第七章 Intel 8253定时器计数器 一、概述 1、定时与计数器的概念 定时器：在时
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并行操作。
3、8253定时与计数结束时产生的脉冲信号可用 于对某一事件进行控制，也可作用为一外部终 端请求信号。
二、Intel 8253 定时器/计数器的基本性能参数
1、一片8253内部有3个16位的计数器（相互独立） 2、每个计数器的内部结构相同，可通过编程手段设置为6种不 同的工作方式来进行定时/计数 3、每个计数器再开始工作前必须预制时间常数（时间初始） 4、每个计数器在工作过程中的当前计数值可被CPU读出.
D0~7
总
DQ
线
CPQ 状态=000
2P.C3L8K63632MHZ
控 制 器
S2 S1 S0
S2 S1 S0
向量指针 00:00
00:20H 00:23H
…
M
FEA5H 向 F000H
…
40:6CH 40:6EH
TIMER-LO 加1
TIMER-HI
存储器
TIMER-INT 时间值+1并保存 (中断程序)
时序波形如下
例3：使计数器T0 工作在2方式，进行16位二进制计数。 其初始 化程序段为
MOV
DX，307H
；命令口
MOV
AL，00110100B ；方式字
OUT
DX，AL
MOV MOV
DX，304H AL，BYTEL
；T2数据口 ；低8位计数值
OUT
DX，AL
MOV
AL，BYTEL
；高8位计数值
锁存计数器当前计数值控制字
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SC1
SC0 RW1 RW0
M2
M1
M0 BCD
未用
计数器选 择
00 选择计数 器0
01选择计数 器1
10 选择计数 器2
00 计数器锁存命 令
4.计数初值
计数初值与输入时钟（CLK）频率及输出波形 （OUT）频率之间的关系为：
Ci=CLK/OUT
1分钟包含1092个计时单位，
1秒钟包含18.2个计时单位。
使用中断程序对计时时间单元进行加1累加，中断请求通 过8259的IR0引入。
为存放每次中断以后加1所得到的计数值，使用4个存储字 节，其对应双字变量分别为：
TIMER-LO（40H：6CH）
和
TIMER-HI （40H：6EH）。
3.设计
；1号计数器数据口
❖ IN AL，DX
；读1号计数器的当前计数值
❖ CMP AL，0FFH
；比较
❖ JNE L
；非全“1”，再读
❖ HLT
； 是全“1”，暂停
六、8253 的工作方式
8253/8254芯片的每个计数器通道都有6种 工作方式可供选用。
1、方式0 “一次有效” 1）、计数器写完计数值时，开始计数，相应的输出信
OUT
DX，AL
4. 3方式----周期性方波输出
3方式工作方式与2方式基本相同，也具有自动装入时间常数 （计数初值）的功能，不同之处在于： （1）工作在3方式，引脚OUT输出的不是一个时钟周期的负脉 冲 ， 而是占空比为1：1或近似1：1的方波；当计数初值为偶 数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数 过程中为低电平。 （2）由于3方式输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初 值的功能，因此，8253一旦计数开始，就会在输出端OUT输出 连续不断的方波。
543
0 21
WR n=5
② GATE
OUT
0 5 4 4 43 2 1
③
WR OUT
n=9
9
n=4
8
4
3
2
1
0
图3.4 8253的0方式时序波形
例1：使计数器T1工作在0方式，进行16位二进制计数，计 数初值的高低字节分别为BYTEH和BYTEL。其初始化程 序段如下：
MOV MOV OUT MOV MOV OUT MOV OUT
（2）门控信号GATE有效，才开始工作，使输出OUT变成低电平；
（3）直到计数器值减到零后，输出才变高电平。见图3.5中①。
情况二：
21组16
在计数器工作期间，当GATE又出现一个上升沿时，计数器
重新装入原计数初值并重新开始计数，见图见图3.5中②。 21组17
如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的
CLK
① WR
OUT
n=4 2
2
2
2
② WR n=5
OUT
3
2
3
2
图3.7 8253的3方式时序波形
5. 4方式-----单次负脉冲输出（软件触发）
4方式工作方式是一种由软件启动的计数方式，
即由写入计数初值来触发计数器开始工作。门控信GATE
