計(jì)數(shù)器定時(shí)器第1頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器

80X86系統(tǒng)常用接口芯片（一）并行接口芯片Intel8255，有三個(gè)8位端口A,B,CIntel8155，有三個(gè)端口,內(nèi)帶256字節(jié)RAM,兩個(gè)定時(shí)器。（二）串行接口芯片Intel8251，同步異步串行接口。Intel8250，異步串行接口芯片。（三）計(jì)數(shù)定時(shí)器Intel8253/8254，三個(gè)通道16位定時(shí)計(jì)數(shù)器。（四）直接存取控制器（DMAC）Intel8237上述接口芯片功能可由程序改變，稱(chēng)為可編程接口芯片。第2頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253主要功能：

①以均勻分布的時(shí)間間隔中斷操作系統(tǒng)，以便切換程序；

②向I/O設(shè)備輸出精確的定時(shí)信號(hào)，信號(hào)的周期可由程序控制；

③用來(lái)作為可編程波特率發(fā)生器；

④檢測(cè)外部事件發(fā)生的頻率或周期；

⑤統(tǒng)計(jì)外部事件發(fā)生的次數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果送至計(jì)算機(jī)；

⑥在定時(shí)或計(jì)數(shù)達(dá)到編程規(guī)定的值以后，向CPU申請(qǐng)中斷。8.1計(jì)數(shù)器/定時(shí)器概述微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的重要應(yīng)用之一是如何用好定時(shí)/計(jì)數(shù)器。即常常需要實(shí)時(shí)鐘或延時(shí)或?qū)ν獠渴录?jì)數(shù)。實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制的常用方法：（1）軟件延時(shí)：用一個(gè)不完成任何功能的程序段實(shí)現(xiàn)；（2）常用數(shù)字電路定時(shí)：555（3）可編程硬件定時(shí)：8253，其定時(shí)值和定時(shí)范圍可以通過(guò)軟件來(lái)確定和改變。第3頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器Intel8253____三個(gè)通道16位可設(shè)置定時(shí)計(jì)數(shù)器，可由軟件設(shè)定6種工作方式。8.28253內(nèi)部結(jié)構(gòu)第4頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器①8253內(nèi)部由三個(gè)獨(dú)立通道組成，結(jié)構(gòu)與工作原理完全相同。②每個(gè)通道是16位計(jì)數(shù)器

可對(duì)外輸入CLK進(jìn)行二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD）減1計(jì)數(shù)是否計(jì)數(shù)由外引腳GATE控制。CLK

已知頻率的時(shí)鐘信號(hào)外部事件發(fā)生源16位減法計(jì)數(shù)器

2#

最大216（0000H）最小1（0001H）10#最大104（0000H）最小1（0001H）③每個(gè)通道有6種工作方式，由控制寄存器選擇。④計(jì)數(shù)器歸0時(shí)由OUT引腳輸出信號(hào)。⑤控制字寄存器只能寫(xiě)不能讀，寫(xiě)入的控制字將控制通道的工作方式。⑥數(shù)據(jù)總線緩沖器用于與CPU間的信息通道。第5頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器1.D7～D0：數(shù)據(jù)總線，雙向，三態(tài)，直接與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線相連。

2.CLK0～CLK2：計(jì)數(shù)時(shí)鐘輸入端，下降沿使通道減1。

3.GATE0～GATE2：門(mén)控制，輸入，高電平有效或上升沿有效，有效時(shí)允許計(jì)數(shù)器對(duì)輸入時(shí)鐘計(jì)數(shù)。4.OUT0～OUT2：通道輸出信號(hào)，計(jì)數(shù)器到“0”時(shí)由此輸出一信號(hào)，輸出波形形式取決于工作方式。

5.A1、A0：尋址3個(gè)通道的計(jì)數(shù)器和控制寄存器(3個(gè)通道的控制寄存器共用一個(gè)端口地址).

