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1、微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用第三章第三章 定时计数技术定时计数技术u u 本章重点本章重点：u（1 1）定时与计数的概念理解）定时与计数的概念理解u（2 2）82548254的外部特性及内部工作方式的理解的外部特性及内部工作方式的理解u（3 3）82548254方式命令字及计数初值的设置方式命令字及计数初值的设置u（5 5）82548254的应用的应用u（4 4）实时钟电路实时钟电路MCl46818及其应用及其应用 微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用3.1 8254/8253定时计数器定时计数器 u 1.定时与计数定时与计数u 2.微机系统中的定时微机系统中的
2、定时 u 微机系统中常为微机系统中常为CPU或外设提供时间标记、对外部事件或外设提供时间标记、对外部事件计数。需要系统的定时问题。计数。需要系统的定时问题。u 微机系统中的定时可分为两种：微机系统中的定时可分为两种：内部定时和外部定时。内部定时和外部定时。u 内部定时内部定时是计算机本身运行的时间基准或时序关系。是计算机本身运行的时间基准或时序关系。u 外部定时外部定时是外设实现某种功能时，本身所需要的一种时序是外设实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系。关系。u 本章重点讨论外部定时技术本章重点讨论外部定时技术u 3.定时方法定时方法u（1）软件定时（软件编程，占用）软件定时（软件编程，占
3、用CPU，效率低等），效率低等）u（2）硬件定时（定时）硬件定时（定时/计数器或单稳延时电路，不占用计数器或单稳延时电路，不占用CPU时间，准确、不受主频影响、定时时间长等）时间，准确、不受主频影响、定时时间长等）微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用3.1 8253/8254定时计数器定时计数器u 3个独立的个独立的16位计数器通道位计数器通道u 每个计数器有每个计数器有6种工作方式种工作方式u 按二进制或十进制（按二进制或十进制（BCD码）计数码）计数8254是是8253的改进型的改进型微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数器的计数器的3个引脚个引脚uCLK时钟输入
4、信号时钟输入信号在计数过程中，此引在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减的计数值减1uGATE门控输入信号门控输入信号控制计数器工作，可控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型分成电平控制和上升沿控制两种类型uOUT计数器输出信号计数器输出信号当一次计数过程结当一次计数过程结束（计数值减为束（计数值减为0），），OUT引脚上将产生一个引脚上将产生一个输出信号输出信号微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用uD0 D7数据线数据线A0 A1地址线地址线uRD*读信号读信号WR*写信号写信号uCS*片选信号片选
5、信号CS*A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD*写操作写操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H读计数器读计数器0读计数器读计数器1读计数器读计数器2无操作无操作写计数器写计数器0写计数器写计数器1写计数器写计数器2写控制字写控制字微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用3.2 可编程定时计数器可编程定时计数器8253/8254u外部特性与内部逻辑外部特性与内部逻辑微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用外部特性与内部逻辑外部特性与内部逻辑uCPU发出，用于对发出，用于对8253寄存器进行写操作。寄存器进行写操作。微型计算机接口技术及应用微
6、型计算机接口技术及应用外部特性与内部逻辑外部特性与内部逻辑u2.内部逻辑结构内部逻辑结构u数据总线缓冲器数据总线缓冲器。它是一个三态、双向。它是一个三态、双向8位寄存器，位寄存器，用于将用于将8253与系统数据总线与系统数据总线DoD7相连。相连。功能：向功能：向8253写入确定写入确定8253工作方式的命令；向计数寄存器工作方式的命令；向计数寄存器装入初值；读出计数器的初值或当前值。装入初值；读出计数器的初值或当前值。u读写逻辑读写逻辑。确定操作那一个寄存器。确定操作那一个寄存器。u控制命令寄存器控制命令寄存器。它接受。它接受CPUCPU送来的控制字。送来的控制字。用用于选择计数器及其工作方
7、式。于选择计数器及其工作方式。u计数器计数器。3个独立的计数器内部结构完全相同，如个独立的计数器内部结构完全相同，如图图33所示。由所示。由16位计数初值寄存器、减位计数初值寄存器、减1计数器和计数器和当前计数值锁存器组成。当前计数值锁存器组成。图图3.2 8253/8254的内部结构和引脚的内部结构和引脚D7D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数初值的设置与
8、方式命令字计数初值的设置与方式命令字u计数初值计数初值(定时常数定时常数)是决定是决定8253的定时长短与计数的定时长短与计数多少的重要参数。多少的重要参数。微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数初值的设置与方式命令字计数初值的设置与方式命令字u2方式命令的格式方式命令的格式微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数初值设置计数初值设置uD5D4：用来控制计数器读写的字节数：用来控制计数器读写的字节数(1或或2个字节个字节)及及读写高低字节的顺序读写高低字节的顺序。微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数初值的设置与方式命令字计数初值的设置与方式命令字u(1
