微机原理与接口(科学出版社)第七章定时计数器.pptVIP

第七章 定时/计数器 第一节 定时器/计数器概述 在计算机处理计数问题时，首先要将计数量转化为电脉冲的形式，计数的任务即是对某电脉冲的出现次数进行度量的工作。引发计数工作的电脉冲称为计数脉冲。 在进行计数时，计数脉冲的出现与否受外界控制，不具有一定的规律性，所以要求计数系统具有良好的实时性，即无论计数脉冲出现的快慢，计数系统必须准确记录计数脉冲的出现 计算机系统中，更常用的是定时工作，计时即对两事物发生的时间间隔进行计量；时间计量 是在统一的时间标准上进行的，这个标准时间通常由振荡器一类电路提供的恒定频率的电脉冲来担 当，这样定时的工作就可转化为对具有恒定频率的计数脉冲进行技术的工作了。 第一节 定时器/计数器概述 在微机系统或微机应用系统，特别是控制系统中，经常有计数和计时的要求。这些应用在计算机中的处理方法不外乎两种：硬件方法和软件方法。 软件定时就是根据所需要的时间常数来设计一个延迟子程序，这样作的优点是节 省硬件，但耗费CPU的资源较多，降低了CPU效率，且编写软件略显麻烦，通常延迟时间较小且重复 次数有限的情况下，使用该方法。 硬件定时就要用到计数器/定时器，其优点是不占用CPU时间，且利用计数器/定 时器产生中断信号，就可以建立多作业环境，以提高CPU效率，由于计数器/定时器开销不大，因此的 到了广泛应用。 第二节 可编程定时/计数器8253/8254 工作原理： 对CLK信号进行减1计数 首先，CPU把控制字写入控制寄存器，计数初始值写入初值寄存器 计数从初值开始，每当CLK信号出现一次，计数值减1 当计数值减到0，从OUT端输出规定的信号 CLK信号出现时，计数器是否减1，由门控信号GATE控制 信号定义 CLK是计数输入信号，计数器对CLK端出现的脉冲个数进行计数 CLK端可以输入外部事件 CLK端可以接入固定频率的时钟信号，从而实现计时 OUT信号在计数结束时发生变化 可将OUT作为外部设备的控制信号 可将OUT作为向CPU申请中断的信号 CPU可以从计数输出寄存器读出当前计数值。 读前，应向控制寄存器发送锁存命令 8253/8254的主要特性 8253芯片上集成有3个独立的16位计数器，可用来进行二进制或BCD码计数，计数速率可达1.6MHz；每个计数器(或称计数通道)有独立的计数脉冲输入引脚CLK，独立的计数启动控制引脚GATE和独立的计数终到 输出引脚OUT。 可由程序设置和改变各计数器的工作方式，共有6种工作方式供选择。通过对8253的控制寄存器编程，可以控制每个计数器的工作方式，计数制式以及计数初值的装入。 8253设有数据总线缓冲器，用来实现与系统数据总线的连接。有读写控制逻辑，可接收来自系统总线的控制信号，并产生输出信号。 8253/8254功能结构 8253/8254功能结构 数据总线缓冲器 8位，三态，双向缓冲器，是CPU和8253交换数据的唯一通道 读写控制逻辑 Cs 高电平时禁止三态和读写逻辑 RD WR控制数据的传送方向。 A0 A1 不同组合决定CPU访问的芯片内部不同端口。 CS=0 A0 A1 不同组合决定CPU 读写不同端口 控制字寄存器 A0A1=11时访问控制字寄存器，控制字D6D7决定写入那个通道寄存器，各个通道的控制寄存器的控制字，决定各通道工作方式等内容。 三个通道计数器相同 16位通道寄存器CR：接受初始计数值，开始计数之前，由CPU用输出指令预置入CR中。 16位计数单元CE：对CLK的输入脉冲信号，从预置的初始值减1计数，当初始值减为0时，由OUT输出电平或脉冲，GATE引脚可控制输入脉冲是否能输入。 输出锁存器OL，锁存CE的内容，CPU可随时读取OL中CE的当前值，不影响计数器脉冲输入和计数器的继续计数。 定时计数单元 8253输入信号与各功能的对应关系 8253/8254的编程控制字 方式0 计数结束中断 方式1 可编程单稳脉冲 方式2 频率发生器（分频器） 方式3 方波发生器 方式4 软件触发选通信号 方式5 硬件触发选通信号 各种工作方式的输出波形 8253/8254的编程 8253加电后的工作方式不确定，必须经初始化编程后，才能正常工作 初始化编程： 先写入控制字 再写入计数初值 工作后，可随时读取计数值： 一般先将计数值锁存在通道内的锁存器中 然后可分两次读取16位的计数值 选择二进制时 计数值范围：0000H～FFFFH 0000H是最大值，代表65536 选择十进制（BCD码） 计数值范围：0000～9999 0000代表最大值10000 第三节 8253/8254在微机中的应用 * * 预置寄存器 GATE CLK OUT 减1计数器 输出锁存器 CS RD WR