微机接口第08章(定时器).

定时计数控制器第8章12第8章定时计数控制器教学重点8253的引脚和6种工作方式8253的编程8253在IBMPC系列机上的应用3定时器和计数器定时控制在微机系统中极为重要定时器由数字电路中的计数电路构成，通过记录高精度晶振脉冲信号的个数，控制产生准确的时间间隔一般，该计数电路也可记录引脚输入的脉冲信号（可随机产生），反映输入脉冲的个数，所以，定时器又常被称为“定时/计数器”4定时功能的实现方法用软件实现延时——利用微处理器执行一个延时程序段来实现用硬件实现定时采用不可编程器件（不灵活）——如分频器、单稳电路、简易定时电路；采用可编程器件（灵活）——采用可编程的定时/计数器芯片来构成定时电路，通过软件设计，可在不同的条件或时段采用不同的定时策略。58.18253/8254定时计数器8253/8254有3个独立的计数器通道，每个计数通道16位，可进行：定时——对引脚上输入的周期性时钟信号进行计数计数——对引脚上输入的非周期性脉冲信号进行计数每个计数器有6种工作方式可按二进制或十进制（BCD码）进行计数8254是8253的改进型二者差别很小68.1.18253/8254的内部结构和引脚78253/8254的地址分配8253/8254有4个I/O端口：A1A0=00数据口（CH0送计数初值，读计数）A1A0=01数据口（CH1送计数初值，读计数）A1A0=10数据口（CH2送计数初值，读计数）A1A0=11控制口（送控制命令）8计数通道的内部结构示意预置寄存器GATECLKOUT减1计数器输出锁存器9计数器工作描述预置寄存器——用于存放计数初值和重装初值，注意：计数初值为0时，计数值最大（65536/10000）计数初值为1时，计数值最小（1/1）预置寄存器中的预置值在计数过程中不会改变。减法计数器——CLK引脚每收到一个脉冲，减法计数器将减1。注意：可采用二进制或十进制（BCD码）进行计数输出锁存器——用于在接到命令时锁存当前计数，这样，CPU在读取时，该值将不再变化10每个计数通道的3个引脚CLK（时钟）——输入引脚，在计数过程中，此引脚上每输入1个时钟信号（下降沿），计数器的计数值将减1GATE（门控）——输入引脚，控制计数器工作：开通/关闭计数——高/低电平时开通/关闭计数通道触发/重触发——上升沿产生触发或重触发OUT（输出）——输出引脚，根据设置工作方式的不同，OUT引脚可输出单个波形或连续的波形。一般是在计数过程结束（计数归0）时，引脚输出发生跳变118.1.28253/8254的工作方式方式0——计数结束中断（阶跃）方式1——可编程单稳（负脉冲，宽度可调）方式2——连续负脉冲发生器（脉宽为1）方式3——连续方波发生器方式4——软件触发选通（单脉冲，脉宽为1）方式5——硬件触发选通（单脉冲，脉宽为1）12方式0计数结束中断①②④③⑤GATEOUTCLK03124写入4写入方式0-WR①设定工作方式②设定计数初值③计数值送入计数器④计数过程⑤计数结束GATE：开关作用计数期间计数器装入新值，重新计数。写入313方式1可编程单稳脉冲①②⑤④⑥③①设定工作方式②设定计数初值③硬件启动④计数值送入计数器⑤计数过程⑥计数结束GATEOUTCLK03124写入4写入方式1-WRGATE：触发作用计数过程写入新值，不影响当前计数；GATE再次触发启动新值计数；计数过程GATE再次触发从头计数。14方式2频率发生器（分频器）03124GATEOUTCLK031240312403124-WRGATE：开关作用计数过程装入新值，不影响现行计数；从下个周期按新值计数；GATE低，禁止计数，输出高；GATE变高，重新装入计数值开始计数写入4写入方式215方式3方波发生器03124GATEOUTCLK写入4写入方式3031240312403124-WRGATE：开关作用初值N为偶数：N/2脉冲数输出高，N/2脉冲数输出低初值N为奇数：(N+1)/2脉冲数输出高，(N-1)/2脉冲数输出低16方式4软件触发选通信号GATEOUTCLK03124写入4写入方式423写入332-WRGATE：开关作用1017方式5硬件触发选通信号GATEOUTCLK03124写入方式52233写入3110-WRGATE：触发/重触发作用重触发：装计数值触发写入4触发18各种工作方式的输出波形方式0方式1方式2方式3方式4方式50N0N0N0/N110NN/2N/20/N0N01N01N01连续波形硬触发198.1.38253/8254的编程加电后8253的工作方式不确定，必须经初始化编程后才能正常工作。初始化编程过程：先写入控制字再写入计数初值方法1：各通道依次进行，方法2：先写所有通道的控制字，再写所有通道的计数初值工作中可随时读取动态的计数值：一般，先用命令将当前计数锁存在通道的锁存器中然后，可分两次读取16位的计数值8254新增的读回命令201写入方式控制字计数器读写格式工作方式数制D7D6D5D4D3D2D1D000计数器001计数器110计数器211非法00计数器锁存命令01只读/写低字节（写时高字节写0）10只读/写高字节（写时低字节写0）11先读/写低字节,后读/写高字节000方式0001方式1010方式2011方式3100方式4101方式50二进制1十进制（BCD）控制字写入控制字I/O地址（A1A0＝11）212写入计数初值选择二进制时计数范围：1H～10000H初值写入0时计数最大（65536/10000H）选择十进制（BCD码）时计数范围：1～10000初值写入0时计数最大（10000）•计数初值要写入各计数通道（I/O地址）•控制字要写入同一控制口223读取计数值对8位数据线，读取16位计数值，需分两次进行由于计数随时进行，故应将当前计数先行锁存，然后再从容读取：向控制字I/O地址写入锁存命令从计数器I/O地址读取