为高电PIN平时，允许计数器工作。
例4：使计数器T1工作方式4方式，进行8位二进制计数, 并
8253
CLK GATE OUT
四. 8253的端口寻址及基本操作
CS RD WR A1 A0
0
10
0
10
0
10
0
1
0
0
01
0
01
0
0
1
0
0
0
1
1
0பைடு நூலகம்
1
1
0
0
0
1
1
0
传送方式
写入计数器0的初始值 写入计数器1的初始值 写入计数器2的初始值 写入控制寄存器控制字
读自计数器0的OL 读自计数器1的OL 读自计数器2的OL
❖ OUT DX，AL
；后送高字节到2号
❖
计数器
❖例2：要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否是全“1”（假 定计数值只有低8位），其程序段为
❖ MOV DX,307H
；命令口
❖L ：MOV AL，01000000B
；1号计数器的锁存命令
❖ OUT DX，AL
；写入命令寄存器
❖ MOV DX，305H
GATE0 OUT0
CLK1 GATE1 OUT1
CS
CLK2
控制字寄存器 内部总线
计数器 2
GATE2 OUT2
定时器/计数器的内部结构：
①数据总线缓冲器。它是一个三态、双向8位寄存器，用于 将8253与系统数据总线D0～D7 相连。 ②读/写逻辑。 ③控制命令寄存器。它接受CPU送来的控制字。 ④计数器。8253有3个独立的计数器（计数通道），其内部 结构完全相同，
其初始化程序段为
MOV DX，307H
；命令口
MOV AL，10010010B ；方式字
OUT DX，AL
MOV MOV
DX，306H AL，BYTEL
；T2数据口 ；低8位计数值
OUT DX，AL
3. 方式2：频率发生器
2方式是一种具有自动装入时间常数（计数初 值N） 的 N分频器。
特点：一次设置计数初值，计数器可自动重复进行 减“1”计数操作，减“1”计数回“0”，可从输出端 输出一负脉冲信号。
计数器：
在时钟信号作用下，进行减“1”计数，计数次数到 （减“1”计数回零），从输出端输出一个脉冲信号。
计数举例： •①对零件和产品的计数； •②对大桥和高速公路上车流量的统计，等等。
Intel8253在微机系统中可用作定时器和计数器。 定时时间与计数次数是由用户事 先设定。
2、 8253 定时与计数器与CPU的关系 8253 定时与计数操作过程与CPU相互独立，
一、计数器------日时钟
1.要求
设计一个计一天时间的日计时器------日时钟。
2.分析
利用8253工作在3方式下，其输出为一系列方波，这种方波 的周期是准确的，可以作为定时单位。比如，选用8253的计 数器0，让其工作在3方式，计数初值设置为最大值-----65536。 当输入时钟CLK0=1.1931816MHz，则输出方波的频率为
…
图3.10 日时钟运行原理示意图
（2）软件设计 开中断 有关寄存器进栈
五、8253 的控制字格式：
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SC1
SC0 RW1 RW0
M2
M1
M0 BCD
计数器选 择
工作方式
00 计数器锁存命
读/写指
令
示 10 只读/写高八位
00 选择计数 器0
01 只读/写低八位
01选择计数 11 先读/写低八位
器1
再读/写高八位
10 选择计数 器2
…
000 方式0数制选择
即开始计数，而要由门控信号的上升沿启动计数。30组1
② 在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上 升沿，计数器将从原装入的计数初值重新计数。30组2
CLK
WR n=5
① GATE
OUT
543210
② GATE
OUT
5 4 5 4 3 2 10
图3.9 8253的5方式时序波形
七. 8253-/8254-2的应用举例
号OUT就开始变成低电平。当计数器减到零时，OUT立即 输出高电平。 18组1
2）、门控信号GATE位高电平时，计数器工作；为低电 平时，计数器停止工作，计数只保持不变。
18组11
3）、在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器
将按新写入的计数值重新工作。18组2
CLK n=5
① WR OUT
且只装入高8位计数值。其初始化程序段为：
MOV DX，307H
；命令口
MOV AL，00110100B ；方式字
OUT DX，AL
MOV DX，304H MOV AL，BYTEL
；T2数据口 ；低8位计数值
OUT DX，AL
6. 5方式------单次负脉冲输出（硬件触发）
