第八章 计数器定时器
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上述接口芯片功能可由程序改变，称为可编程接口芯片。
第8章 计数器/定时器
8.1 计数器/定时器概述
微机应用系统的重要应用之一是如何用好定时/计数器。 即常常需要实时钟或延时或对外部事件计数。 实现定时或延时控制的常用方法： （1）软件延时：用一个不完成任何功能的程序段实现； （2）常用数字电路定时：555 （3）可编程硬件定时：8253，其定时值和定时范围可以通过 软件来确定和改变。 8253主要功能： ①以均匀分布的时间间隔中断操作系统，以便切换程序； ②向I/O设备输出精确的定时信号，信号的周期可由程序控制； ③用来作为可编程波特率发生器； ④检测外部事件发生的频率或周期； ⑤统计外部事件发生的次数，计数结果送至计算机； ⑥在定时或计数达到编程规定的值以后，向CPU申请中断。
2# 10#
最大216（0000H） 最小1 （0001H） 最大104（0000H） 最小1 （0001H）
③每个通道有6种工作方式，由控制 寄存器选择。
⑤控制字寄存器只能写不能读， 写入的控制字将控制通道的工作 方式。
⑥数据总线缓冲器用于与CPU间的 ④计数器归0时由OUT引脚输出信号。 信息通道。
可重复触发—— 当计数归零后，不用再次送计数值，只要给它触发脉冲，即可产生一个同 样宽度的单稳脉冲输出。
第8章 计数器/定时器 （3）方式2——分频器(频率发生器） ① 写入CW后OUT为高电平，写入 时间常数后，下一CLK开始计数，减 到1时OUT变低，经过一个CLK后 OUT变高，计数重新开始。 ② GATE=1计数进行，GATE=0计 数停止，且下一个CLK计数器重新赋 初值，GATE变为高电平，计数重新开 始。 ③ 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操作。
第8章 计数器/定时器
8.2 8253内部结构
Intel 8253____ 三个通道 16位 可设置定时计数器， 可由软件设定6种工作方式。
第8章 计数器/定时器
①8253内部由三个独立通道组成，结 构与工作原理完全相同。 ②每个通道是16位计数器 可对外输入CLK进行二进制或十进 制（ BCD）减1计数 是否计数由外引脚GATE控制。 CLK 已知频率的时钟信号 外部事件发生源 16位减法计数器
那么，在下一个脉冲开始计数器计数。 通过写入计数初值使计数器同步，称为～。
第8章 计数器/定时器 （4）方式3——方波发生器（连续）
WR CW N=4
① 写入CW后OUT变为高电平，输 CLK 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，计到终 GATE 值时重新变为高电平，并开始下一次 OUT 计数过程。
4 3 2 1 4 3 2 1 方式3时序图
计数过程由软件将计数初值装入通道来触发
第8章 计数器/定时器
（5）方式4——软件触发选通 ①写入CW后OUT为高电平，输入 时间常数后，下一个CLK开始计数， 计数器为0时，输出一个周期负脉冲， 并停止操作。 ②GATE=1允许计数，GATE=0禁 止计数。 ③计数期间送入新的时间常数，则 下一个时钟按新值重新计数。
WR CLK GATE OUT 3 2 1 0 FFFEFDFC 方式4时序图 CW N=3
（6）方式5——硬件触发选通 ① 写入CW后OUT为高电平，输入时 间常数后由GATE上升沿启动计数。计 数为0时输出一个时钟的负脉冲，并停 止操作。 ② 计数过程中，若GATE又来一个上 升沿，则下一个时钟计数器重新赋值 计数。 ③ 计数过程中写入时间常数，当前 周期不受影响，在下一个 GATE上升沿 启动新值计数。
第8章 计数器/定时器
8.4 8253的控制字
D7
SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 D0 BCD
控制字写入控制端口，各位含义如下：
SC1
0 0 1 1
RW1
SC0：计数器通道选择 0 通道0 1 通道1 0 通道2 1 非法
M2M1M0：计数器工作方式选择
0 0 1 1
RW0：计数器读写选择 0 计数器锁存 1 只读写低8位 0 只读写高8位 1 先读写低8位,再读写高8位
WR CLK OUT 4 3 2 1 0 FF 方式0时序图 CW N=4
⑤ 计数到零后，不能自动恢复计数 初值，OUT端保持高电平。
再次写入计数初值，才又开始计数。
第8章 计数器/定时器
例：若8253的地址为04H～07H，
要使计数器工作在方式0，仅用8 位二进制数，计数初值为128，初 始化程序为： MOV AL ，50H OUT 07H，AL MOV AL ，80H OUT 05H，AL
第8章 计数器/定时器
8.3 8253的引脚功能
