微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,本教案內(nèi)容,第,9,章,定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253應(yīng)用設(shè)計(jì),8253,的引腳功能及特點(diǎn),8253的原理結(jié)構(gòu)及工作原理,8253的控制字及工作方式,8253與系統(tǒng)總線的接口方法,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),引腳名,功 能,連接去向,數(shù)據(jù)總線（雙向）,CPU,片選信號(hào),譯碼電路,讀信號(hào),CPU,寫(xiě)信號(hào),CPU,端口地址,CPU,3個(gè)計(jì)數(shù)通道的時(shí)鐘,（計(jì)數(shù)脈沖）,外部,3個(gè)計(jì)數(shù)通道的控制信號(hào),外部,3個(gè)計(jì)數(shù)通道的輸出信號(hào),外部,Vcc,電源（+5V）,/,GND,地,/,Intel公司生產(chǎn)的可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253 采用24

2、腳的DIP封裝，用作為分頻器、定時(shí)信號(hào)產(chǎn)生器等,。,表 8253引腳定義,8253的引腳功能及特點(diǎn),可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253的原理結(jié)構(gòu)圖,8253的原理結(jié)構(gòu)及工作原理,定時(shí)/計(jì)數(shù)器,8253一共有三個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)通道（也稱(chēng)計(jì)數(shù)器）：,計(jì)數(shù)器0、,計(jì)數(shù)器1、計(jì)數(shù)器2。,8253編程模型,8253編程模型,每個(gè)計(jì)數(shù)通道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示，在每個(gè)計(jì)數(shù)通道中主要包含四個(gè)部件：,計(jì)數(shù)寄存器CR（Conut Register,16位）、,計(jì)數(shù)工作單元CE（Counting Element,16位）、,輸出鎖存器OL（Output Latch,16位）、,控制字寄存器（Control Word Regis

3、ter，8位）。,8253的原理結(jié)構(gòu)及工作原理,每個(gè)計(jì)數(shù)通道還有三個(gè)輸入輸出信號(hào)：時(shí)鐘（計(jì)數(shù)脈沖）CLKx（輸入）、,控制信號(hào)GATEx（輸入）、,輸出信號(hào)OUTx（輸出）。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253占用4個(gè)端口地址，,：,尋 址,0 0 計(jì)數(shù)通道0,0 1 計(jì)數(shù)通道1,1 0 計(jì)數(shù)通道2,1 1 控制字寄存器,8253的原理結(jié)構(gòu)及工作原理,其中控制字寄存器共用一個(gè)端口地址，由控制字中的 位來(lái)指定尋址哪個(gè)計(jì)數(shù)通道，其它3個(gè)計(jì)數(shù)通道各占用一個(gè)端口地址。為本章說(shuō)明方便，將這四個(gè)地址分別用COUNTA、COUNTB、COUNTC和COUNTD表示。,通過(guò)計(jì)數(shù)通道的端口地址可以訪問(wèn)通道中的CR、OL，當(dāng)對(duì)

4、通道進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，實(shí)際上表示將計(jì)數(shù)初值（即時(shí)常數(shù)）寫(xiě)入CR；當(dāng)對(duì)通道進(jìn)行讀操作時(shí)，表示將從OL中讀取計(jì)數(shù)值。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253一共有6種工作方式，由控制字寄存器的內(nèi)容來(lái)設(shè)定。方式控制字如下圖所示。,8253的控制字,圖 8253的方式控制,三個(gè)計(jì)數(shù)通道共用一個(gè)端口地址，由控制字中的位,(即 )來(lái)確定計(jì)數(shù)通道：,含 義,0 0 計(jì)數(shù)通道0,0 1 計(jì)數(shù)通道1,1 0 計(jì)數(shù)通道2,1 1 保留,8253的控制字,方式控制字的位 （即 ）用于設(shè)定計(jì)數(shù)通道的讀寫(xiě)規(guī)則：,含 義,0 0計(jì)數(shù)通道的鎖存命令，即將當(dāng)前CE的內(nèi)容鎖存到OL,0 1只讀寫(xiě)CR或OL的低8位,1 0只讀寫(xiě)CR或OL的高8位,1