5方式工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。 ① 在5方式工作方式下，当写入计数初值后，计数器并不立
（1）硬件设计
日时钟的硬件主要由定时/计数器8254和中断控制器 8259A构成，共工作原理框图如图3.10所示。该图还 画出了在日时钟运行时对内存RAM的使用情况。
8254
8259A
CPU
+5V GATOE0UT0
IRQ0 IR0 INT
INTR
中断号8
CLK0
T=54.9ms D0~7 INTA
第七章 Intel 8253定时器/计数器
一、概述 1、定时与计数器的概念
定时器：在时钟信号作用下，进行定时的
减“1”计数，定时时间到（减“1”计数回零）， 从输出端输出周期均匀、 频率恒定的脉冲信号。
由上述可知，定时器强调的是精确的时间。
定时举例：
①一天24小时的计时，称为日时钟。 ②在监测系统中，对被测点的定时取样。 ③在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。 ④在微机控制系统中，控制某工序定时启动。
计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的
计数初值开始工作，见图3.5所示③。21组1
CLK
WR ① GATE
OUT
n=4
43
0 21
②
GATE OUT
0
4
4321
WR ③
n=3
GATE
OUT
n=2 32 1 0
2 10
例2：使计数器T2 工作在1方式，进行8位二进制计数， 并设计 数 初值的低8位为BYTEL。
❖ MOV DX，307H
；命令口
❖ MOV AL，10110110B ；2号计数器的初始化
❖
命 令字
❖ OUT DX，AL
；写入命令寄存器
❖ MOV DX，306H
；2号计数器数据口
❖ MOV AX，533H
；计数初值
❖ OUT DX，AL
；选送低字节到2号计
❖
数器
❖ MOV AL，AH
；取高字节送AL
或
Tc=CLK/OUT
5. 8253初始化的工作有两个内容：
（1）一是向命令寄存器写入方式命令，以选择器 （3个计数器之一），确定工作方式（6种方式之 一），指定计数器计数初值的长度和装入顺序以及 计数值的码制（BCD或二进制码）。
（2）二是向已选定的计数器按方式命令的要求写 入计数初值。
❖例1：选择2号计数器，工作在3方式，计数初值为 533H（2个字节），采用二进制计数。其初始化程序 段为
DX,307H AL，01110000B DX，AL DX，305H AL，BYTEL DX，AL AL，BYTEH DX，AL
；命令口 ；方式字
；T1数据口 ；计数值低字节
；计数值高字节
2. 1方式----低电平输出（GATE信号上升沿重新计数）
1方式为可编程的单稳态工作方式。
情况一：
（1）写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；
101 方式5
关于的控制字说明：
1、8253只有一个工作方式控制字，但是对每个计数器而言， 它们的工作方式控制字内容一定各不相同（前两位不同）， 所用各计数器的控制字需要分别设置，先后不计。
2、8253的工作方式控制字的特殊形式可用于对计数器的 当前计数值进行锁存。
控制字
3、在工作方式控制字被设置之后，随后必须紧接着给计 数器预设置计数初值，计数器方可开始工作。
（注：时间常数也可在计数过程中更改）
三、8253 定时器/计数器的内部结构、
1、内部结构（下页）
.内部逻辑结构 8253/8254内部有6个模块，其结构框图如图 3.2所示。
8253 定时器/计数器的内部结构框图
CLK0
CPU 8 数据总线缓冲器
A0 A R1D
WR
读/写逻辑
计数器 0 计数器 1
fouto=1.1931816MHz/65536=18.2Hz
输出方波的周期为：
Touto=1/18.2×1000ms=54.945ms
1天24×60×60×1000ms/54.945ms=1573040(计时单位)。
若以十六进制表示，则为 01800B0H个计时单位(占用4
个存储单元）。
同理可得：1小时包含65543个计时单位，
3、8253定时与计数结束时产生的脉冲信号可用 于对某一事件进行控制，也可作用为一外部终 端请求信号。
二、Intel 8253 定时器/计数器的基本性能参数
1、一片8253内部有3个16位的计数器（相互独立） 2、每个计数器的内部结构相同，可通过编程手段设置为6种不 同的工作方式来进行定时/计数 3、每个计数器再开始工作前必须预制时间常数（时间初始） 4、每个计数器在工作过程中的当前计数值可被CPU读出.
