可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案第八章可編程準時器/計數器8253及其應用【回顧】可編程芯片的看法，端口的看法。【本講重點】準時與計數的基本看法及其意義，準時/計數器芯片Intel8253的性能歸納，內、外面結構及其與CPU的連接。準時與計數1．準時與計數在微機系統或智能化儀器儀表的工作過程中，經常需要使系統處于準時工作狀態，也許對外面過程進行計數。準時或計數的工作實質均表現為對脈沖信號的計數，若是計數的對象是標準的內部時鐘信號，由于其周期恒定，故計數值就恒定地對應于必定的時間，這一過程即為準時，若是計數的對象是與外面過程相對應的脈沖信號（周期能夠不相等），則此時即為計數。2．準時與計數的實現方法硬件法特意設計一套電路用以實現準時與計數，特點是需要開銷必定硬設備，而且當電路制成今后，準市價及計數范圍不能夠改變。軟件法利用一段延時子程序來實現準時操作，特點，無需太多的硬設備，控制比較方便，但在準時時期，CPU不能夠從事其余工作，降低了機器的利用率。軟、硬件結合法即設計一種特意的擁有可編程特點的芯片，來控擬準時和計數的操作，而這些芯片，擁有中斷控制能力，準時、計數到時能產生中斷央求信號，所以準時時期不影響CPU的正常工作。準時/計數器芯片Intel8253Intel8253是8086微機系統常用的準時/計數器芯片，它擁有準時與計數兩大功能。一、8253的一般性能歸納1．每個8253芯片有3個獨立的16位計數器通道；2．每個計數器通道都能夠依照二進制或二—十進制(BCD碼)計數；3．每個計數器的計數速率能夠高達2MHz；4．每個通道有6種工作方式，能夠由程序設定和改變；5．所有的輸入、輸出電平都與TTL兼容。二、8253內部結構8253的內部結構如圖8-1所示，它主要包括以下幾個主要部分：優秀文檔1/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案圖8-18253的內部結構1．數據總線緩沖器實現8253與CPU數據總線連接的8位雙向三態緩沖器，用以傳達CPU向8253的控制信息、數據信息以及CPU從8253讀取的狀態信息，包括某時辰的實時計數值。2．讀/寫控制邏輯控制8253的片選及對內部相關存放器的讀/寫操作，它接收CPU發來的地址信號以實現片選、內部通道選擇以及對讀/寫操作進行控制。3．控制字存放器在8253的初始化編程時，由CPU寫入控制字，以決定通道的工作方式，此存放器只能寫入，不能夠讀出。4．計數通道0#、1#、2#：這是三個獨立的，結構相同的計數器/準時器通道，每一個通道包括一個16位的計數存放器，用以存放計數初始值，一個16位的減法計數器和一個16位的鎖存器，鎖存器在計數器工作的過程中，隨從計數值的變化，在接收到CPU發來的讀計數值命令時，用以鎖存計數值，供CPU讀取，讀取達成今后，輸出鎖存器又隨從減1計數器變化。三、8253的外面引腳8253芯片是擁有24個引腳的雙列直插式集成電路芯片，其引腳分布如圖8－2所示。8253芯片的24個引腳分為兩組，一組面向CPU，另一組面向外面設備，各個引腳及其所傳達信號的情況，介紹以下：1．D7~D0：雙向、三態數據線引腳，與系統的數據線連接，傳達控制、數據及狀態信息。2．RD：來自于CPU的讀控制信號輸入引腳，低電平有效。3．WR：來自于CPU的寫控制信號輸入引腳，低電平有效。4．CS：芯片選擇信號輸入引腳，低電平有效。優秀文檔2/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案圖8-28253的引腳5．A1、A0：地址信號輸入引腳，用以選擇8253芯片的通道及控制字存放器。

A0、A1的狀態與8253端口地址的對應關系以下表所示。A1A0000＃通道011＃通道102＃通道11控制端口6．VCC及GND：+5V電源及接地引腳7．CLKi：i=0,1,2,第i個通道的計數脈沖輸入引腳，8253規定，加在CLK引腳的輸入時鐘信號的頻率不得高于，即時鐘周期不能夠小于380ns。8．GATEi：i=0,1,2,第i個通道的門控信號輸入引腳，門控信號的作用與通道的工作方式相關。9．OUTi：i=0,1,2,第i個通道的準時/計數到信號輸出引腳，輸出信號的形式由通道的工作方式確定，此輸出信號可用于觸發其余電路工作，或作為向CPU發出的中斷央求信號。四、8253的控制字8253有一個8位的控制字存放器，其格式以下：圖8-38253的控制字其中：優秀文檔3/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案D0：數制選擇控制。