5、 1先讀寫(xiě)CR或OL的低8位，再讀寫(xiě)高8位,方式控制字的 位（）用于設(shè)定計(jì)數(shù)通道的工作方式：,含 義,0 0 0 方式0,0 0 1 方式1,1 0 方式2,1 1 方式3,1 0 0 方式4,1 0 1 方式5,方式控制字的最低位 （即BCD位）用于指定讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的格式，當(dāng)BCD=0時(shí)，表示讀寫(xiě)數(shù)據(jù)為二進(jìn)制數(shù)，當(dāng)BCD=1時(shí)，表示讀寫(xiě)數(shù)據(jù)為兩位十進(jìn)制數(shù)。,8253的控制字,CLK脈沖：是指CLK上從上升沿到下降沿的時(shí)間，,計(jì)數(shù)器：與計(jì)數(shù)通道的含義一致，,時(shí)常數(shù)：是指通過(guò)指令寫(xiě)入到計(jì)數(shù)器的值，可以理解成計(jì)數(shù)器的初值。,8253的工作方式,1方式0 計(jì)數(shù)達(dá)到終值時(shí)中斷,功能：,方式0可以實(shí)現(xiàn)設(shè)定一

6、個(gè)確定的時(shí)間t0，當(dāng)?shù)竭_(dá)時(shí)間t0時(shí)，需要進(jìn)行某種操作。,在方式0下，當(dāng)寫(xiě)入方式控制字后，相應(yīng)的OUT端輸出變?yōu)榈碗娖?，直到?jì)數(shù)器達(dá)到0時(shí)變?yōu)楦唠娖?，表示達(dá)到了定時(shí)的時(shí)間。當(dāng)再次寫(xiě)入時(shí)常數(shù)時(shí)，開(kāi)始一個(gè)新的定時(shí)過(guò)程。,輸入控制信號(hào)GATE可以暫停計(jì)數(shù)操作，來(lái)加長(zhǎng)定時(shí)的時(shí)間（在時(shí)常數(shù)不變的情況下）,當(dāng)GATE0時(shí)，表示相應(yīng)的計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)；,當(dāng)GATE1時(shí)，表示相應(yīng)的計(jì)數(shù)器正常計(jì)數(shù)。,圖 GATE=1情況下方式0計(jì)數(shù)過(guò)程,圖 利用GATE信號(hào)加長(zhǎng)OUT端的低電平寬度,圖 利用寫(xiě)入新的時(shí)常數(shù)加長(zhǎng)OUT端的低電平寬度,方式0具有下列一些特點(diǎn)：,在向8253置方式字或置時(shí)常數(shù)時(shí)，,OUT,輸出變成低電平；

7、,置入時(shí)常數(shù)后，下一個(gè),CLK,脈沖，使,CR,內(nèi)容(初值)置入計(jì)數(shù)單元；,在后續(xù),CLK,脈沖,進(jìn)行“減1”計(jì)數(shù)；,當(dāng)計(jì)數(shù)至0時(shí),OUT,由低變高,并繼續(xù)計(jì)數(shù),從0到0,FFFFH；,上述計(jì)數(shù)過(guò)程要受,GATE,控制,當(dāng),GATE1,時(shí)允許計(jì)數(shù)，當(dāng),GATE0,時(shí)則暫停計(jì)數(shù)；,正常情況下，即,GATE=1，,對(duì)計(jì)數(shù)器置入時(shí)常數(shù),N,時(shí)，要經(jīng)過(guò),N1,個(gè)時(shí)鐘周期才能使,OUT,輸出高電平；,OUT,端由低變高信號(hào)可用作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，表示已達(dá)到了預(yù)定的時(shí)間；,在計(jì)數(shù)過(guò)程中，如,GATE,變?yōu)榈碗娖?，這時(shí)只是暫停計(jì)數(shù)，等待,GATE,信號(hào)變?yōu)楦唠娖胶?，?jì)數(shù)器繼續(xù)“減1”計(jì)數(shù)。,例題，向8253的