D0~7
总
DQ
线
CPQ 状态=000
2P.C3L8K63632MHZ
控 制 器
S2 S1 S0
S2 S1 S0
向量指针 00:00
00:20H 00:23H
…
M
FEA5H 向 F000H
…
40:6CH 40:6EH
TIMER-LO 加1
TIMER-HI
存储器
TIMER-INT 时间值+1并保存 (中断程序)
时序波形如下
例3：使计数器T0 工作在2方式，进行16位二进制计数。 其初始 化程序段为
MOV
DX，307H
；命令口
MOV
AL，00110100B ；方式字
OUT
DX，AL
MOV MOV
DX，304H AL，BYTEL
；T2数据口 ；低8位计数值
OUT
DX，AL
MOV
AL，BYTEL
；高8位计数值
锁存计数器当前计数值控制字
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SC1
SC0 RW1 RW0
M2
M1
M0 BCD
未用
计数器选 择
00 选择计数 器0
01选择计数 器1
10 选择计数 器2
00 计数器锁存命 令
4.计数初值
计数初值与输入时钟（CLK）频率及输出波形 （OUT）频率之间的关系为：
Ci=CLK/OUT
1分钟包含1092个计时单位，
1秒钟包含18.2个计时单位。
使用中断程序对计时时间单元进行加1累加，中断请求通 过8259的IR0引入。
为存放每次中断以后加1所得到的计数值，使用4个存储字 节，其对应双字变量分别为：
TIMER-LO（40H：6CH）
和
TIMER-HI （40H：6EH）。
3.设计
；1号计数器数据口
❖ IN AL，DX
；读1号计数器的当前计数值
❖ CMP AL，0FFH
；比较
❖ JNE L
；非全“1”，再读
❖ HLT
； 是全“1”，暂停
六、8253 的工作方式
8253/8254芯片的每个计数器通道都有6种 工作方式可供选用。
1、方式0 “一次有效” 1）、计数器写完计数值时，开始计数，相应的输出信
OUT
DX，AL
4. 3方式----周期性方波输出
3方式工作方式与2方式基本相同，也具有自动装入时间常数 （计数初值）的功能，不同之处在于： （1）工作在3方式，引脚OUT输出的不是一个时钟周期的负脉 冲 ， 而是占空比为1：1或近似1：1的方波；当计数初值为偶 数时，输出在前一半的计数过程中为高电平，在后一半的计数 过程中为低电平。 （2）由于3方式输出的波形是方波，并且具有自动重装计数初 值的功能，因此，8253一旦计数开始，就会在输出端OUT输出 连续不断的方波。
543
0 21
WR n=5
② GATE
OUT
0 5 4 4 43 2 1
③
WR OUT
n=9
9
n=4
8
4
3
2
1
0
图3.4 8253的0方式时序波形
例1：使计数器T1工作在0方式，进行16位二进制计数，计 数初值的高低字节分别为BYTEH和BYTEL。其初始化程 序段如下：
MOV MOV OUT MOV MOV OUT MOV OUT
（2）门控信号GATE有效，才开始工作，使输出OUT变成低电平；
（3）直到计数器值减到零后，输出才变高电平。见图3.5中①。
情况二：
21组16
在计数器工作期间，当GATE又出现一个上升沿时，计数器
重新装入原计数初值并重新开始计数，见图见图3.5中②。 21组17
如果工作期间对计数器写入新的计数初值，则要等到当前的
CLK
① WR
OUT
n=4 2
2
2
2
② WR n=5
OUT
3
2
3
2
图3.7 8253的3方式时序波形
5. 4方式-----单次负脉冲输出（软件触发）
4方式工作方式是一种由软件启动的计数方式，
即由写入计数初值来触发计数器开始工作。门控信GATE
为高电PIN平时，允许计数器工作。
例4：使计数器T1工作方式4方式，进行8位二进制计数, 并
8253
CLK GATE OUT
四. 8253的端口寻址及基本操作
CS RD WR A1 A0
0
10
0
10
0
10
0
1
0
0
01
0
01
0
0
1
0
0
0