為1時，表示采用BCD碼進行準時/計數；否則，采用二進制進行準時/計數。D3~D1：工作方式選擇控制。000，0；001，1；X10，2；X11，3；100，4；101，5；D5、D4：讀寫格式。00，計數鎖存命令；01，讀/寫高8位命令；10，讀/寫低8位命令；11，先讀/寫低8位，再讀寫高8位命令。D7、D6：通道選擇控制。000通道；01，1通道；10，2通道；11，非法1．8253的初始化編程要使用8253，必定第一進行初始化編程，初始化編程包括設置通道控制字和送通道計數初值兩個方面，控制字寫入8253的控制字存放器，而初始值則寫入相應通道的計數存放器中。初始化編程包括以下步驟：寫入通道控制字，規定通道的工作方式(2)寫入計數值，若規定只寫低8位，則高8位自動置0，若規定只寫高8位，則低8位自動置0。若為16位計數值則分兩次寫入，先寫低8位，后寫高8位。D0：用于確定計數數制，0，二進制；1，BCD碼【例1】設8253的端口地址為：04H～0AH，要使計數器1工作在方式0，僅用8位二進制計數，計數值為128，進行初始化編程。控制字為：01010000B=50H初始化程序：MOVAL，50HOUT0AH，ALMOVAL，80HOUT06H，AL【例2】設8253的端口地址為：F8H～FEH，若用通道0工作在方式1，按二——十進制計數，計數值為5080H，進行初始化編程。控制字為：00110011B=33H初始化程序：MOVAL，33HOUT0FEH，ALMOVAL，80HOUT0F8H，ALMOVAL，50HOUT0F8H，AL【例3】設8253的端口地址為：04H～0AH，若用通道2工作在方式2，按二進制計數，計數值為02F0H，進行初始化編程。控制字為：10110100B=0B4H初始化程序：MOVAL，0B4HOUT0AH，ALMOVAL，0F0HOUT08H，ALMOVAL，02H優秀文檔4/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案OUT08H，AL2．讀取8253通道中的計數值8253可用控制命令來讀取相應通道的計數值，由于計數值是16位的，而讀取的瞬市價，要分兩次讀取，所以在讀取計數值從前，要用鎖存命令，將相應通道的計數值鎖存在鎖存器中，今后分兩次讀入，先讀低字節，后讀高字節。當控制字中，D5、D4=00時，控制字的作用是將相應通道的計數值鎖存的命令，鎖存計數值在讀取達成今后，自動解鎖。如要讀通道1的16位計數器，編程以下：地址F8H～FEH。MOVAL，40H；OUT0FEH，AL；鎖存計數值INAL，0FAHMOVCL，AL；低八位INAL，0FAH；MOVCH，AL；高八位五、8253在系統中的典型連接8253在系統中的連接如圖8-4所示。Intel8086圖8-4Intel8253在系統中的連接六、8253的工作方式8253共有6種工作方式，各方式下的工作狀態是不一樣樣的，輸出的波形也不一樣樣，其中比較靈便的是門控信號的作用。由此組成了8253豐富的工作方式、波形，下面我們逐個介紹：1．幾條基根源則(1)控制字寫入計數器時，所有的控制邏輯電路立刻復位，輸出端OUT進入初始狀態。初始狀態對不一樣樣的模式來說不用然相同。計數初始值寫入今后，要經過一個時鐘周期上升沿和一個下降沿，計數執行部件才可以開始進行計數操作，由于第一個下降沿將計數存放器的內容送減1計數器。平時，在每個時鐘脈沖CLK的上升沿，采樣門控信號GATE。不一樣樣的工作方式下，門控信號的觸發方式是有詳盡規定的，即也許是電平觸發，也許是邊沿觸發，在有的模式中，兩種觸發方式都是同意的。其中0、2、3、4是電平觸發方式，1、2、3、5是上升沿觸發。(4)在時鐘脈沖的下降沿，計數器作減1計數，0是計數器所能容納的最大初始值。二進制優秀文檔5/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案164相當于2，用BCD數，相當于10方式0的波形如8-5所示，當控制字寫入控制字存放器后，出OUT就低，當數寫入數器后開始數，在整個數程中，OUT保持低，當數到0后，OUT高；GATE的高低平控制數程可否行。圖8-5方式0波形從波形中不看出，工作方式0有以下特點：①數器只一遍，當數到0，不重新開始數保持高，直到入一新的數，OUT才低，開始新的數；②數是在寫數命令后一個入脈沖，才裝入數器的，下一個脈沖開始數，所以，若是置數器初N，出OUT在N＋1個脈沖后才能高；③在數程中，可由GATE信號控制停。當GATE＝0，停數；當GATE＝1，數；④在數程中能夠改數，且種改是立刻有效的，分成兩種情況：若是8位數，寫入新后的下一個脈沖按新數；若是16位數，在寫入第一個字后，停止數，寫入第二個字后的下一個脈沖按新數。