8、 11B的地址寫(xiě)入0011 0000B，則表示計(jì)數(shù)器0設(shè)置成方式0，并且采用16位時(shí)常數(shù)，假設(shè)時(shí)常數(shù)為1500，則計(jì)數(shù)器0的初始化程序段如下：,MOV DX,COUNTD；寫(xiě)入8253的方式控制字,MOV AL,0011 0000B,OUT DX,AL,MOV DX,COUNTA；計(jì)數(shù)器0置入時(shí)常數(shù),MOV AX,1500,OUT DX,AL,XCHG AL,AH,OUT DX,AL,2方式1 硬件觸發(fā)的單脈沖形成,功能,：用硬件觸發(fā)形成單脈沖。,在方式1下，OUT端初始值為高電平，,在GATE端加入有效的觸發(fā)信號(hào)（上升沿）,，并經(jīng)過(guò)一個(gè)CLK脈沖后，OUT端變?yōu)榈碗娖?，表示一個(gè)單脈沖形成的開(kāi)

9、始，與此同時(shí)，將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE，并進(jìn)行“減1”計(jì)數(shù)，這種計(jì)數(shù)不受GATE端低電平的限制。當(dāng)計(jì)數(shù)達(dá)到0時(shí)，OUT端變?yōu)楦唠娖?，表示一個(gè)單脈沖過(guò)程的結(jié)束。,圖9.7 方式1的計(jì)數(shù)過(guò)程,與方式0類(lèi)似，右圖給出了方式1的計(jì)數(shù)過(guò)程，其中,圖（a）表示正常情況；圖（b）表示在第一次硬件觸發(fā)產(chǎn)生單脈沖完成之前，又來(lái)了一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，從而使單脈沖寬度變寬；,圖（c）表示在某次單脈沖完成之前，又寫(xiě)入了新的時(shí)常數(shù)，下次單脈沖才采用新時(shí)常數(shù),方式1具有下列一些特點(diǎn)：,在置方式1的控制字或置入時(shí)常數(shù)后，,OUT,端仍輸出高電平；,在,GATE,端輸入有效的觸發(fā)信號(hào)（上升沿），并經(jīng)過(guò)一個(gè),CLK,脈沖，,OUT,變

10、為低電平，作為單脈沖的開(kāi)始，同時(shí)將,CR,讀入,CE，,并開(kāi)始“減1”計(jì)數(shù)；,當(dāng),CE,計(jì)數(shù)到0之前，,OUT,端變?yōu)楦唠娖?，表示本次單脈沖形成結(jié)束；,正常情況下，當(dāng)計(jì)數(shù)通道的時(shí)常數(shù)為,N,時(shí)，硬件觸發(fā)所產(chǎn)生的單脈沖（低電平）的寬度為,N,個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期；,原則上說(shuō)，每個(gè)觸發(fā)信號(hào)都可以形成一個(gè)單脈沖，但如果在單脈沖低電平期間再加入觸發(fā)信號(hào)，則可以使單脈沖寬度加寬；,在單脈沖形成期間，向,CR,置入新的時(shí)常數(shù)，但未加觸發(fā)信號(hào)，則本次單脈沖的形成不受影響，之后的觸發(fā)信號(hào)才使用新的時(shí)常數(shù)。,例題，向8253的 11B的地址寫(xiě)入0101 0010B，則表示計(jì)數(shù)器1設(shè)置成方式1，并且采用低8位時(shí)常數(shù)，假

11、設(shè)時(shí)常數(shù)為15，則計(jì)數(shù)器1的初始化程序段如下：,MOV DX,COUNTD ；寫(xiě)入8253的方式控制字,MOV AL,0101 0010B,OUT DX,AL,MOV DX,COUNTB ；計(jì)數(shù)器1置入時(shí)常數(shù),MOV AL,15,OUT DX,AL,3方式2 分頻脈沖形成,功能,：方式2類(lèi)似于N分頻器，利用這種方式可以產(chǎn)生周期信號(hào)。,在正常情況下（GATE1），將計(jì)數(shù)器設(shè)置成方式2后，OUT端輸出高電平；向CR置入時(shí)常數(shù)N后，下一個(gè)CLK脈沖將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE，并開(kāi)始“減1”計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)到0001H時(shí)，OUT端變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過(guò)一個(gè)CLK脈沖，OUT端再次變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖

