00 OUT DX，AL MOV AL，05H OUT DX，AL ；定义通道0为方式3
一． 8253的内部结构和引脚信号
二． 初始化编程步骤
三． 8253的工作方式和门控信号的功能
8-2 8253应用举例
一． 8253定时功能的应用例子 二． 8253计数功能的应用例子 三． 8253在PC/XT机中的应用
15
8253的初始化编程步骤
初始化编程顺序 设置控制字
；给通道0送计数初值
33
MOV DX，316H MOV AL，72H OUT V MOV OUT MOV OUT
DX，312H AX，480 DX，AL AL，AH DX，AL
；给通道2送计数值
34
MOV DX，316H MOV AL，9BH OUT DX，AL MOV DX，314H MOV AL，26 OUT DX，AL
30
用8253产生各种定时波形
M/IO A9 A8 A7 A6 A5 8086 CPU A4 A3 A0 A2 A1 RD WR 74LS138 G1 G2A Y4 G2B C B A A1 A0 RD WR CS GATE0 OUT0 +5V 2KHz方波 8253 CLK0 CLK1 CLK2
通道1：产生宽度为480us的单脉冲，定义为工作方式1。而从 CLK输入1MHz的时钟脉冲。因此，通道1的计数初值应为： 计数初值＝时钟频率×定时时间 ＝480us × 1MHZ＝480 通道2：定义为方式5，计数初值应为： 计数初值＝26
32
初始化程序如下：
MOV DX，316H MOV AL，37H OUT DX，AL MOV DX，310H MOV AL，00 OUT DX，AL MOV AL，05H OUT DX，AL ；定义通道0为方式3
第08章 可变程计数器8253及其应用精品PPT课件
输出信号的波形主要由工作模式决定，同 时还受到从外部加到GATE引脚上的门控信 号控制，它决定是否允许计数。
当用8253作外部事件计数器时，在CLK脚 上所加的计数脉冲是由外部事件产生的，这 些脉冲的间隔可以是不相等的。 如果要用它作定时器，则CLK引脚上应输入 精确的时钟脉冲。这时，8253所能实现的 定时时间，决定于计数脉冲的频率和计数器 的初值，即：
1--计数值为BCD码格式 0--计数值为二进制格式
0 0----选计数器0 0 1----选计数器1 1 0----选计数器2 1 1----无意义
0 0----对计数器进行锁存 0 1----只读/写低8位字节 1 0----只读/写高8位字节 1 1----先读/写低8位字节,
再读/写高8位字节.
4. 由于计数器是先减1，再判断计数值是否为零，所以写入 计数初值为0，实际就等于10000H，在二进制计数时，它 表示65536，BCD计数时，它表示10000。
例：在某微机系统中，8253的3个计数器的端口地址 分别为3F0H、3F2H和3F4H，控制字寄存器的端口地 址为3F6H，要求8253的通道0工作于模式3，并已知 对它写入的计数初值n＝1234H，则初始化程序为：
MOV AL， 00110111B
；控制字；选择通道0， 先读／写低字节，后高字
节
MOV DX， 3F6H ；指向控制口
OUT DX， AL ；送控制字
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
MOV AL， 34H ；计数值低字节
1、8253的初始化编程步骤
对3个计数器通道的编程没有先后顺序的规定。 对每个计数器的编程先写入控制字，后写入计数初值。
(1)写入控制字 1. 用输出指令向控制字寄存器写入一个控制字，以选
当用8253作外部事件计数器时，在CLK脚 上所加的计数脉冲是由外部事件产生的，这 些脉冲的间隔可以是不相等的。 如果要用它作定时器，则CLK引脚上应输入 精确的时钟脉冲。这时，8253所能实现的 定时时间，决定于计数脉冲的频率和计数器 的初值，即：
1--计数值为BCD码格式 0--计数值为二进制格式
0 0----选计数器0 0 1----选计数器1 1 0----选计数器2 1 1----无意义
0 0----对计数器进行锁存 0 1----只读/写低8位字节 1 0----只读/写高8位字节 1 1----先读/写低8位字节,
再读/写高8位字节.
