定时器95558.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,定时计数技术,8.1,概述,8.2,可编程定时,/,计数器,8253,8.2.1,内部结构,8.2.2,引脚信号,8.2.3 8253,计数器的,计数启动,方式和,计数,结束方,式,第,8,章,8.3,定时,/,计数器应用实例,8.3.1 8253,的编程逻辑,8.3.2 8253,的实际应用,8.1,概述,定时,/,计数器的用途,可以实现,定时,与,计数,两个功能，可用于,系统时钟,DRAM,刷新定时,定时采样,实时控制,脉冲的计数,.,定时,计数,如何实现定时和计数？,1.,完全硬件定时,用数字电路中的分频器将系统时钟进行适当的分频产生需要的定时信号；,2.,完全软件定时,利用,CPU,执行指令都需要几个固定的指令周期的原理，运用软件编程的方式进行定时。,3.,可编程的器定时计数器,可编程定时计数器是一个具有计数和定时功能的专用芯片。,返回本节,8.2,可编程定时计数器,8253,3,个结构完全相同的,16,位减计数器，分别是,0#,、,1#,和,2#,。,每个计数器可独立工作，二进制计数器和十进制计数器。,每个计数器有,六,种工作方式。,按二进制或十进制（,BCD,码）计数,可编程,:,写控制字设定其工作方式,8253,的内部结构示意图,8.2.1,内部结构,计数器结构示意图,预置寄存器,GATE,CLK,OUT,减,1,计数器,输出锁存器,计数初值存于,预置寄存器,；,在计数过程中，,减法计数器,的值不断递减，,而预置寄存器中的预置不变。,输出锁存器,用于写入锁存命令时，,锁定当前计数值,8.2.2,引脚信号,1.,与处理器接口,D,0,D,7,数据线,A,0,A,1,地址线,RD*,读信号,WR*,写信号,CS*,片选信号,CS*A,1,A,0,I/O,地址,读操作,RD*,写操作,WR*,0 0 0,0 0 1,0 1 0,0 1 1,40H,41H,42H,43H,读计数器,0,读计数器,1,读计数器,2,无操作,写计数器,0,写计数器,1,写计数器,2,写控制字,2.,与外部设备的接口信号,CLK,时钟输入信号,在计数过程中，此引脚上每输入一个时钟信号（下降沿），计数器的计数值减,1,GATE,门控输入信号,控制计数器工作，可分成电平控制和上升沿控制两种类型,OUT,计数器输出信号,当一次计数过程结束（计数值减为,0,），,OUT,引脚上将产生一个输出信号,8.2.3,计数启动方式和计数结束方式,软件启动计数方式,:,GATE=1,，写入计数初值后，开始减计数,硬件启动计数方式,:,由计数控制端,GATE,加一个从低电平到高电平变化的上跳沿控制开始减计数。,一次性计数方式：,减计数单元减至,0,后不能自动将原计数初值寄存器中的初值装入减计数单元，不能重新开始新的一轮计数。,自动重装方式：,如减计数单元减至,0,后，能自动将原初值寄存器中的初值自动装入减计数单元，并重新开始新一轮计数,。,返回本节,8.2.4 8253,的工作方式,8253,有,6,种工作方式，由方式控制字确定,熟悉每种工作方式的特点才能根据实际应用问题，选择正确的工作方式,每种工作方式的过程类似：,设定工作方式,设定计数初值,硬件启动,计数初值进入减,1,计数器,每输入一个时钟计数器减,1,的计数过程,计数过程结束,方式,0,计数结束中断方式,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,4,方式,0,WR,设,定,工,作,方,式,设,定,计,数,初,值,计,数,值,送,入,计,数,器,计,数,过,程,计,数,结,束,方式,1,可编程单稳态触发器,设,定,工,作,方,式,设,定,计,数,初,值,硬,件,启,动,计,数,值,送,入,计,数,器,计,数,过,程,计,数,结,束,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,4,方式,1,WR,方式,2,频率发生器（分频器）,0,3,1,2,4,GATE,OUT,CLK,4,方式,2,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,WR,方式,3,方波发生器,0,3,1,2,4,GATE,OUT,CLK,4,方式,3,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,0,3,1,2,4,WR,方式,4,软件触发选通信号,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,4,方式,4,2,2,3,3,3,1,0,WR,方式,5,硬件触发选通信号,GATE,OUT,CLK,0,3,1,2,4,4,方式,5,2,2,3,3,3,1,1,0,WR,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,5,0,N,0,N,0,N,0/,N,1,1,0,N,N/2,N/2,0/,N,0,N,0 1,N,0 1,N,0 1,讨论：,计数开始的时刻,计数开始的时刻,需要注意：,处理器写入,8253,的计数初值只是写入了预置寄存器，之后到来的第一个,CLK,输入脉冲（需,先由低电平变高，再由高变低,）才将预置寄存器的初值送到减,1,计数器。