第9章-计数器定时器和多功能接口芯片

1第9章计数器/定时器和多功能接口芯片教学建议，本章重点为:•8253/8254的编程结构；•8253/8254的两类控制字；•8253/8254必须遵守的编程原则；•8253/8254的两类编程命令；•8253/8254的6种工作模式的特点；•82380的功能结构；•82380的中断模块。2关于定时信号定时信号的获得:软件方法获得：延时程序，循环，精确测试或严密计算，占用CPU硬件方法获得：使用计时器/定时器，不占用CPU什么时候场合需要计数/定时39.1可编程计数器/定时器的工作原理1、计数器/定时器的用处：在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的切换。可往I/O设备输出精确的定时信号。作为一个可编程的波特率发生器。实现时间延迟。42、计数器/定时器的原理图53、8253/8254的编程结构有三个独立的计数器，受控于控制字共用1个控制寄存器和1个状态寄存器（只有8254有状态寄存器）每个计数器通过3个引脚与外部联系执行部件实际上是1个16位的减法计数器CR、CE、OL都是16位，可做8位使用。68253/8254的编程结构（只有8254有状态寄存器）74、8253/8254的外部信号CLK0～CLK2GATE0～GATE2OUT0～OUT2A1、A0RDWRCSREADYDB7~DB089.38253/8254控制寄存器和控制字1、控制字有两类模式设置控制字读出控制字92、8254的状态寄存器和状态字状态寄存器的格式如下：108253的端口地址分配119.48253/8254的编程命令1、编程有3条原则必须遵守：对计数器设置初始值前必须先写控制字。初始值设置时，要符合控制字中的格式规定，即只写低位字节还是只写高位字节，或高低位字节都写，控制字中一旦规定，具体初始值设定时就要一致。要读取计数器的当前值和状态字，必须用控制字先锁定，才能读取。写控制字后再读操作或设置初始值（与控制字一致）。129.48253/8254的编程命令2、编程命令包括两类写入命令，包括设置控制字命令设置初值命令锁存命令读出命令读取计数器当前的值。对8254，还可读取状态字139.48253/8254的编程命令读取状态字前或计数器值前都需要锁存MOVAL，11011000B；对计数器2发锁存命令，锁存当前计数值OUT76H，AL；76H为控制口地址INAL,74H；读取计数器2的读取值，74H为计数器2的地址―――――――――――――――对8254读取状态字和计数值MOVAL，11000000B；计数器0的锁存命令OUT76H，AL；76H为控制口地址，对锁存计数器0的状态和计数值INAL，76H；从状态口读取计数器0的状态MOVCL，AL；将计数器0的状态送到CLINAL，70H；读取计数器0的低8位MOVBL，AL；将低8位送到BLINAL，70H；读取计数器0的高8位MOVBH，AL；BX中为计数器0的当前计数值149.58253/8254的工作模式共6种工作模式0计数结束产生中断1可重复触发的单稳态触发器2分频器3方波发生器4软件触发的选通信号发生器5硬件触发的选通信号发生器159.58253/8254的工作模式8253的基本规则：写入控制字时，进入初始状态；初值写入后，经过一个时钟上升沿和一个下降沿才开始计数；在CLK的上升沿GATE被采用。在CLK的下降沿，计时器减一。0最大，相当于1016，10416模式0——计数结束产生中断模式0的特点：计数到达0时，输出端OUT为高电平。电平触发；计数过程中GATE为0，则延长低电平；计数时写入新值，按新值重新计算。不重复，计数功能，除非重新写入初值。图9.3模式0的时序图9.58253/8254的工作模式17模式1——可重复触发的单稳态触发器图9.4模式1的时序图9.58253/8254的工作模式特点：上升沿触发，输出N个时钟周期的负脉冲；写入控制字后高电平，写入初始值并触发后输出低电平直到计数为0；触发后，GATE为0不影响；计数过程，写入新值，不影响当前输出。有上升沿时，可重复。提前触发时，输出变宽。18模式2——分频器图9.5模式2的时序图9.58253/8254的工作模式特点：上升沿、电平触发，输出1个时钟周期的负脉冲；写入控制字后高电平，写入初始值并触发后，减为1时输出低电平；对于计数N，输出对应N个时钟的周期，N分频。触发后，GATE为0影响；计数过程，写入新值，不影响当前输出。自动重复。可软件同步、硬件同步19模式3——方波发生器图9.6模式3的时序图9.58253/8254的工作模式特点：上升沿、电平触发，输出重复的方波或矩形波；写入控制字后高电平，写入初始值并触发后，减半时输出低，终值时高；GATE=0计数停止，GATE=1计数进行；计数过程，写入新值，不影响当前输出。自动重复。可软件同步、硬件同步20模式4——软件触发的选通信号发生器图9.7模式4的时序图9.58253/8254的工作模式特点：电平触发，输出单一的负脉冲；写入控制字后高电平，写入初始值并触发后，减为0时输出一个时钟的低；GATE=0计数停止，GATE=1计数进行；计数过程，写入新值，立即重新计数，软件再触发。