4. 由于计数器是先减1，再判断计数值是否为零，所以写入 计数初值为0，实际就等于10000H，在二进制计数时，它 表示65536，BCD计数时，它表示10000。
例：在某微机系统中，8253的3个计数器的端口地址 分别为3F0H、3F2H和3F4H，控制字寄存器的端口地 址为3F6H，要求8253的通道0工作于模式3，并已知 对它写入的计数初值n＝1234H，则初始化程序为：
MOV AL， 00110111B
；控制字；选择通道0， 先读／写低字节，后高字
节
MOV DX， 3F6H ；指向控制口
OUT DX， AL ；送控制字
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
MOV AL， 34H ；计数值低字节
1、8253的初始化编程步骤
对3个计数器通道的编程没有先后顺序的规定。 对每个计数器的编程先写入控制字，后写入计数初值。
(1)写入控制字 1. 用输出指令向控制字寄存器写入一个控制字，以选
定时计数器8253课件
3个计数通道 通道控制寄存器 数据总线缓冲器 读／写控制电路
20010.12
定时计数器8253
3
计数通道
• 通道0、通道1和通道2
• CLK：计数器的脉冲输入端，GATE: 计数器的门控信 号，OUT: 计数器的输出信号，一般与计数溢出有关。
• 工作原理：
• 8253计数器工作在减1状态，每输入一个计数脉冲，计数 器值减1，当计数器
• 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。
计数器选择（SC1、SC0）
计数器读/写方式（RLl、RL0）
20010.12
定时计数器8253
9
• 计数器的锁存操作
• 8253一旦初始化后，就不需要CPU参与而自动计数。为了 读出计数值时不干扰实际计数过程，同时读出的值又是稳 定的，就要求对通道计数器中的计数值进行锁存。
读／写控制电路
❖ 片选信号 CS ❖ A1A0的组合 ：选择三个通道、一个控制寄
存器，共4个端口 ❖ 读信号 R D 和写信号W R 由CPU提供，低电平
有效。
20010.12
定时计数器8253
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8253的管脚分配
• 通道管脚
• CLKn：通道n的脉冲输入管脚．外部事件
或定时脉冲由这三个管脚输入；
OUT 8253控制口，AL
MOV AL，40H
；置8253通道0时间常数,
OUT 通道0端口，AL ; 第一次写初始计数值的低8位，
MOV AL，38H
; 第二次写高8位。3840H=14400秒=4小时
OUT 通道0端口，AL
……
中断程序中有关程序段如下：
……
MOV AL,00000001B ；8255置位/复位控制字，使PC0＝1
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定时计数器8253
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计数通道
• 通道0、通道1和通道2
• CLK：计数器的脉冲输入端，GATE: 计数器的门控信 号，OUT: 计数器的输出信号，一般与计数溢出有关。
• 工作原理：
• 8253计数器工作在减1状态，每输入一个计数脉冲，计数 器值减1，当计数器
• 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。
计数器选择（SC1、SC0）
计数器读/写方式（RLl、RL0）
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定时计数器8253
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• 计数器的锁存操作
• 8253一旦初始化后，就不需要CPU参与而自动计数。为了 读出计数值时不干扰实际计数过程，同时读出的值又是稳 定的，就要求对通道计数器中的计数值进行锁存。
读／写控制电路
❖ 片选信号 CS ❖ A1A0的组合 ：选择三个通道、一个控制寄
存器，共4个端口 ❖ 读信号 R D 和写信号W R 由CPU提供，低电平
有效。