1. D7～D0：数据总线，双向，三态， 直接与计算机数据总线相连。 2. CLK0～CLK2：计数时钟输入端， 下降沿使通道减1。 3. GATE0～GATE2：门控制，输入， 高电平有效或上升沿有效， 有效时允许计数器对输入时钟计数。 4. OUT0～OUT2：通道输出信号， 计数器到“0”时由此输出一信号， CS RD WR 输出波形形式取决于工作方式。 0 1 0 5. A1、A0：寻址3个通道的计数器 0 1 0 和控制寄存器(3个通道的控制寄 0 1 0 0 1 0 存器共用一个端口地址). 0 0 1 6. RD、WR和CS：8253的读、写 0 0 1 和片选信号，均为低电平有效。 0 0 1
输出端OUT进入初始状态。
② CPU向8253写入的计数初值，要在CLK端输入一个正脉冲 （ ）后才能被真正装入指定通道（若在此CLK下降沿之前 读计数器，则其值是不定的）。 之后再次输入时钟脉冲（CLK）才开始计数，且每次在脉 冲的下降沿减1计数。 即：写入计数初值后，经过一个CLK，8253才开始计数。
D7 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0
D0 BCD
D7 1 0 0 1 0 0 0
D0 0
第8章 计数器/定时器 （2）方式1——可重复触发单稳触发器
WR CW N=3
①写入CW后OUT变为高电平， GATE CLK 上升沿触发后，OUT变为低并开始计数， GATE 归零时OUT变为高电平。
0 0 x x 1 1
0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1
方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5
BCD：计数器进制选择
0 1
16位二进制计数器 BCD码计数器
第8章 计数器/定时器
8253初始化： 对一个通道
先写入控制字 再写入时间常数（计数初值）
注： ① 写入控制字后，所有控制逻辑电路复位，
第八章 可编程计数器/定时器8253
8.1
8.2 8.3 8.4
概述
8253的内部结构 8253的引脚功能 8253的控制字
8.5
8.6
8253的工作方式
8253的应用举例
第8章 计数器/定时器
80X86系统常用接口芯片
（一）并行接口芯片 Intel 8255，有三个8位端口A,B,C Intel 8155，有三个端口,内带256字节RAM,两个定时器。 （二）串行接口芯片 Intel 8251，同步异步串行接口。 Intel 8250，异步串行接口芯片。 （三）计数定时器 Intel 8253/8254，三个通道16位定时计数器。 （四）直接存取控制器（DMAC） Intel 8237
WR CLK GATE OUT 3 2 1 0 FFFE 3 2 1 0 方式5时序图 CW N=3
第8章 计数器/定时器
8253有6种不同的工作方式。小结如下：
方式0 —— 写入CW后，输出即变低，计数结束输出为高，常用该输出信号 作为中断源。其余5种方式写入CW后，输出均变高。 方式0可用来实现定时或对外部事件进行计数。 方式1用来产生单脉冲。 方式2用来产生序列负脉冲，每个负脉冲的宽度与CLK的周期相同。 方式3用于产生连续的方波。方式2和方式3都实现对CLK的n分频。 方式4和方式5的波形相同，都是计数器归0后的1个负脉冲，宽度为1个CLK。
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是连续的，方式4是由软件（设置初值）触发启动，而方式5由硬件（门控脉冲） 触发启动。 方式1、5 触发计数方式相同，但输出波形不同。方式1为输出n个CLK脉冲周期 的负脉冲（计数过程中输出为低），而方式5输出的是宽度为1个CLK脉冲周期的 负脉冲（计数过程输出为高）。 任一种方式，只有在写入计数值后才能开始计数，方式0、2、3和4都是在写入 计数值后，计数过程就开始了，而方式1和5需要外部触发启动，才开始计数。
A1 A0
功
能
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 1 0 1 0
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 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
第8章 计数器/定时器
8253与8086系统计算机连接
说明： 1.
8253
D7 ～ D0 IOR IOW A2 A1 +5V A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 +5V A8 A7 A6 A5 D7 ～ D0 RD WR A1 A0 CS
端口 A15～A8 A7A6A5 A4A3 A2A1 A0 地址 0 010 XX 0 1 1 0 040H 1 0 042H 0 044H 1 046H
通道0 通道1 0～ 0 通道2 控制口
4.
74LS30
百度文库
74LS04
74LS138 G1 G2A Y2 G2B C B A
8253的三个通道输入时钟由系统PCLK分频得到，频率为： 2.38636/2=1.1931816MHz. 5. 在IBM-PC/XT微机系统中，通道0定时OUT0接8259的IR0，通道1刷新动态 存储器，通道2控制扬声器发声.
