第10章 定时计数器8253分析

第十章定时计数器8253/8254

基本内容：8253/8254的功能、编程结构和工作原理，掌握8253/8254的外部接线、编程和使用方法。

基本要求：了解8253/8254的编程结构、工作原理及模式；掌握8253/8254的编程应用。重点内容：8253/8254的编程结构、工作原理及模式和编程应用。

难点内容：8253/8254的编程结构和工作模式。

可编程控制接口芯片的学习要点：

（1）不强调对接口芯片内部电路原理的具体分析；

（2）侧重掌握接口芯片的外特性。

①主要引脚的名称及定义；

②内部逻辑结构框图及功能描述；

③控制字、状态字的组成及定义；

④工作方式的定义。

第一节概述

一、定时信号的获得

定时/计数技术用于构建微机系统的定时子系统。

所谓定时（计数）就是通过硬件或软件的方法产生一个时间基准，以此来实现对系统的定时或延时控制。

定时有三种主要方法：软件定时、纯硬件定时及可编程的硬件定时器/计数器。

（1）软件定时

使用延迟子程序

由于执行每条指令都需要时间，则执行一个程序段就需要一个固定的时间，通过适当地挑选指令和安排循环次数来实现软件的定时。

该方法要求完全占用CPU的时间，因而降低了CPU的利用率。

（2）纯硬件定时

采用固定的电路，如可以采用小规模集成电路555，外接电阻和电容构成单稳延时电路。这样的定时电路简单，而且通过改变电阻和电容，可以使定时在一定的范围内调整。但它由纯硬件来完成，给使用带来不便。

（3）可编程硬件定时器/计数器

这是目前在控制系统中广泛使用的方法，它通过编程来控制电路的定时值及定时范围，功能强，使用灵活。在计算机系统中，象定时中断、定时检测、定时扫描等等都是用可编程定时器来完成定时控制的。

Intel 8253/8254就是常用的可编程定时/计数器。8253最高工作频率2.6MHz，8254

最高工作频率为10MHz。

计数器/定时器的用处：

①作为中断信号

②输出精确的定时信号

③作为波特率发生器

④实现延迟

二、可编程计数器/定时器的工作原理

计数器/定时器的基本原理图

计数器/定时器可以有下面几种工作模式：

①计数结束产生中断

②可重复触发的单稳态触发器

③分频器

④方波发生器

⑤选通信号发生器

第二节可编程计数器/定时器8253 一、8253的编程结构

3个计数器，每个计数器内部有：

8位的控制寄存器

16位的计数初值寄存器

计数执行部件

输出锁存器

8253的编程结构

二、8253的工作原理

8253的工作原理图

1、计数器0，计数器1，计数器2

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，每一个计数器都是由一个16位的可预置的减法计数器构成。每一个计数器都有CLK、GATE、OUT

三个引脚。

①每一个计数器都是由一个16位的可预置的减法计数器构成，计数器的初值n 由程序预置。

②CLK：计数脉冲输入端。每进入一个脉冲，计数器计数值就减1。

③OUT：脉冲输出端。当计数器计数值减到“0”时，就从OUT端输出一个信号，输出信号的波形取决于工作方式。

则：定时时间 = 时钟周期 (T) ×预置的计数器初值( n )

④GATE：门控信号端，当GATE为低电平时，禁止计数器工作；当 GATE为高电平时，才允许计数器工作。

2、数据总线缓冲器

功能：①往计数器设置初值

②从计数器读取计数值

③往控制寄存器设置控制字

3、读写逻辑电路

A1、A0 对计数器和控制寄存器寻址，A1、A0为：

00----计数器0，01----计数器1，10----计数器2，11----控制器RD 读信号，读取选中计数器的内容（计数值）

WR 写信号，向选中的计数器写入计数初值，或向选中控制器写入控制字

CS 片选信号，有效表明8253被选中。

4、控制寄存器

在8253初始化时，由CPU写入控制字来设置计数器的工作方式。

特点：只能写入而不能读出。

三、8253 的控制字和编程

1、编程——即对8253初始化

刚接通电源时，8253处于未定义的状态，需用程序将其设置为一个特定的模式，即初始化。

步骤：①写入控制字；②写入计数器初值。

注意：

①三个计数器应该分别初始化

②计数器一旦初始化之后，就在设置的模式下进行减1计数

2、控制字的格式

①SC1、SC0：这两位决定这个控制字是哪一个计数器的控制字

②RL1、RL0：设置数据读/写格式。在读取计数值时，可令RL1、RL0 = 00，先将

写控制字时的计数值锁存，然后再读取。

③M2、M1、M0：设置每个计数器的工作方式。

④BCD：用于选择每个计数器的计数制。在二进制计数时，计数初值的范围是

0000H～FFFFH，其中0000H是最大值，代表65536。在BCD码计数时，计数初值的范围中0000～9999，其中，0000是最大值，代表10000。

注意：最大计数为0000，不是FFFFH或9999。除方式3外，最小值都为1。

四、8253的工作模式

8253的基本规则：

①控制字写入时，进入初始状态

②初值写入后，要经过上升沿和一个下降沿，才开始计数

③在CLK的上升沿被采样

④在CLK下降沿，计数器作减1计数