1
1
0பைடு நூலகம்
1
1
0
0
0
1
1
0
传送方式
写入计数器0的初始值 写入计数器1的初始值 写入计数器2的初始值 写入控制寄存器控制字
读自计数器0的OL 读自计数器1的OL 读自计数器2的OL
❖ OUT DX，AL
；后送高字节到2号
❖
计数器
❖例2：要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否是全“1”（假 定计数值只有低8位），其程序段为
❖ MOV DX,307H
；命令口
❖L ：MOV AL，01000000B
；1号计数器的锁存命令
❖ OUT DX，AL
；写入命令寄存器
❖ MOV DX，305H
GATE0 OUT0
CLK1 GATE1 OUT1
CS
CLK2
控制字寄存器 内部总线
计数器 2
GATE2 OUT2
定时器/计数器的内部结构：
①数据总线缓冲器。它是一个三态、双向8位寄存器，用于 将8253与系统数据总线D0～D7 相连。 ②读/写逻辑。 ③控制命令寄存器。它接受CPU送来的控制字。 ④计数器。8253有3个独立的计数器（计数通道），其内部 结构完全相同，
其初始化程序段为
MOV DX，307H
；命令口
MOV AL，10010010B ；方式字
OUT DX，AL
MOV MOV
DX，306H AL，BYTEL
；T2数据口 ；低8位计数值
OUT DX，AL
3. 方式2：频率发生器
2方式是一种具有自动装入时间常数（计数初 值N） 的 N分频器。
特点：一次设置计数初值，计数器可自动重复进行 减“1”计数操作，减“1”计数回“0”，可从输出端 输出一负脉冲信号。
计数器：
在时钟信号作用下，进行减“1”计数，计数次数到 （减“1”计数回零），从输出端输出一个脉冲信号。
计数举例： •①对零件和产品的计数； •②对大桥和高速公路上车流量的统计，等等。
Intel8253在微机系统中可用作定时器和计数器。 定时时间与计数次数是由用户事 先设定。
2、 8253 定时与计数器与CPU的关系 8253 定时与计数操作过程与CPU相互独立，
一、计数器------日时钟
1.要求
设计一个计一天时间的日计时器------日时钟。
2.分析
利用8253工作在3方式下，其输出为一系列方波，这种方波 的周期是准确的，可以作为定时单位。比如，选用8253的计 数器0，让其工作在3方式，计数初值设置为最大值-----65536。 当输入时钟CLK0=1.1931816MHz，则输出方波的频率为
…
图3.10 日时钟运行原理示意图
（2）软件设计 开中断 有关寄存器进栈
五、8253 的控制字格式：
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
SC1
SC0 RW1 RW0
M2
M1
M0 BCD
计数器选 择
工作方式
00 计数器锁存命
读/写指
令
示 10 只读/写高八位
00 选择计数 器0
01 只读/写低八位
01选择计数 11 先读/写低八位
器1
再读/写高八位
10 选择计数 器2
…
000 方式0数制选择
即开始计数，而要由门控信号的上升沿启动计数。30组1
② 在计数过程中（或者计数结束后），如果门控再次出现上 升沿，计数器将从原装入的计数初值重新计数。30组2
CLK
WR n=5
① GATE
OUT
543210
② GATE
OUT
5 4 5 4 3 2 10
图3.9 8253的5方式时序波形
七. 8253-/8254-2的应用举例
号OUT就开始变成低电平。当计数器减到零时，OUT立即 输出高电平。 18组1
2）、门控信号GATE位高电平时，计数器工作；为低电 平时，计数器停止工作，计数只保持不变。
18组11
3）、在计数器工作期间，如果重新写入新的计数值，计数器
将按新写入的计数值重新工作。18组2
CLK n=5
① WR OUT
且只装入高8位计数值。其初始化程序段为：
MOV DX，307H
；命令口
MOV AL，00110100B ；方式字
OUT DX，AL