3．方式1—可程的硬件觸拍脈沖方式1的波形如8-6所示，CPU向8253寫入控制字后OUT高，并保持，寫入數后其實不立刻數，只有當外界GATE信號啟后（一個正脈沖）的下一個脈沖才開始數，OUT低，數到0后，OUT才高，此再來一個GATE正脈沖，數器又開始重新數，出OUT再次低，?，所以出一拍脈沖。圖8-6方式1波形從波形不看出：方式1有以下特點：①出OUT的度數初的脈沖；②出受控信號GATE的控制，分三種情況：數到0后，再來GATE脈沖，重新開始數，OUT低；在數程中來GATE脈沖，從下一CLK脈沖開始重新數，OUT保持低；優秀文檔6/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案改數后，只有當GATE脈沖啟后，才按新數，否原數程不受影響，仍行，即新的改是從下一個GATE開始的。③數是多次有效的，每來一個GATE脈沖，就自裝入數開始從數，所以在初始化，數寫入一次即可。4、方式2—速率生器方式2的波形如8-7所示，在種方式下，CPU出控制字后，出OUT就高，寫入數后的下一個CLK脈沖開始數，數到1后，出OUT低，一個CLK今后，OUT恢復高，數器重新開始數，?，所以在種方式下，只需寫入一次數，就能工作，出相同隔的脈沖（前提：GATE保持高），即周期性地出，方式2下，8253有以下使用特點：①通道能夠工作；②GATE能夠控制數程，當GATE低停數，恢復高后重新從初；（注意：方式與方式0不一樣樣，方式0是數）③重新置新的數即在數程中改數，新的數是下次有效的，同方式1。圖8-7方式2波形5．方式3—方波速率生器方式3的波形如8-8所示，種方式下的出與方式2都是周期性的，不一樣樣的是周期不一樣樣，CPU寫入控制字后，出OUT高，寫入數后開始數，不一樣樣的是減2數，當數到一多半，出低，重新裝入數行減2數，當數到0，出高，裝入數行減2數，循不但。在方式3下，8253有以下使用特點：數偶數優秀文檔7/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案計數值為奇數圖8-8方式3時計數器的工作波形①通道能夠連續工作；②關于計數值的奇偶，若為偶數，則輸出標準方波，高低電平各為N/2個；若為奇數，則在裝入計數值后的下一個CLK使其裝入，今后減1計數，（N＋1）/2，OUT改變狀態，再減至0，OUT又改變狀態，重新裝入計數值循環此過程，所以，在這種情況下，輸出有（N＋1）/2個CLK個高電平，（N－1）/2個CLK個低電平；③GATE信號能使計數過程重新開始，當GATE＝0時，停止計數，當GATE變高后，計數器重新裝入初值開始計數，特別是當GATE＝0時，若OUT此時為低，則立刻變高，其余動作同上；④在計數時期改變計數值不影響現行的計數過程，一般情況下，新的計數值是在現行半周結束后才裝入計數器。但若中間遇到有GATE脈沖，則在此脈沖后即裝入新值開始計數。6．方式4—軟件觸發的選通信號發生器方式4的波形如圖8-9所示，在這種方式下，也是當CPU寫入控制字后，OUT立刻變高，寫入計數值開始計數，當計數到0后，OUT變低，經過一個CLK脈沖后，OUT變高，這種計數是一次性的（與方式0有相似之處），只有當寫入新的計數值后才開始下一次計數。圖8-9方式4波形方式4下，8253有以下使用特點：①當計數值為N時，則間隔N＋1個CLK脈沖輸出一個負脈沖（計數一次有效）；②GATE＝0時，禁止計數，GATE＝1時，恢復連續計數；③在計數過程中重新裝入新的計數值，則該值是立刻有效的（若為16位計數值，則裝入第一個字節時停止計數，裝入第二個字節后開始按新值計數）。7．方式5—硬件觸發的選通信號發生器方式5的波形如圖8-10所示，在這種方式下，當控制字寫入后，OUT立刻變高，寫入計數值后其實不立刻開始計數，而是由GATE的上升沿觸發啟動計數的，當計數到0時，輸出變低，經過一個CLK今后，輸出恢復為高，計數停止，若再有GATE脈沖來，則重新裝入計數值開始計數，上述過程重復。方式5下，8253有以下使用特點：優秀文檔8/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案①在這種方式下，若設置的計數值是脈沖；