,从第二个,CLK,信号的下降沿，计数器才真正开始减,1,计数。,实验：,计数开始的时刻,实验,1,计数开始,实验,1,计数开始,计数开始,实验,2,计数开始,问题讨论,通过本例，请大家,思考理论（原理）与实践（工程）的关系,体会教学实践环节（上机、实验）的重要性,同时，还请大家注意,大学的常规教学侧重理论（原理）的掌握,大家需要加强实践（实验）、积累实际经验,你还能提供这样的实例吗？,8.2.5 8253,的方式,控制字,8253,加电后的工作方式不确定,8253,必须初始化编程，才能正常工作,写入控制字,写入计数初值,读取计数值,8254,新增读回命令,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,1,写入方式控制字,计数器,读写格式,工作方式,数制,D,7,D,6,D,5,D,4,D,3,D,2,D,1,D,0,00,计数器,0,01,计数器,1,10,计数器,2,11,非法,00,计数器锁存命令,01,只读写低字节,10,只读写高字节,11,先读写低字节,后读写高字节,000,方式,0,001,方式,1,010,方式,2,011,方式,3,100,方式,4,101,方式,5,0,二进制,1,十进制,控制字写入控制字,I/O,地址（,A,1,A,0,11,）,示例,2,写入计数值,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,计数值写入计数器各自的,I/O,地址,示例,3,读取计数值,对,8,位数据线，读取,16,位计数值需分两次,计数在不断进行，应该将当前计数值先行锁存，然后读取：,向控制字,I/O,地址：给,8253,写入锁存命令,从计数器,I/O,地址：读取锁存的计数值,读取计数值，要注意读写格式和计数数制,8.3.2 8253,的实际应用,(,教材,251,页,),例,1,：设频率为,10kHz,，采用定时中断方式每隔,10ms,完成一次扫描键盘的工作。,解：采用,8253,定时器的通道,0,来实现,8253,的端口地址为,10H,13H,。,(1),选择工作方式：,选用方式,2,来实现,(2),确定计数初值,己知,f,CLK0,=10kHz,，则,T,CLK0,=0.1ms,N=T,OUT0,T,CLK0,=10ms,0.1ms,100(64H),(3),初始化编程,返回本节,8253,用于定时中断,初始化程序段如下：,方式控制字为,00010100B,，即,14H,。,MOV AL,14H,；通道,0,，写入初值低,8,位，高,8,位置,0,，,方式,2,，二进制计数,OUT 13H,AL,；写入方式到控制字寄存器,MOV AL,64H,；,OUT 10H,AL,；写入计数初值低,8,位到通道,0,2,8253,计数功能的应用,(,教材,252,页,),例,2,：,(1)8253,通道,0,记录外部事件的发生次数，每输入一个高脉冲表示事件发生,1,次。,(2),当事件发生,100,次后就向,CPU,提出中断请求,(,边沿触发,),，,(3),假设,8253,片选信号的,I/O,地址范围为,200H,203H,，如图,8-12,。,(,教材,252,页,),例,2,：,A,0,A,1,A,0,A,1,外部事件产生源,8253,OUT,0,GATE,0,CLK,0,200,203H,IRQ,D,0,D,7,D,0,D,7,译码,电路,AEN,A,3,A,9,+5V,CS,IOR,IOW,RD,WR,初始化程序段,mov,dx,203h;,设置方式控制字,mov,al,10h,out,dx,al,mov dx,200h;,设置计数初值,mov al,64h;,计数初值为,100,out,dx,al,教材,252,页 例,2,输出：,明确向哪个,端口,输出什么,数据,输入：,清楚从哪个,端口,输入什么,数据,3.8253,计数通道的级联使用,(,教材,252,页,),例,3,：,已知,8253,的,CLK1=1MHz,、,/CS=320H,323H,，要求用,8253,连续产生,10,秒的定时信号,。,(1)8253,的一个通道的最大计数范围为,65536,(2)N=10,10,-6,=10,7,，超过,8253,最大计数,(3),使用,2,个,8253,通道级连。