6.RD、WR和CS：8253的讀、寫(xiě)和片選信號(hào)，均為低電平有效。8.38253的引腳功能第6頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253與8086系統(tǒng)計(jì)算機(jī)連接說(shuō)明：1.8253的數(shù)據(jù)線D7~D0接8086的數(shù)據(jù)總線的低8位。2.8253的A1和A0分別接系統(tǒng)的A2和A1，使用偶地址傳遞信息。3.由74LS138，74LS30和74LS04譯碼選中8253。4.8253的三個(gè)通道輸入時(shí)鐘由系統(tǒng)PCLK分頻得到，頻率為：2.38636/2=1.1931816MHz.5.在IBM-PC/XT微機(jī)系統(tǒng)中，通道0定時(shí)OUT0接8259的IR0，通道1刷新動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器，通道2控制揚(yáng)聲器發(fā)聲.第7頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器M2M1M0：計(jì)數(shù)器工作方式選擇000方式0001方式1x10方式2x11方式3100方式4101方式5BCD：計(jì)數(shù)器進(jìn)制選擇016位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器1BCD碼計(jì)數(shù)器SC1SC0：計(jì)數(shù)器通道選擇00通道001通道110通道211非法RW1RW0：計(jì)數(shù)器讀寫(xiě)選擇00計(jì)數(shù)器鎖存01只讀寫(xiě)低8位10只讀寫(xiě)高8位11先讀寫(xiě)低8位,再讀寫(xiě)高8位控制字寫(xiě)入控制端口，各位含義如下：D0SC1D7SC0BCDRW1RW0M2M1M08.48253的控制字第8頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二8253初始化：對(duì)一個(gè)通道先寫(xiě)入控制字再寫(xiě)入時(shí)間常數(shù)（計(jì)數(shù)初值）第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器注：①寫(xiě)入控制字后，所有控制邏輯電路復(fù)位，輸出端OUT進(jìn)入初始狀態(tài)。②CPU向8253寫(xiě)入的計(jì)數(shù)初值，要在CLK端輸入一個(gè)正脈沖（）后才能被真正裝入指定通道（若在此CLK下降沿之前讀計(jì)數(shù)器，則其值是不定的）。之后再次輸入時(shí)鐘脈沖（CLK）才開(kāi)始計(jì)數(shù)，且每次在脈沖的下降沿減1計(jì)數(shù)。即：寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值后，經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK，8253才開(kāi)始計(jì)數(shù)。第9頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（1）方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷（2）方式1——可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器（3）方式2——分頻器(頻率發(fā)生器）（4）方式3——方波發(fā)生器（連續(xù)）（5）方式4——軟件觸發(fā)選通（6）方式5——硬件觸發(fā)選通8.58253的工作方式第10頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（1）方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷①控制字（CW）寫(xiě)入后OUT即變?yōu)榈碗娖剑?dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)，輸出OUT變?yōu)楦唠娖健＂谟?jì)數(shù)初值寫(xiě)入后在下一個(gè)CLK下降沿才送入計(jì)數(shù)器，因此計(jì)數(shù)值為N+1。③當(dāng)GATE變?yōu)榈碗娖綍r(shí)計(jì)數(shù)停止，再變?yōu)楦唠娖綍r(shí)計(jì)數(shù)繼續(xù)進(jìn)行。④若計(jì)數(shù)過(guò)程中重新送入初值，則按新值重新計(jì)數(shù)。⑤計(jì)數(shù)到零后，不能自動(dòng)恢復(fù)計(jì)數(shù)初值，OUT端保持高電平。再次寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值，才又開(kāi)始計(jì)數(shù)。第11頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器例：若8253的地址為04H～07H，要使計(jì)數(shù)器工作在方式0，僅用8位二進(jìn)制數(shù)，計(jì)數(shù)初值為128，初始化程序?yàn)椋篗OV AL，50HOUT 07H，ALMOV AL，80HOUT 05H，ALD0SC1D7SC0BCDRW1RW0M2M1M0D01D70001000第12頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（2）方式1——可重復(fù)觸發(fā)單穩(wěn)觸發(fā)器①寫(xiě)入CW后OUT變?yōu)楦唠娖?，GATE上升沿觸發(fā)后，OUT變?yōu)榈筒㈤_(kāi)始計(jì)數(shù)，歸零時(shí)OUT變?yōu)楦唠娖?。②GATE再來(lái)一次上升沿使OUT為低，計(jì)數(shù)器以初值重新計(jì)數(shù)。③計(jì)數(shù)過(guò)程中，再次給通道寫(xiě)入時(shí)間常數(shù)，不影響現(xiàn)行操作過(guò)程，GATE再次觸發(fā)后才按新的時(shí)間常數(shù)操作。④計(jì)數(shù)過(guò)程中，GATE觸發(fā)沿提前到來(lái)，在下一個(gè)CLK的下降沿，計(jì)數(shù)器開(kāi)始重新計(jì)數(shù)，這將使輸出單穩(wěn)脈沖比原先設(shè)定的計(jì)數(shù)值加寬?？芍貜?fù)觸發(fā)——當(dāng)計(jì)數(shù)歸零后，不用再次送計(jì)數(shù)值，只要給它觸發(fā)脈沖，即可產(chǎn)生一個(gè)同樣寬度的單穩(wěn)脈沖輸出。第13頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（3）方式2——分頻器(頻率發(fā)生器）①寫(xiě)入CW后OUT為高電平，寫(xiě)入時(shí)間常數(shù)后，下一CLK開(kāi)始計(jì)數(shù)，減到1時(shí)OUT變低，經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK后OUT變高，計(jì)數(shù)重新開(kāi)始。②