MOV DX，304H MOV AL，BYTEL
；T2数据口 ；低8位计数值
OUT DX，AL
6. 5方式------单次负脉冲输出（硬件触发）
5方式工作特点是由GATE上升沿触发计数器开始工作。 ① 在5方式工作方式下，当写入计数初值后，计数器并不立
（1）硬件设计
日时钟的硬件主要由定时/计数器8254和中断控制器 8259A构成，共工作原理框图如图3.10所示。该图还 画出了在日时钟运行时对内存RAM的使用情况。
8254
8259A
CPU
+5V GATOE0UT0
IRQ0 IR0 INT
INTR
中断号8
CLK0
T=54.9ms D0~7 INTA
第七章 Intel 8253定时器/计数器
一、概述 1、定时与计数器的概念
定时器：在时钟信号作用下，进行定时的
减“1”计数，定时时间到（减“1”计数回零）， 从输出端输出周期均匀、 频率恒定的脉冲信号。
由上述可知，定时器强调的是精确的时间。
定时举例：
①一天24小时的计时，称为日时钟。 ②在监测系统中，对被测点的定时取样。 ③在读键盘时，为去抖，一般延迟一段时间，再读。 ④在微机控制系统中，控制某工序定时启动。
计数值计满回零且门控信号再次出现上升沿后，才按新写入的
计数初值开始工作，见图3.5所示③。21组1
CLK
WR ① GATE
OUT
n=4
43
0 21
②
GATE OUT
0
4
4321
WR ③
n=3
GATE
OUT
n=2 32 1 0
2 10
例2：使计数器T2 工作在1方式，进行8位二进制计数， 并设计 数 初值的低8位为BYTEL。
❖ MOV DX，307H
；命令口
❖ MOV AL，10110110B ；2号计数器的初始化
❖
命 令字
❖ OUT DX，AL
；写入命令寄存器
❖ MOV DX，306H
；2号计数器数据口
❖ MOV AX，533H
；计数初值
❖ OUT DX，AL
；选送低字节到2号计
❖
数器
❖ MOV AL，AH
；取高字节送AL
或
Tc=CLK/OUT
5. 8253初始化的工作有两个内容：
（1）一是向命令寄存器写入方式命令，以选择器 （3个计数器之一），确定工作方式（6种方式之 一），指定计数器计数初值的长度和装入顺序以及 计数值的码制（BCD或二进制码）。
（2）二是向已选定的计数器按方式命令的要求写 入计数初值。
❖例1：选择2号计数器，工作在3方式，计数初值为 533H（2个字节），采用二进制计数。其初始化程序 段为
DX,307H AL，01110000B DX，AL DX，305H AL，BYTEL DX，AL AL，BYTEH DX，AL
；命令口 ；方式字
；T1数据口 ；计数值低字节
；计数值高字节
2. 1方式----低电平输出（GATE信号上升沿重新计数）
1方式为可编程的单稳态工作方式。
情况一：
（1）写入计数初值后，计数器并不立即开始工作；
101 方式5
关于的控制字说明：
1、8253只有一个工作方式控制字，但是对每个计数器而言， 它们的工作方式控制字内容一定各不相同（前两位不同）， 所用各计数器的控制字需要分别设置，先后不计。
2、8253的工作方式控制字的特殊形式可用于对计数器的 当前计数值进行锁存。
控制字
3、在工作方式控制字被设置之后，随后必须紧接着给计 数器预设置计数初值，计数器方可开始工作。
（注：时间常数也可在计数过程中更改）
三、8253 定时器/计数器的内部结构、
1、内部结构（下页）
.内部逻辑结构 8253/8254内部有6个模块，其结构框图如图 3.2所示。
8253 定时器/计数器的内部结构框图
CLK0
CPU 8 数据总线缓冲器
A0 A R1D
WR
读/写逻辑
计数器 0 计数器 1
fouto=1.1931816MHz/65536=18.2Hz
输出方波的周期为：
Touto=1/18.2×1000ms=54.945ms
1天24×60×60×1000ms/54.945ms=1573040(计时单位)。
若以十六进制表示，则为 01800B0H个计时单位(占用4
个存储单元）。
同理可得：1小时包含65543个计时单位，