9、10和和111不用不用)微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数初值的设置与方式命令字计数初值的设置与方式命令字MOV DX,306H；2号计数器数据口号计数器数据口微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计数初值的设置与方式命令字计数初值的设置与方式命令字例例2：要求读出并检查：要求读出并检查1号计数器的当前计数值是否号计数器的当前计数值是否是全是全“1”(假定计数值只有低假定计数值只有低8位位)，微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用工作方式及特点工作方式及特点u8253/8254有六种工作方式，主要区别在于：有六种工作方式，主要区别在于：（1）输出波形不同输
10、出波形不同；（；（2）启动计数器的触发方式不同启动计数器的触发方式不同；（3）计数过程中计数过程中GATE对计数操作的控制不同对计数操作的控制不同。u1.方式方式0：低电平输出（：低电平输出（GATE信号上升沿继续计数）信号上升沿继续计数）u特点特点：（1）向计数器写完计数值后，）向计数器写完计数值后，开始计数，开始计数，OUT变为低电平变为低电平，并在计数过程中，并在计数过程中保持低电平保持低电平，计，计数值减为数值减为0时，时，OUT变为变为高电平高电平。（。（2）GATE为高为高电平时，计数器电平时，计数器开始工作开始工作，GATE为低电平时，为低电平时，停止停止计数计数，并保持数值不变
11、，并保持数值不变，GATE再次变高电平时，从再次变高电平时，从中止处中止处继续计数继续计数。（。（3）计数器工作期间，如果重新）计数器工作期间，如果重新写入初值，按新写入的初值写入初值，按新写入的初值重新计数重新计数。微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用u 2.方式方式1：低电平输出（：低电平输出（GATE信号上升沿重新计信号上升沿重新计数）数）微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用u 3.方式方式2 2：周期性负脉冲输出：周期性负脉冲输出微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用u 4.方式方式3:3:周期性方波输出
12、周期性方波输出微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用u 5.方式方式4:4:单次负脉冲输出单次负脉冲输出(软件触发软件触发)微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用u 6.方式方式5:5:单次负脉冲输出单次负脉冲输出(硬件触发硬件触发)微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用3.3 8253-58254-2的应用举例的应用举例u8253 的典型应用的典型应用：u1.计时器时钟计时器时钟u2.实现稳定延时实现稳定延时u3.和扬声器一起构成发生器和扬声器一起构成发生器u4.波特率时钟发生器波特率时钟发生器：1、一般性的应用：
13、、一般性的应用：u（1）设计思想设计思想：8253 的时钟为的时钟为5MHZ，8253工作工作在方式在方式3时，时，OUT引脚输出一系列方波，可作为定时引脚输出一系列方波，可作为定时单位，采用定时单位为单位，采用定时单位为10ms时，可以在时，可以在OUT引脚上引脚上输出周期性的方波，且具有自动重载计数初值的功输出周期性的方波，且具有自动重载计数初值的功能。能。微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计时器的应用计时器的应用u如果用如果用OUT脚输出的方波做新的计时单位，为了脚输出的方波做新的计时单位，为了编程方便，可以使方波的周期为编程方便，可以使方波的周期为10ms.u硬件连接可以
14、选择图硬件连接可以选择图3.10的设计。的设计。u8253的的OUT引脚每经过引脚每经过10ms向向CPU申请一次中申请一次中断。在中断子程序中统计断。在中断子程序中统计10ms的个数，到达的个数，到达100个则个则1秒时间到，秒计数器加秒时间到，秒计数器加1。并判断秒计数器。并判断秒计数器的值是否为的值是否为60，是，则分计数器加，是，则分计数器加1。依次类推，。依次类推，实现时分秒计数器的更新。到达实现时分秒计数器的更新。到达24小时后，所有小时后，所有计数器清零，新的一天的计时开始。下列代码是计数器清零，新的一天的计时开始。下列代码是初始化程序。初始化程序。微型计算机接口技术及应用微型计
15、算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计时器的应用计时器的应用u初始化程序段如下：初始化程序段如下：uCount_10msEQU2000HuCount_scendEQU2001HuCount_minutEQU2002HuCount_hourEQU2003Hu.uMOV AL,0MOV Count_10ms,AL；初期上电，；初期上电，RAMMOV Count_scend,AL；清零。；清零。MOV Count_minut,ALMOV Count_hour,AL微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计时器的应用计时器的应用MOVDX,307HMOVAL,00
16、110110OUTDX,AL;初始化初始化8253MOVDX,304MOVAL,50H；送计数初值低位；送计数初值低位OUTDX,ALMOVAL,0C3；送计数初值高位；送计数初值高位OUTDX,AL微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用中断程序开始保护现场1 0 ms 统计计数器加11 0 0？秒计数器加16 0？分计数器加16 0？时计数器加12 4？时计数器0RE TINoNoNoNoY e sY e sY e sY e s恢复现场微型计算机接口技术及应用微型计算机接口技术及应用计时器的应用计时器的应用：2、系统中日时钟的应用：、系统中日时钟的应用：u系统中的日时钟原理介绍：系统中的日时钟原理介绍：u（1）系统中）系统中8253的时钟为的时钟为1.1931816MHZ。u（2）8253工作在工作在方式方式3，计数初值设为最大，计数初值设为最大65536。（设选用。（设选用8253的的计数器计数器0）u（3）OUT0引脚引脚输出的方波频率：输出的方波频率：1.1931816MHZ/65536=18.2HZ周期周期为为1/18.2HZ1000ms=54.945ms.u（3）