21模式5——硬件触发的选通信号发生器图9.8模式5的时序图特点：上升沿触发，输出单一的负脉冲；写入控制字后高电平，写入初始值并触发后，减为0时输出一个时钟的低；计数过程中，GATE又来上升沿则重新计数。计数过程，写入新值，再触发时有用。22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/N0N01N01N0123下课已知，系统晶振为6M，要求定时的时间为10毫秒，计算计数器的预置值。可编程计数/定时器的片选接到地址译码器输出280H~287H，现有2MHz信号源，利用8253产生1000Hz的方波输出。8253定时/计数器有几种工作方式？GATE信号在这些工作方式中各有什么作用？利用8253设计一个计数器，实现对产品计数，每技术12次输出一个正脉冲作为8259的中断请求信号。249.68253/8254应用举例（1）用8253/8254为A/D子系统提供采样信号的例子259.58253/8254的工作模式（2）程序段下：MOVAL，14HOUT76H，AL；将计数器0设置为模式2MOVAL，LCNTOUT70H，AL；对计数器0设置计数初始值L(二进制)MOVAL，73HOUT76H，AL；将计数器1设置为模式1MOVAX，MCNTOUT72H，ALMOVAL，AHOUT72H，AL；对计数器1设置初始值M(BCD码)MOVAL，96HOUT76H，AL；将计数器2设置为模式3MOVAL，NCNTOUT74H，AL；对计数器2设置初始值N(二进制)268253在IBMPC系列机上的应用A0A1———A0—A1—D0～D7D0～D7OUT1OUT2OUT0GATE0GATE1GATE2CLK0CLK1CLK2DQCLK+5V接至DMA控制器接至扬声器驱动器PB0PB1IRQ0DRQ08253+5V1.19318MHzDACK0BRDIORIOWRDWRCST/CCS27定时中断moval,36h;计数器0为方式3，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28计数器0：定时中断计数器0：方式3，计数值：65536，输出频率为1.19318MHz÷65536＝18.206Hz的方波门控为常启状态，这个方波信号不断产生OUT0端接8259A的IRQ0，用作中断请求信号每秒产生18.206次中断请求，或说每隔55ms（54.925493ms）申请一次中断DOS系统利用计数器0的这个特点，通过08号中断服务程序实现了日时钟计时功能29计数器1：定时刷新需要重复不断提出刷新请求门控总为高，选择方式2或32ms内刷新128次，即15.6s刷新一次计数初值为1830定时刷新moval,54h;计数器1为方式2，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31计数器2:扬声器控制计数器2的输出控制扬声器的发声音调计数器2只能工作在方式3，才能输出一定频率的方波，经滤波后得到近似的正弦波，进而推动扬声器发声扬声器还受控于并行接口（8255芯片）必须使PB0和PB1同时为高电平，扬声器才能发出预先设定频率的声音32频率设置speakerprocpushaxmoval,0b6hout43h,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33扬声器开speakonprocpushaxinal,61horal,03h;D1D0＝PB1PB0＝11B，其他位不变out61h,alpopaxretspeakonendp扬声器控制34扬声器关speakonprocpushaxinal,61handal,0fch;D1D0＝PB1PB0＝00B，其他位不变out61h,alpopaxretspeakonendp扬声器控制35主程序;数据段freqdw1193180/600;代码段movax,freqcallspeaker;设置扬声器音调callspeakon;打开扬声器声音movah,1;等待按键int21hcallspeakoff;关闭扬声器声音扬声器控制36利用扩充定时计数器对外部事件的计数A0A1———A0—A1外部事件产生源8253OUT0GATE0CLK0200～207HIRQD0～D7D0～D7译码电路AENA3～A9+5VCSIORIOWRDWR37初始化程序段movdx,203h;设置方式控制字moval,10houtdx,almovdx,200h;设置计数初值moval,64h;计数初值为100outdx,al389.732位微机系统中的多功能接口芯片82380高集成度和多功能兼容性好•内部含有：–１个8通道的32位DMA控制器；–20级的可编程中断控制器；–4个16位计数器/定时器；–动态RAM刷新电路；–系统复位逻辑电路；–插入等待状态的控制电路；–内部总线仲裁电路。