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。
WR CLK GATE OUT 3 2 1 32 1 3 2 1 方式2时序图 CW N=3
不用重复置数。计数器能够 连续工作，输出OUT是输入CLK 的n(初值）分频。
第8章 计数器/定时器
硬件同步：由前述②知，门控信号可实现计数器的同步，称为硬件同步 软件同步：计数器写入控制字和计数初值后，如GATE一直处于高电平，
②GATE再来一次上升沿使OUT为低， 计数器以初值重新计数。 ③计数过程中，再次给通道写入时间常 数，不影响现行操作过程，GATE再次 触发后才按新的时间常数操作。
OUT 3 2 1 0 FFFE 3 2 方式1时序图
④计数过程中，GATE触发沿提前到来， 在下一个CLK的下降沿，计数器开始重 新计数，这将使输出单稳脉冲比原先设 定的计数值加宽。
第8章 计数器/定时器
8.5 8253的工作方式
（1）方式0——计数结束产生中断 （2）方式1——可重复触发单稳触发器 （3）方式2——分频器(频率发生器） （4）方式3——方波发生器（连续）
（5）方式4——软件触发选通
（6）方式5——硬件触发选通
第8章 计数器/定时器
（1） 方式0——计数结束产生中断 ① 控制字（CW）写入后OUT即变 为低电平，当计数器为0时，输出 OUT变为高电平。 ② 计数初值写入后在下一个CLK下 降沿才送入计数器，因此计数值为 N+1。 ③ 当GATE变为低电平时计数停止， 再变为高电平时计数继续进行。 ④ 若计数过程中重新送入初值，则 按新值重新计数。
GATE0 GATE1 GATE2 OUT0 OUT1 OUT2 CLK0 CLK1 CLK2 PCLK
+5V PB0(8255) IRQ0(8259) 刷新电路 驱动器 PB1(8255) 74LS175 C Q D Q
8253的数据线D7~D0接8086的 数据总线的低8位。 2. 8253的A1和A0分别接系统的A2 和A1，使用偶地址传递信息。 3.由74LS138，74LS30和74LS04 译码选中8253。
第8章 计数器/定时器
8.1 计数器/定时器概述
微机应用系统的重要应用之一是如何用好定时/计数器。 即常常需要实时钟或延时或对外部事件计数。 实现定时或延时控制的常用方法： （1）软件延时：用一个不完成任何功能的程序段实现； （2）常用数字电路定时：555 （3）可编程硬件定时：8253，其定时值和定时范围可以通过 软件来确定和改变。 8253主要功能： ①以均匀分布的时间间隔中断操作系统，以便切换程序； ②向I/O设备输出精确的定时信号，信号的周期可由程序控制； ③用来作为可编程波特率发生器； ④检测外部事件发生的频率或周期； ⑤统计外部事件发生的次数，计数结果送至计算机； ⑥在定时或计数达到编程规定的值以后，向CPU申请中断。
2# 10#
最大216（0000H） 最小1 （0001H） 最大104（0000H） 最小1 （0001H）
③每个通道有6种工作方式，由控制 寄存器选择。
⑤控制字寄存器只能写不能读， 写入的控制字将控制通道的工作 方式。
⑥数据总线缓冲器用于与CPU间的 ④计数器归0时由OUT引脚输出信号。 信息通道。
可重复触发—— 当计数归零后，不用再次送计数值，只要给它触发脉冲，即可产生一个同 样宽度的单稳脉冲输出。
第8章 计数器/定时器 （3）方式2——分频器(频率发生器） ① 写入CW后OUT为高电平，写入 时间常数后，下一CLK开始计数，减 到1时OUT变低，经过一个CLK后 OUT变高，计数重新开始。 ② GATE=1计数进行，GATE=0计 数停止，且下一个CLK计数器重新赋 初值，GATE变为高电平，计数重新开 始。 ③ 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操作。
第8章 计数器/定时器
8.2 8253内部结构
Intel 8253____ 三个通道 16位 可设置定时计数器， 可由软件设定6种工作方式。
第8章 计数器/定时器
①8253内部由三个独立通道组成，结 构与工作原理完全相同。 ②每个通道是16位计数器 可对外输入CLK进行二进制或十进 制（ BCD）减1计数 是否计数由外引脚GATE控制。 CLK 已知频率的时钟信号 外部事件发生源 16位减法计数器
那么，在下一个脉冲开始计数器计数。 通过写入计数初值使计数器同步，称为～。
第8章 计数器/定时器 （4）方式3——方波发生器（连续）
WR CW N=4
① 写入CW后OUT变为高电平，输 CLK 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，计到终 GATE 值时重新变为高电平，并开始下一次 OUT 计数过程。