如图,8-13,所示,(4),级连后,2,个通道的初值为,N1,和,N2,，则,N=N1N2,设计数器初值,N1=500,N2=20000,使用方式,2,，二进制计数，则通道,1,、,2,的初始化程序：,8253,用于通道的级联,初始化程序段,MOV DX,323H,MOV AL,74H,；,01110100B,，通道,1,，写入,16,位初值，,方 式,2,，二进制计数,OUT DX,AL,；写入通道,1,方式字,MOV DX,321H,；,MOV AX,500,；,OUT DX,AL,；写入初值低,8,位到通道,1,MOV AL,AH,；,OUT DX,AL,；写入初值高,8,位到通道,1,教材,252,页 例,3,输出：,明确向哪个,端口,输出什么,数据,输入：,清楚从哪个,端口,输入什么,数据,初始化程序段,MOV DX,323H,MOV AL,0B4H,；,10110100B,，通道,2,，写入,16,位初值，,方式,2,，二进制计数,OUT DX,AL,；写入通道,2,方式字,MOV DX,322H,MOV AX,20000,OUT DX,AL,；写入通道,2,初值低,8,位,MOV AL,AH,；,OUT DX,AL,；写入通道,2,初值高,8,位,教材,252,页 例,3,输出：,明确向哪个,端口,输出什么,数据,输入：,清楚从哪个,端口,输入什么,数据,4,8253,在,PC,机中的应用,(1)IBM PC,XT,机中使用了,1,个,8253,，系统中,8253,的端口地址为,40H,43H,(2)3,个通道的时钟输入频率为,1.19318MHz(,系统时钟,PCLK,的二分频,),。,(3)3,个计数通道分别用于,日时钟计时,，,DRAM,刷新定时,和,扬声器的音调控制,。,8253,在,PC/XT,中的应用,定时中断和刷新定时,从阅读初始化程序段,看,计数器,0,作为定时中断,的作用,将,计数器,1,作为定时刷新,看如何编写初始化程序段,定时中断,mov al,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,out 43h,al,;,写入方式控制字,mov al,0,;,计数值为,0,out 40h,al,;,写入低字节计数值,out 40h,al,;,写入高字节计数值,8253,初始化,计数器,0,：,日时钟计时,(,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,OUT,0,端接,8259A,的,IRQ,0,，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,计数器,1,：动态,RAM,刷新定时,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,18,定时刷新,mov al,54h,;,计数器,1,为方式,2,，采用二进制计数，只写低,8,位计数值,out 43h,al,;,写入方式控制字,mov al,18,;,计数初值为,18,out 41h,al,;,写入计数值,8253,初始化,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,PB,0,和,PB,1,同时为高电平，扬声器才能发出预先设定频率的声音,频率设置,BEEP PROC,MOV AL,，,10ll0ll0B,；,设定计数器,2,为方式,3,，采用二进制计数,OUT 43H,，,AL,；,按先低后高顺序写入,16,位计数值,MOV AX,，,0533H,；,初值为,0533H=1331,，,1,19318MHz,1331=896Hz,OUT 42H,AL,；,写入低,8,位,MOV AL,，,AH,OUT 42H,，,AL,；写入高,8,位,IN AL,，,61H,；,读,8255,的端口,B,原输出值,MOV AH,，,AL,；存于,AH,寄存器,OUT 61H,，,AL,；输出以使扬声器能够发声，,61H,为,8255,端,口,B,地址,扬声器控制,扬声器开,SUB CX,CX,；,CX=0,，最大循环计数,65536,GT:LOOP GT,；延时,DEC BL,；,BL,为发声长短的入口条件,JNZ GT,；,BL=6,为长声，,B1=1,为短声,MOV AL,，,AH,OUT 61H,，,AL,；恢复,8255,的端口,B,值，停止发声,RET,BEEP END,；返回,扬声器控制,8253,的控制字编程,；某个,8253,的计数器,0,、,1,、,2,端口和控制端口地址依次是,40H,43H,；设置其中计数器,0,为方式,0,，采用二进制计数，先低后高写入计数值,mov al,30h,；方式控制字：,30H,00,11,000,0B,out,43h,al,；写入控制端口：,43H,8253,的计数初值编程,；某个,8253,的计数器,0,、,1,、,2,端口和控制端口地址依次是,40H,43H,；设置计数器,0,采用二进制计数，写入计数初值：,1024,（,400H,）,mov ax,1024,；计数初值：,1024,（,400H,）,；写入计数器,0,地址：,40H,out,40h,al,；写入低字节计数初值,mov,al,ah,out,40h,al,；写入高字节计数,初,值,8253,的,I/O,地址,0 1 0,0 0,0 1 0,0 1,0 1 0,1 0,0 1 0,1 1,0 0 1,0 0,0 0 1,0 1,0 0 1,1 0,功 能,对计数器,0,设置计数初值,CS,RD,A,1,A,0,WR,对计数器,1,设置计数初值,对计数器,2,设置计数初值,设置控制字,从计数器,0,读出计数值,从计数器,1,读出计数值,从计数器,2,读出计数值,教材：,第,256,页,题,8-2,，题,8-3,，题,8-4,第,257,页,题,8-5,，题,8-8,重要练习题,思考题与习题,第,8,章 定时计数技术,教学进程,