GATE=1計(jì)數(shù)進(jìn)行，GATE=0計(jì)數(shù)停止，且下一個(gè)CLK計(jì)數(shù)器重新賦初值，GATE變?yōu)楦唠娖剑?jì)數(shù)重新開(kāi)始。③計(jì)數(shù)期間送入新值，本周期繼續(xù)進(jìn)行，下一個(gè)周期按新值計(jì)數(shù)操作。不用重復(fù)置數(shù)。計(jì)數(shù)器能夠連續(xù)工作，輸出OUT是輸入CLK的n(初值）分頻。第14頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二軟件同步：計(jì)數(shù)器寫(xiě)入控制字和計(jì)數(shù)初值后，如GATE一直處于高電平，那么，在下一個(gè)脈沖開(kāi)始計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。通過(guò)寫(xiě)入計(jì)數(shù)初值使計(jì)數(shù)器同步，稱(chēng)為～。硬件同步：由前述②知，門(mén)控信號(hào)可實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的同步，稱(chēng)為硬件同步第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器第15頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（4）方式3——方波發(fā)生器（連續(xù)）①寫(xiě)入CW后OUT變?yōu)楦唠娖剑斎霑r(shí)間常數(shù)后，下一個(gè)時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)到一半時(shí)輸出變?yōu)榈碗娖?，?jì)到終值時(shí)重新變?yōu)楦唠娖?，并開(kāi)始下一次計(jì)數(shù)過(guò)程。②若N為偶數(shù)，高低電平持續(xù)時(shí)間相等；若為奇數(shù)，則高電平持續(xù)時(shí)間為（N+1）/2，低電平持續(xù)時(shí)間為（N-1）/2。③GATE=1計(jì)數(shù)進(jìn)行。在計(jì)數(shù)過(guò)程中若GATE=0，計(jì)數(shù)停止且OUT為高，計(jì)數(shù)器重新賦初值，GATE回到高時(shí)計(jì)數(shù)重新開(kāi)始。④計(jì)數(shù)期間送入新值，本周期繼續(xù)進(jìn)行，下一個(gè)周期按新值計(jì)數(shù)。第16頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（5）方式4——軟件觸發(fā)選通①寫(xiě)入CW后OUT為高電平，輸入時(shí)間常數(shù)后，下一個(gè)CLK開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器為0時(shí)，輸出一個(gè)周期負(fù)脈沖，并停止操作。②GATE=1允許計(jì)數(shù)，GATE=0禁止計(jì)數(shù)。③計(jì)數(shù)期間送入新的時(shí)間常數(shù)，則下一個(gè)時(shí)鐘按新值重新計(jì)數(shù)。（6）方式5——硬件觸發(fā)選通①寫(xiě)入CW后OUT為高電平，輸入時(shí)間常數(shù)后由GATE上升沿啟動(dòng)計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)為0時(shí)輸出一個(gè)時(shí)鐘的負(fù)脈沖，并停止操作。②計(jì)數(shù)過(guò)程中，若GATE又來(lái)一個(gè)上升沿，則下一個(gè)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器重新賦值計(jì)數(shù)。③計(jì)數(shù)過(guò)程中寫(xiě)入時(shí)間常數(shù)，當(dāng)前周期不受影響，在下一個(gè)GATE上升沿啟動(dòng)新值計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)過(guò)程由軟件將計(jì)數(shù)初值裝入通道來(lái)觸發(fā)第17頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器8253有6種不同的工作方式。小結(jié)如下：

方式0——寫(xiě)入CW后，輸出即變低，計(jì)數(shù)結(jié)束輸出為高，常用該輸出信號(hào)作為中斷源。其余5種方式寫(xiě)入CW后，輸出均變高。方式0可用來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)。方式1用來(lái)產(chǎn)生單脈沖。方式2用來(lái)產(chǎn)生序列負(fù)脈沖，每個(gè)負(fù)脈沖的寬度與CLK的周期相同。方式3用于產(chǎn)生連續(xù)的方波。方式2和方式3都實(shí)現(xiàn)對(duì)CLK的n分頻。方式4和方式5的波形相同，都是計(jì)數(shù)器歸0后的1個(gè)負(fù)脈沖，寬度為1個(gè)CLK。方式2、4、5的輸出波形是相同的，都是寬度為一個(gè)CLK周期的負(fù)脈沖。但方式2是連續(xù)的，方式4是由軟件（設(shè)置初值）觸發(fā)啟動(dòng)，而方式5由硬件（門(mén)控脈沖）觸發(fā)啟動(dòng)。