4 3 2 1 4 3 2 1 方式3时序图
计数过程由软件将计数初值装入通道来触发
第8章 计数器/定时器
（5）方式4——软件触发选通 ①写入CW后OUT为高电平，输入 时间常数后，下一个CLK开始计数， 计数器为0时，输出一个周期负脉冲， 并停止操作。 ②GATE=1允许计数，GATE=0禁 止计数。 ③计数期间送入新的时间常数，则 下一个时钟按新值重新计数。
WR CLK GATE OUT 3 2 1 0 FFFEFDFC 方式4时序图 CW N=3
（6）方式5——硬件触发选通 ① 写入CW后OUT为高电平，输入时 间常数后由GATE上升沿启动计数。计 数为0时输出一个时钟的负脉冲，并停 止操作。 ② 计数过程中，若GATE又来一个上 升沿，则下一个时钟计数器重新赋值 计数。 ③ 计数过程中写入时间常数，当前 周期不受影响，在下一个 GATE上升沿 启动新值计数。
第8章 计数器/定时器
8.4 8253的控制字
D7
SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 D0 BCD
控制字写入控制端口，各位含义如下：
SC1
0 0 1 1
RW1
SC0：计数器通道选择 0 通道0 1 通道1 0 通道2 1 非法
M2M1M0：计数器工作方式选择
0 0 1 1
RW0：计数器读写选择 0 计数器锁存 1 只读写低8位 0 只读写高8位 1 先读写低8位,再读写高8位
WR CLK OUT 4 3 2 1 0 FF 方式0时序图 CW N=4
⑤ 计数到零后，不能自动恢复计数 初值，OUT端保持高电平。
再次写入计数初值，才又开始计数。
第8章 计数器/定时器
例：若8253的地址为04H～07H，
要使计数器工作在方式0，仅用8 位二进制数，计数初值为128，初 始化程序为： MOV AL ，50H OUT 07H，AL MOV AL ，80H OUT 05H，AL
第8章 计数器/定时器
8.3 8253的引脚功能
1. D7～D0：数据总线，双向，三态， 直接与计算机数据总线相连。 2. CLK0～CLK2：计数时钟输入端， 下降沿使通道减1。 3. GATE0～GATE2：门控制，输入， 高电平有效或上升沿有效， 有效时允许计数器对输入时钟计数。 4. OUT0～OUT2：通道输出信号， 计数器到“0”时由此输出一信号， CS RD WR 输出波形形式取决于工作方式。 0 1 0 5. A1、A0：寻址3个通道的计数器 0 1 0 和控制寄存器(3个通道的控制寄 0 1 0 0 1 0 存器共用一个端口地址). 0 0 1 6. RD、WR和CS：8253的读、写 0 0 1 和片选信号，均为低电平有效。 0 0 1
输出端OUT进入初始状态。
② CPU向8253写入的计数初值，要在CLK端输入一个正脉冲 （ ）后才能被真正装入指定通道（若在此CLK下降沿之前 读计数器，则其值是不定的）。 之后再次输入时钟脉冲（CLK）才开始计数，且每次在脉 冲的下降沿减1计数。 即：写入计数初值后，经过一个CLK，8253才开始计数。
D7 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0
D0 BCD
D7 1 0 0 1 0 0 0
D0 0
第8章 计数器/定时器 （2）方式1——可重复触发单稳触发器
WR CW N=3
①写入CW后OUT变为高电平， GATE CLK 上升沿触发后，OUT变为低并开始计数， GATE 归零时OUT变为高电平。
0 0 x x 1 1
0 0 1 1 0 0
0 1 0 1 0 1
方式0 方式1 方式2 方式3 方式4 方式5
BCD：计数器进制选择
0 1
16位二进制计数器 BCD码计数器
第8章 计数器/定时器
8253初始化： 对一个通道
先写入控制字 再写入时间常数（计数初值）
注： ① 写入控制字后，所有控制逻辑电路复位，
第八章 可编程计数器/定时器8253
8.1
8.2 8.3 8.4
概述
8253的内部结构 8253的引脚功能 8253的控制字
8.5
8.6
8253的工作方式
8253的应用举例
第8章 计数器/定时器
80X86系统常用接口芯片
（一）并行接口芯片 Intel 8255，有三个8位端口A,B,C Intel 8155，有三个端口,内带256字节RAM,两个定时器。 （二）串行接口芯片 Intel 8251，同步异步串行接口。 Intel 8250，异步串行接口芯片。 （三）计数定时器 Intel 8253/8254，三个通道16位定时计数器。 （四）直接存取控制器（DMAC） Intel 8237