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8253的管脚分配
• 通道管脚
• CLKn：通道n的脉冲输入管脚．外部事件
或定时脉冲由这三个管脚输入；
OUT 8253控制口，AL
MOV AL，40H
；置8253通道0时间常数,
OUT 通道0端口，AL ; 第一次写初始计数值的低8位，
MOV AL，38H
; 第二次写高8位。3840H=14400秒=4小时
OUT 通道0端口，AL
……
中断程序中有关程序段如下：
……
MOV AL,00000001B ；8255置位/复位控制字，使PC0＝1
第八章可编程计数器定时器8253 微机原理与接口技术 教学课件(共45张PPT)
1、8位的控制(kò ngzhì) 存放器
2、16位的CR
备注： 一、编程结 构: 1、8位的控 制存放器
2、16位的计 数初值存放器 CR 3、16位的计 数执行部件 CE
4、16位的 输出锁存器
OL
3、16位的CE：减 法(jiǎnfǎ)计数器
4、16位的OL： 锁存CE的内容
注：CR、CE、OL都为16位存放器，也可作8位存放器用
OUT 46H, AL
;1011×110B
;设控制字
/ TCLK
MOV AX, 2000
= FCLK / FOUT OUT 44H, AL
=2MHZ/1KHZ MOV AL, AH
=2000
OUT 44H, AL ;设初值
=7D0H
第二十八页，共45页。
5、方式4－软件触发(chùfā)的选通信号
使其工作于方式(fāngshì)3，计数初值为1234H，计数
按二
进制格式。编写程序将计数值读到BX存放器。
MOV AL,36H ; 0011×110B
MOV AL,00H ;0000 ××××H
OUT 46H,AL ;设控制(kòngzhì)字 MOV AL,34H
OUT 46H,AL ;锁存命令(mìng lìng) IN AL,40H
数过程(guòchéng)，从下一个时钟开始按新初值计数， 初值减为1前OUT一直维持高电平。
③ 软件同步：通过写入初值使计数器同步。
第二十五页，共45页。
4、方式(fāngshì)3－方波发生器
特点(tèdiǎn)：1〕计数 过程 该方式工作过程 (guòchéng)同方式2 ，只是输出脉宽不同 。
( y ì 2、适用场合(chǎng hé)：各种
第8章可编程定时器计数器8253及其应用精品PPT课件
《Microcomputer Technology》 12.10.2020
可编程定时器/计数器的概念
❖ 软件控制的硬件定时器
➢ 定时方式 ❖计数制 ❖输出波形 ❖触发方式 ❖循环方式
➢ 计数间隔
❖ 控制寄存器
第8章 可编程计数器/定时器8253及其应用 9
《Microcomputer Technology》 12.10.2020
《Microcomputer Technology》 12.10.2020
8.1 接口原理
❖ 接口电路中的电路单元
➢ 输入/输出数据锁存器和缓冲器：用以解决CPU 与外设之间速度不匹配的矛盾，以及起隔离和缓 冲的作用；
➢ 控制命令和状态寄存器：以存放CPU对外设的控 制命令，以及外设的状态信息；
第8章 可编程计数器/定时器8253及其应用 2
第8章
《Microcomputer Technology》 12.10.2020
可编程定时器/计数器 8253及其应用
❖ 接口原理 ❖ 8253的基本工作原理
➢ 8253的内部结构和引脚信号 ➢ 8253的编程 ➢ 8253的工作方式
❖ 8253的应用举例
第8章 可编程计数器/定时器8253及其应用 1
第8章 可编程计数器/定时器8253及其应用 11
《Microcomputer Technology》 12.10.2020
可编程定时器/计数器的工作原理
❖ CLK信号
➢ 周期性时钟信号，定时器功能； ➢ 非周期性事件计数信号，计数器功能。
❖ 计数输出锁存器Байду номын сангаасL
➢ 通常跟随计数执行单元的内容而变化 ➢ 当接收到CPU锁存命令时就锁存当前的计数值
第8章：定时计数器8253
一、内部结构
8253定时/计数器的工作原理 定时/计数器的核心部件为可预置初值计数器。 预置初值后开始计数，CLK信号每输入一个脉冲， 计数值减1，一直减到0，并且OUT脚同时产定时器 的容量即位数