方式1、5觸發(fā)計(jì)數(shù)方式相同，但輸出波形不同。方式1為輸出n個(gè)CLK脈沖周期的負(fù)脈沖（計(jì)數(shù)過(guò)程中輸出為低），而方式5輸出的是寬度為1個(gè)CLK脈沖周期的負(fù)脈沖（計(jì)數(shù)過(guò)程輸出為高）。任一種方式，只有在寫(xiě)入計(jì)數(shù)值后才能開(kāi)始計(jì)數(shù)，方式0、2、3和4都是在寫(xiě)入計(jì)數(shù)值后，計(jì)數(shù)過(guò)程就開(kāi)始了，而方式1和5需要外部觸發(fā)啟動(dòng)，才開(kāi)始計(jì)數(shù)。第18頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（一）BIOS對(duì)8253初始化1.對(duì)計(jì)數(shù)器0的初始化MOVAL，36HOUT46H，ALMOVAL，00HOUT40H，ALOUT40H，AL說(shuō)明：（1）計(jì)數(shù)器0工作于方波發(fā)生器方式，對(duì)CLK（1.1931816MHz）進(jìn)行65536（216）分頻。（2）計(jì)數(shù)器0的輸出端OUT0接8259的IR0，每次歸0產(chǎn)生一次中斷請(qǐng)求，中斷號(hào)由BIOS設(shè)置為8。（3）中斷時(shí)間間隔為54.925ms，每秒鐘來(lái)18.2次中斷。（4）通道0的時(shí)間間隔是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)標(biāo)基礎(chǔ)。2.對(duì)計(jì)數(shù)器1的初始化MOVAL,54HOUT46H,ALMOVAL,18（18分頻）OUT42H,AL（1）通道1給DMA控制器提供時(shí)鐘。（2）輸出頻率為66.288KHz.8.68253應(yīng)用舉例第19頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器（一）BIOS對(duì)8253初始化3.對(duì)計(jì)數(shù)器2的初始化和接通喇叭MOVAL,0B6HOUT46H,ALMOVAX,533HOUT44H,ALMOVAL,AHOUT44H,ALINAL,62H；讀入8255的PB口MOVAH,AL；保護(hù)原值ORAL,03H；置1PB1和PB0OUT62H,AL；輸出。說(shuō)明：（1）定時(shí)器2工作在方波發(fā)生器方式，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。（2）發(fā)聲頻率為896Hz（3）揚(yáng)聲器發(fā)聲還受8255的PB0和PB1控制。第20頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（二）8253的定時(shí)功能及其應(yīng)用例：將8253的計(jì)數(shù)器1作為5ms定時(shí)器，設(shè)輸入時(shí)鐘頻率為200kHz，試編寫(xiě)8253的初始化程序。（1）計(jì)數(shù)初值N計(jì)算已知輸入時(shí)鐘CLK頻率為200kHz，則時(shí)鐘周期為T(mén)=1/200kHZ=5us，于是計(jì)數(shù)初值N為：

N=5ms/T=5ms/5μs=1000。（2）確定控制字按題意選計(jì)數(shù)器1，按BCD碼計(jì)數(shù)，工作于方式0，由于計(jì)數(shù)初值N=1000，控制字D5D4應(yīng)為11，8253的控制字為：01110001B=71H。（3）選擇8253各端口地址設(shè)計(jì)數(shù)器1的端口地址為3F82H，控制口地址為3F86H。（4）初始化程序如下MOVAL，71H；控制字

MOVDX，3F86H；控制口地址

OUTDX，AL；控制字送8253控制寄存器

MOVDX，3F82H；計(jì)數(shù)器1地址

MOVAL，00；計(jì)數(shù)初值N=1000的低8位寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1

OUTDX，AL

MOVAL，10H；將N的高8位寫(xiě)入計(jì)數(shù)器1

OUTDX，AL第8章計(jì)數(shù)器/定時(shí)器第21頁(yè)，共23頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（三）8253的計(jì)數(shù)功能及其應(yīng)用例：8086系統(tǒng)中有一片8253芯片，利用計(jì)數(shù)通道2對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，計(jì)滿(mǎn)360次經(jīng)8259的IR1向CPU發(fā)出中斷信號(hào)，硬件電路如圖所示。計(jì)數(shù)器2口地址為05DH，控制口地址為05FH。試編寫(xiě)8253的初始