被锁存的计数值3种读取方式：只读低8位只读高8位先低后高读取计数值时要注意格式和数制238.28253在IBMPC系列机上的应用DQCLKA0A1———A0—A1—D0～D7D0～D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2+5V接至扬声器驱动器（约900Hz）PB0PB1接至8255的IRQ0（#8）（55ms）DRQ0接至DMA控制器（15us）8253+5V1.19318MHzDACK0BRD-IOR-IOWRDWRCS-T/CCS方波连续负脉冲方波248.2.1定时中断和定时刷新阅读初始化程序段，看计数器0触发55ms定时中断的作用将计数器1用作对DRAM定时刷新（15us）的触发信号，考虑如何编写初始化程序段PC机中8253的用法25计数器0：定时中断工作于方式3，计数初值：0，门控端GATE常有效输出方波频率18.206Hz=1.19318MHz/65536,周期约为55ms。OUT0接8259A的IRQ0端，用作中断请求信号。每秒钟产生18.2次中断请求，即每隔55ms（54.925493ms）申请1次中断DOS系统利用计数器0和08号中断实现日时钟的计时功能DOS系统将1CH软中断留给用户使用，即在08号中断服务中安排了1条int1ch指令26CH055mS定时中断moval,36h;计数器0为方式3（连续方波）;采用二进制计数，先低后高写入计数值out43h,al;写入方式控制字moval,0;计数值为0out40h,al;写入低字节计数值out40h,al;写入高字节计数值8253初始化PC机上8253地址：40h-43h27计数器1：定时刷新DRAM需要重复不断（15uS）提出刷新请求2ms内必须刷新128次，即每15.6s刷新1次门控端常有效，可选方式2或方式3计数初值为18（频率为1.19318MHz/18周期为15.09us）28CH115uS定时刷新DRAMmoval,54h;计数器1为方式2（连续负脉冲）;采用二进制计数，只写低8位计数值out43h,al;写入方式控制字moval,18;计数初值为18out41h,al;写入计数值8253初始化PC机上8253地址：40h-43h298.2.2扬声器的发声及控制计数器2的输出频率控制PC机中扬声器的音调高低，通过初始化设置可加以改变。计数器2工作于方式3（连续方波），经滤波后可得到近似的正弦波，以此驱动扬声器发声（单音）扬声器同时还受控于并行接口（8255芯片），必须使8255的输出端PB0和PB1同时输出高电平，与门才开通，扬声器才能发声，8255B口的地址为61H。inal,61h;读8255B口out61h,al;写8255B口30CH2900Hz频率设置子程序speakerprocpushax;入口参数（发声频率）moval,0b6h;方式3（连续方波）out43h,al;写入控制字popaxout42h,al;写入低8位计数值moval,ahout42h,al;写入高8位计数值retspeakerendp扬声器控制PC机上8253地址：40h-43h31开扬声器子程序speakonproc;无入口参数pushaxinal,61horal,03h;PB1PB0＝11B，其他位不变out61h,alpopaxretspeakonendp扬声器控制PC机上8255地址：60h-63h32关扬声器子程序speakonproc;无入口参数pushaxinal,61handal,0fch;PB1PB0＝00B，其他位不变out61h,alpopaxretspeakonendp扬声器控制PC机上8255地址：60h-63h33主程序;数据段freqdw1193180/600;600为发声频率（音调）;代码段movax,freqcallspeaker;设置扬声器音调callspeakon;打开扬声器开关movah,1;等待按键int21hcallspeakoff;关闭扬声器开关扬声器控制348.2.3可编程硬件延时PC/XT/AT提供的定时中断资源采用8253/8254定时芯片08H号硬中断——8253/8254通道0产生，引向8259的IR0，8253/8254的CLK频率为1.19318MHz，每55ms发生1次INT1AH——BIOS中断功能调用（设置/读取时钟），以55ms为单位INT1CH——报时中断（用户），被嵌在08H号中断服务中PC/AT以后的PC机新增加的定时中断资源采用146818定时芯片并配有后备电池，提供周期中断（976us）和报警中断两个输出.70H号硬中断——146818周期中断输出引向8259（2）的IR9，该中断被称为实时时钟中断，每976us=1/1024s（约1mS）发生1次INT1AH——扩充了操作实时时钟的功能（子功能号2~7）INT15H——BIOS中断功能调用，以976us为单位358.2.3可编程硬件延时日时钟中断（INT1AH）——每隔55ms中断一次。可以利用它编写一段不随系统时钟频率变化的固定延时程序。由于日时钟中断的时间单位是55ms，所以无法实现更短时间的延时实时时钟中断（INT15H）——它的定时单位约为1ms（976s=1/1024s）36日时钟;延时5秒开始movah,0;子功能号，读时钟int1ah;BIOS中断adddx,90;再加5秒（5×18＝90）movbx,dx;期望值送bxrepeat:int1ah;再读日时钟cmpbx,dx;与期望值比较jnerepeat;不等，则循环……;相等，延时结束可编程硬件延时每秒发生08h号中断18.2次37实时时钟;延时2ms开始movcx,0;入口参数cx.dx单位us;实际以976us为单位，否则将失败movdx,1952;延时1952us＝976s×2;应为976的整数倍mov