WR CLK GATE OUT 3 2 1 0 FFFE 3 2 1 0 方式5时序图 CW N=3
第8章 计数器/定时器
8253有6种不同的工作方式。小结如下：
方式0 —— 写入CW后，输出即变低，计数结束输出为高，常用该输出信号 作为中断源。其余5种方式写入CW后，输出均变高。 方式0可用来实现定时或对外部事件进行计数。 方式1用来产生单脉冲。 方式2用来产生序列负脉冲，每个负脉冲的宽度与CLK的周期相同。 方式3用于产生连续的方波。方式2和方式3都实现对CLK的n分频。 方式4和方式5的波形相同，都是计数器归0后的1个负脉冲，宽度为1个CLK。
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是连续的，方式4是由软件（设置初值）触发启动，而方式5由硬件（门控脉冲） 触发启动。 方式1、5 触发计数方式相同，但输出波形不同。方式1为输出n个CLK脉冲周期 的负脉冲（计数过程中输出为低），而方式5输出的是宽度为1个CLK脉冲周期的 负脉冲（计数过程输出为高）。 任一种方式，只有在写入计数值后才能开始计数，方式0、2、3和4都是在写入 计数值后，计数过程就开始了，而方式1和5需要外部触发启动，才开始计数。
A1 A0
功
能
0 0 1 1 0 0 1
0 1 0 1 0 1 0
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 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
第8章 计数器/定时器
8253与8086系统计算机连接
说明： 1.
8253
D7 ～ D0 IOR IOW A2 A1 +5V A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 +5V A8 A7 A6 A5 D7 ～ D0 RD WR A1 A0 CS
端口 A15～A8 A7A6A5 A4A3 A2A1 A0 地址 0 010 XX 0 1 1 0 040H 1 0 042H 0 044H 1 046H
通道0 通道1 0～ 0 通道2 控制口
4.
74LS30
百度文库
74LS04
74LS138 G1 G2A Y2 G2B C B A
8253的三个通道输入时钟由系统PCLK分频得到，频率为： 2.38636/2=1.1931816MHz. 5. 在IBM-PC/XT微机系统中，通道0定时OUT0接8259的IR0，通道1刷新动态 存储器，通道2控制扬声器发声.
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。
WR CLK GATE OUT 3 2 1 32 1 3 2 1 方式2时序图 CW N=3
不用重复置数。计数器能够 连续工作，输出OUT是输入CLK 的n(初值）分频。
第8章 计数器/定时器
硬件同步：由前述②知，门控信号可实现计数器的同步，称为硬件同步 软件同步：计数器写入控制字和计数初值后，如GATE一直处于高电平，
②GATE再来一次上升沿使OUT为低， 计数器以初值重新计数。 ③计数过程中，再次给通道写入时间常 数，不影响现行操作过程，GATE再次 触发后才按新的时间常数操作。
OUT 3 2 1 0 FFFE 3 2 方式1时序图
④计数过程中，GATE触发沿提前到来， 在下一个CLK的下降沿，计数器开始重 新计数，这将使输出单稳脉冲比原先设 定的计数值加宽。
第8章 计数器/定时器
8.5 8253的工作方式
（1）方式0——计数结束产生中断 （2）方式1——可重复触发单稳触发器 （3）方式2——分频器(频率发生器） （4）方式3——方波发生器（连续）
（5）方式4——软件触发选通
（6）方式5——硬件触发选通
第8章 计数器/定时器
（1） 方式0——计数结束产生中断 ① 控制字（CW）写入后OUT即变 为低电平，当计数器为0时，输出 OUT变为高电平。 ② 计数初值写入后在下一个CLK下 降沿才送入计数器，因此计数值为 N+1。 ③ 当GATE变为低电平时计数停止， 再变为高电平时计数继续进行。 ④ 若计数过程中重新送入初值，则 按新值重新计数。
GATE0 GATE1 GATE2 OUT0 OUT1 OUT2 CLK0 CLK1 CLK2 PCLK
+5V PB0(8255) IRQ0(8259) 刷新电路 驱动器 PB1(8255) 74LS175 C Q D Q
8253的数据线D7~D0接8086的 数据总线的低8位。 2. 8253的A1和A0分别接系统的A2 和A1，使用偶地址传递信息。 3.由74LS138，74LS30和74LS04 译码选中8253。