GATE门控 信号 计数脉冲 CLK 输入
可预置初值计数器
允许 允许 ——
三、设置工作方式和计数值 对8253设置工作方式和设置计数值是连续 进行的。 步骤是：
1、对控制端口写：设置工作方式及计数值格式 2、对计数端口写：计数值低8位（可选） 3、对计数端口写：计数值高8位（可选）
控制字格式：
D7 SC1
D6 SC0
D5 RL1
D4 RL0
D3 M2
OUT 输出
计数初值
说明： 1、每个计数器各有三根I/O线 CLK：时钟信号输入 OUT：计数器输出 GATE：门控信号，用于启动或允许计数器工作
2、通过对控制寄存器写操作，来设置工作方式。 3、有A1A0两条地址线，在PC机中的端口地址是40H~43H。 A1 A0 端口 定义 0 0 40H 0#计数器 0 1 41H 1#计数器 1 0 42H 2#计数器 1 1 43H 控制寄存器
D2 M1
D1 M0
D0 BCD
SC1 SC0 ：选择计数器（0#，1#，2#） M2M1M0：设置工作方式（0~5） RL1 RL0 00 01 10 11 设置计数值格式 当前计数值锁存到输出缓冲器 写 / 读计数值的低8位 写 / 读计数值的高8位 写 / 读计数值的16位(先低8位，后高8位)
每次设置
方式 5
启动点
只设一次
启动方式的比较： 工作方式 方式 0 方式 1 启动方式 软件触发 硬件触发
5微机接口计数定时器PPT课件
占缺用采点采C用P增:用U5加5可的5了芯编时C片程间P和通CUP的阻用U时容的利间器定用开件时率销构/高计，成，数定C定器P时时电U电执时路路行间产。延由生时软定时件时间设。越置这长定种，时方这时法种间不等 长待，优开使点销用:越电灵大路活，简。降单尤低,其改了是R,CC定P值时U可的准改效确变率，定，定时浪时时费时间C间P。不U的受资主源机。频并率且影，响软，
• 定时与计数的关系
定时的本质就是计数，只不过这里的“数”的
单位是时间单位。如果把计时单位累加起来，就可
获得一段时间。因此， 定时的本质就是计数。
©北京工业大学计算机学院®
3
实现定时的方法
微机接口
软件定时
硬件定时
(1)软件定时
(2)利硬用件C定P时U内部定时机构，运用软件编程，循环执行一段程 序而产生硬的件等定待时延常时采。用可编程和不可编程的硬件电路来实 优现点定:不时需。增加硬设备，简单只需编制相应的延时程序以备调用。
©北京工业大学计算机学院®
4
8-1 8253/8254的工作原理
微机接口
定时和计数的本质是相同的，它们都是对一个 输入脉冲进行计数，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。例如， 输 入脉冲的频率为2MHz， 则：计数 2× 1 0 6 ---- 定时1秒。
2、读/写控制逻辑
发送或接收数据 往计数器设置计数器初值 从计数器读取数值 写控制寄存器
产生控制整个器件工作的控制信号
CS：片选
RD：CPU正在读计数器的值
WR：CPU正在写计数器初值或写入控制字
A1、A0：用来对3个计数器和控制器进行寻址，若8253
的端口基地址为40H，计数器0，1，2和控制寄存器端口
第8章 可编程计数器
4
方式3——方波发生器（连续）
CW N=4
① 写入CW后OUT变为高电平， WR 输入时间常数后，下一个时钟开始 计数，计到一半时输出变为低电平， CLK 计到终值时重新变为高电平，并开 GATE 始下一次计数过程。
② 若N为偶数，高低电平持续时 间相等；若为奇数，则高电平持续 时间为（N+1）/2，低电平持续时 间为（N-1）/2。 ③ GATE=1计数进行。在计数过程 中若GATE=0，计数停止且OUT为 高，计数器重新赋初值，GATE回 到高时计数重新开始。 ④ 计数期间送入新值，本周期继 续进行，下一个周期按新值计数。
555定时器外部引脚和内部结构
可编程硬件定时
定时原理：利用可编程定时器/计数器芯片 附加硬件电路实现定时 优点：
①灵活方便； ②由微处理器的时钟信号提供时间基准，因这种 时钟信号由晶体振荡器产生，故计时精确稳定； ③不占用CPU的时间，提高了CPU的利用率； ④应用广泛
Intel 8253简介
计数格式说明