N，則在GATE脈沖后，經過（N＋1）個CLK才一個負②若在計數過程中又來一個GATE脈沖，則重新裝入初值開始計數，輸出不變，即計數值多次有效；③若在計數過程中更正計數值，則該計數值在下一個GATE脈沖后裝入開始按此值計數。圖8-10方式5波形盡管8253有6種工作模式，但是從輸出端來看，仍不外乎為計數和準時兩種工作方式。作為計數器時，8253在GATE的控制下，進行減1計數，減到終值時，輸出一個信號。作為準時器工作時，8253在門控信號GATE控制下，進行減1計數。減到終值時，又自動裝入初始值，重新作減1計數，于是輸出端會不斷地產生時鐘周期整數倍的準時時間間隔。8．8253的工作方式小結下面，我們對8253的6種工作模式的特點，作一番比較和總結。(1)方式2、4、5的輸出波形是相同的，都是寬度為一個CLK周期的負脈沖，但方式2連續工作，方式4由軟件觸發啟動，方式5由硬件觸發啟動。方式5與方式1工作過程相同，但輸出波形不一樣樣，方1輸出的是寬度為N個CLK脈(2)式沖的低電平有效的脈沖（計數過程中輸出為低），而方式5輸出的為寬度為一個CLK脈沖的負脈沖（計數過程中輸出為高）。輸出端OUT的初始狀態，方式0在寫入方式字后輸出為低，其余方式，寫入控制字后，輸出均變未能高。(4)任一種方式，均是在寫入計數初值今后，才能開始計數，方式0、2、3、4都是在寫入計數初值今后，開始計數的，而方式1和方式5需要外面觸發啟動，才開始計數。6種工作方式中，只有方式2和方式3是連續計數，其余方式都是一次計數，要連續工作需要重新啟動，方式0、4由軟件啟動，方式1、5由硬件啟動。門控信號的作用；經過門控信號GATE，能夠干預8253某一通道的計數過程，在不一樣樣的工作方式下，門控信號起作用的方式也不一樣樣樣，其中0、2、3、4是電平起作用，1、2、3、5是上升沿起作用，方式2、3對電平上升沿都能夠起作用。在計數過程中改變計數值，它們的作用有所不一樣樣。(8)計數到0后計數器的狀態，方式0、1、4、5連續倒計數，變為FF、FE。。。。。。，而方式2、3、，則自動裝入計數初值連續計數。七、8253的編程應用【例4】在IBMPC/XT中，8253作為準時計數器電路，它的三個通道的作用分別為：計數器0編程為方式3，GATE0固定為高電平，OUT0作為中斷央求信號接至8259A中斷控制器的第0級IRQ0。這個準時中斷（約55ms）用于報時時鐘的時間基準。計數器1編程為方式2，GATE1固定為高電平，OUT1的輸出經過一個D觸發器后作為8237A－5DMA控制器通道0的DMA央求DREQ0，用于準時（約15us）啟動刷新動向RAM，這優秀文檔9/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案樣在2ms內能夠有132次刷新，大于128次（128次是系統的最低要求）。計數器2編程為方式3，1KHZ的方波輸出，經過濾波，去除高頻重量后送揚聲器，GATE2是8255的PB0，OUT輸出經一與門控制，控制信號為8255的PB1，這樣利用PB0、PB1同時為高的時間來控制發長音還是發短音。準時時間TN準時時間N＝T

時鐘頻率F為，T=1/F8253－5的地址為040H～043H，ROM－BIOS對8253－5的編程以下：計數器0用于準時中斷。MOVAL，00110110B；00110110――二進制OUT43H，ALMOVAL，0；計數初值為0000，即為216OUT40H，ALOUT40H，AL；準時為：840ns21655ms，即頻率為――每秒產生次時鐘中斷（CLK周期為：1/1.19M）計數器1用于準時DMA央求。MOVAL，01010100B；01010100――二進制OUT43H，ALMOVAL，12H；計數初值為18D，準時：840ns1815sOUT41H，AL計數器2用于產生1KHZ的方波送至揚聲器發聲，聲響子程序為BEEP，入口地址為FFA08H。BEEPPROCNEARMOVAL，10110110B；10110110——二進制OUT43H，ALMOVAX，0533H；計數初值為1331OUT42H，ALMOVAL，AHOUT42H，ALINAL，61H；取8255B端口MOVAH，AL；存在AHORAL，03H；使PB1PB011OUT61H，AL；輸出至82255的B端口，使揚聲器發聲SUBCX，CX；循環計數G7：LOOPG7MOVBH，0DECBX；BL的值為控制長短聲，BL＝6（長），BL＝1（短）JNZG7MOVAL，AH；恢復8255B端口值，停止發聲OUT61H，ALRET優秀文檔10/12可編程準時器計數器8253及其應用合用標準文案BEEPENDP【例5】CPU8086，用8253的CH0（通道0），每隔2ms出一個脈沖，CLK2MHZ，達成件。剖析：常數的算：已知率F及定t，求數初N：1NtNtFF用方式2，常數：N210321064103控制字：00110100——二制端口地址：CH0――00H；控制端口——06H初始化程：MOVAL，34H；00110100BOUT06H，ALMOV