8253原理及应用

第八章可编程定时器/计数器8253及其应用

【回顾】可编程芯片的概念，端口的概念。

【本讲重点】定时与计数的基本概念及其意义，定时/计数器芯片Intel8253的性能概述，

内、外部结构及其与CPU的连接。

8.1定时与计数

1．定时与计数

在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号（周期可以不相等），则此时即为计数。

2．定时与计数的实现方法

(1)硬件法

专门设计一套电路用以实现定时与计数，特点是需要花费一定硬设备，而且当电路制成之后，定时值及计数范围不能改变。

(2)软件法

利用一段延时子程序来实现定时操作，特点，无需太多的硬设备，控制比较方便，但在定时期间，CPU不能从事其它工作，降低了机器的利用率。

(3)软、硬件结合法

即设计一种专门的具有可编程特性的芯片，来控制定时和计数的操作，而这些芯片，具有中断控制能力，定时、计数到时能产生中断请求信号，因而定时期间不影响CPU的正常工作。

8.2定时/计数器芯片Intel8253

Intel8253是8086微机系统常用的定时/计数器芯片，它具有定时与计数两大功能。

一、8253的一般性能概述

1．每个8253芯片有3个独立的16位计数器通道；

2．每个计数器通道都可以按照二进制或二—十进制(BCD码)计数；

3．每个计数器的计数速率可以高达2MHz；

4．每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变；

5．所有的输入、输出电平都与TTL兼容。

二、8253内部结构

8253的内部结构如图8-1所示，它主要包括以下几个主要部分：

图8-18253的内部结构

1．数据总线缓冲器

实现8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某时刻的实时计数值。

2．读/写控制逻辑

控制8253的片选及对内部相关寄存器的读/写操作，它接收CPU发来的地址信号以实现片选、内部通道选择以及对读/写操作进行控制。

3．控制字寄存器

在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定通道的工作方式，此寄存器只能写入，不能读出。

4．计数通道0#、1#、2#：

这是三个独立的，结构相同的计数器/定时器通道，每一个通道包含一个16位的计数寄存器，用以存放计数初始值，一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器，锁存器在计数器工作的过程中，跟随计数值的变化，在接收到CPU发来的读计数值命令时，用以锁存计数值，供CPU读取，读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。

三、8253的外部引脚

8253芯片是具有24个引脚的双列直插式集成电路芯片，其引脚分布如图8－2所示。8253芯片的24个引脚分为两组，一组面向CPU，另一组面向外部设备，各个引脚及其所传送信号的情况，介绍如下：

1．D7~D0：双向、三态数据线引脚，与系统的数据线连接，传送控制、数据及状态信息。2．RD：来自于CPU的读控制信号输入引脚，低电平有效。

3．WR：来自于CPU的写控制信号输入引脚，低电平有效。

4．CS：芯片选择信号输入引脚，低电平有效。

图8-28253的引脚

5．A 1、A 0：地址信号输入引脚，用以选择8253芯片的通道及控制字寄存器。0A 、1A 的状态与8253端口地址的对应关系如下表所示。A 1

A 00

00＃通道0

11＃通道1

02＃通道11控制端口

6．V CC 及GND ：+5V 电源及接地引脚

7．CLK i ：i=0,1,2,第i 个通道的计数脉冲输入引脚，8253规定，加在CLK 引脚的输入时钟信号的频率不得高于2.6MHZ ，即时钟周期不能小于380ns 。

8．GATE i ：i=0,1,2,第i 个通道的门控信号输入引脚，门控信号的作用与通道的工作方式有关。

9．OUT i ：i=0,1,2,第i 个通道的定时/计数到信号输出引脚，输出信号的形式由通道的工作方式确定，此输出信号可用于触发其它电路工作，或作为向CPU 发出的中断请求信号。四、8253的控制字

8253有一个8位的控制字寄存器，其格式如下：

图8-38253的控制字

其中：

D0：数制选择控制。为1时，表明采用BCD码进行定时/计数；否则，采用二进制进行定时/计数。

D3~D1：工作方式选择控制。000，0；001，1；X10，2；X11，3；100，4；101，5；

D5、D4：读写格式。00，计数锁存命令；01，读/写高8位命令；10，读/写低8位命令；11，先读/写低8位，再读写高8位命令。

D7、D6：通道选择控制。000通道；01，1通道；10，2通道；11，非法

1．8253的初始化编程

要使用8253，必须首先进行初始化编程，初始化编程包括设置通道控制字和送通道计数初值两个方面，控制字写入8253的控制字寄存器，而初始值则写入相应通道的计数寄存器中。

初始化编程包括如下步骤：

(1)写入通道控制字，规定通道的工作方式

(2)写入计数值，若规定只写低8位，则高8位自动置0，若规定只写高8位，

则低8位自动置0。若为16位计数值则分两次写入，先写低8位，后写高8位。D0：用于确定计数数制，0，二进制；1，BCD码

【例1】设8253的端口地址为：04H～0AH，要使计数器1工作在方式0，仅用8位二进

制计数，计数值为128，进行初始化编程。

控制字为：01010000B=50H

初始化程序：

MOV AL，50H

OUT0AH，AL

MOV AL，80H

OUT06H，AL

【例2】设8253的端口地址为：F8H～FEH，若用通道0工作在方式1，按二——十进制

计数，计数值为5080H，进行初始化编程。

控制字为：00110011B=33H

初始化程序：

MOV AL，33H

OUT0FEH，AL

MOV AL，80H

OUT0F8H，AL

MOV AL，50H

OUT0F8H，AL

【例3】设8253的端口地址为：04H～0AH，若用通道2工作在方式2，按二进制计数，

计数值为02F0H，进行初始化编程。

控制字为：10110100B=0B4H

初始化程序：

MOV AL，0B4H

OUT0AH，AL

MOV AL，0F0H

OUT08H，AL

MOV AL，02H