BCD格式说明： ①计数值范围：0000～9999H，其中0000表示最大值 10000，即104; ②当预置了n=1234H，表示预置了一个十进制数1234。 二进制格式说明： ①计数值范围：0000～FFFFH，其中0000表示最大值 65536，即216 ②当预置了n=1234H，表示预置了一个十六进制数1234H， 即十进制数4660。
0
0 1 1
0 选择通道0
1 选择通道1 0 选择通道2 1 无效
0 0 计数器锁存，供CPU读取
0 1 只读/写计数器低位字节 1 0 只读/写计数器高位字节
先读/写计数器低位字节， 1 1 后读/写高位字节
第8讲_可编程计数(定时)器8253
21/38
三、8253的工作方式
（2）方式1：可重复触发的单稳态触发器(稳定在高，暂稳在 CW N=2 低) WR
CLK GATE OUT GATE OUT 2 1 2 1 0 2 1 0 2 1 0
提前触发，则输出脉冲加宽
硬件启动（触发：即边沿引起计数），不自动重复计数； 过程：写入控制字后OUT=1；写入计数初值后不计数，GATE 由低变高（触发）后下一个CLK下沿开始计数，OUT=0；减1 为0，OUT=1；OUT端输出N倍CLK的负脉冲。
第八讲 可编程计数器/定时器Intel8253
主要内容
计数/定时器8253引脚功能和内部结
构； 8253控制字/锁存字； 8253的6种工作方式及其使用； 8253应用：系统连接、初始化编程。
2/38
一、8253引脚和内部结构
1.1 概述 定时/计数器的用途？ 可以实现定时与计数两个功能，常用于：系统时钟、 DRAM刷新定时、定时采样、实时控制(如：交通信号灯)、 事件/脉冲计数等。 如何实现定时？ 软件方法：CPU执行一段程序实现延时。利用程序循环延 迟指定的时间；缺点：CPU占用率？延时精度？兼容？ 硬件方法：不可编程的定时/计数器电路，如定时器555， 单稳触发器等；缺点：不可编程、不够灵活。
8/38
主要内容
计数/定时器8253引脚功能和内部
结构； 8253控制字/锁存字； 8253的6种工作方式及其使用； 8253应用：系统连接、初始化编程。
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二、8253控制字/锁存字
1、 计数启动方法 软件启动：CPU用输出指令向计数器写入初值后启动计数； 硬件启动：写入初值后不启动计数，外部电路信号（GATE） 启动计数。 （1）软件启动过程 • 门控信号GATE端保持为高电平； • 写入计数初值后第1个CLK，初值寄存器内容送计数器(CE)； • 第2个CLK下降沿计数器(CE)开始减1计数，直到为0，OUT端 输出一个信号； • 实际CLK个数比写入的计数初值N多一个，即N+1。 （2）硬件启动过程 写入计数初值后不启动计数；门控信号GATE端低变高 CLK上升沿采样GATE；有，则该CLK的下降沿开始计数。
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提问与解答环节
Questions and answers
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谢谢您的观看与聆听
Thank you for watching and listening
CLK0 GATE0 OUT0
CLK1 GATE1 OUT1
CLK2 GATE2 OUT2
8253内部包括：
*数据总线缓冲器(传送信息)
*读写控制逻辑 *控制字寄存器(存放控制字) *三个计数器（减法器）
8253内部结构
8253 的引线图
数据线（D7~D0） 地址线：选择内部寄
存器； 控制线：完成片选和
读写操作。
CLK：输入脉冲线； GATE：门控信号输入线；
GATE=0 禁止计数， GATE=1 允许工作； OUT：输出引脚； 当计数到“0”时， OUT 端输出一信号。
方式1、方式5由GATE的上升沿控制允许计数。
方式1、方式5由GATE的上升沿控制允许计数。
整体 概述
一 请在这里输入您的主要叙述内容
二
请在这里输入您的主要 叙述内容
三 请在这里输入您的主要叙述内容
下面重点介绍8253芯片的工作原理。
8253的内部结构图 内部数据总线
数据总线 缓冲
D7 ~ D0 器
计数器 0
RD WR
读/写
A0
逻辑
A1
CS
控制字
寄存器
计数器 1
计数器 2