12、，與此同時(shí)，重新將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE，并繼續(xù)計(jì)數(shù)。這樣，就可以產(chǎn)生周期的分頻信號(hào)。,圖 方式2的計(jì)數(shù)過(guò)程,方式2的計(jì)數(shù)過(guò)程如右圖所示，圖（a）為正常情況下（即GATE1）的分頻脈沖形成，當(dāng)時(shí)常數(shù)為N時(shí)，則OUT產(chǎn)生的信號(hào)為計(jì)數(shù)時(shí)鐘的N分頻，高電平為（N1）個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期，低電平為1個(gè)計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期。圖（b）表示GATE信號(hào)的作用效果，當(dāng)GATE為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，GATE端的上升沿使計(jì)數(shù)器重新讀入時(shí)常數(shù)。圖（c）表示寫(xiě)入新的時(shí)常數(shù)的情況，它只能在下一次分頻脈沖后起作用。,方式2具有下列一些特點(diǎn)：,在置方式2的控制字后，,OUT,端變?yōu)楦唠娖剑?在置入時(shí)常數(shù)后，下一個(gè),CLK,脈沖期間，

13、將時(shí)常數(shù)從,CR,讀入,CE，,并開(kāi)始“減1”計(jì)數(shù)；,當(dāng),CE,計(jì)數(shù)到01時(shí)，在,OUT,端輸出一個(gè)負(fù)脈沖，并重新讀入時(shí)常數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；,正常情況下，當(dāng)計(jì)數(shù)通道的時(shí)常數(shù)為,N,時(shí)，,OUT,產(chǎn)生的信號(hào)為計(jì)數(shù)時(shí)鐘的,N,分頻；,OUT,產(chǎn)生的分頻信號(hào)，有兩種同步方式：向,CR,寫(xiě)入新的時(shí)常數(shù)（稱(chēng)為軟件同步）和在,GATE,端產(chǎn)生上升沿（稱(chēng)為硬件同步）；,當(dāng),GATE0,時(shí)，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)。,例如，向8253的 11B的地址寫(xiě)入1001 0100B，則表示計(jì)數(shù)器2設(shè)置成方式2，并且采用低8位時(shí)常數(shù)，假設(shè)時(shí)常數(shù)為13，則計(jì)數(shù)器2的初始化程序段如下：,MOV DX,COUNTD ；寫(xiě)入8253的方式控制

14、字,MOV AL,1001 0100B,OUT DX,AL,MOV DX,COUNTC ；計(jì)數(shù)器2置入時(shí)常數(shù),MOV AL,13,OUT DX,AL,這樣在OUT2端就產(chǎn)生了CLK2的13分頻信號(hào)，這要是通過(guò)邏輯電路實(shí)現(xiàn)就比較麻煩。,4方式3 方波信號(hào)形成,功能,：,方式3類(lèi)似于方式2，只是在OUT上產(chǎn)生對(duì)稱(chēng)的或近似對(duì)稱(chēng)的方波。,在正常情況下（GATE1），將計(jì)數(shù)器設(shè)置成方式3后，OUT端輸出高電平；向CR置入時(shí)常數(shù)N（,設(shè)N為偶數(shù),）后，下一個(gè)CLK脈沖將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE，并開(kāi)始“減2”計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，OUT端變?yōu)榈碗娖?；重新將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE，并進(jìn)行“減2”計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，

15、OUT端再次變?yōu)楦唠娖剑a(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘周期的方波信號(hào)，重復(fù)這一過(guò)程，可以產(chǎn)生周期的對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)。,當(dāng)設(shè)定的時(shí)常數(shù),N為奇數(shù),時(shí)，在將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE時(shí)會(huì)自動(dòng)減1，使CE中的初步變成N1（偶數(shù)），OUT端輸出高電平，并開(kāi)始“減2”計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，再經(jīng)過(guò)1個(gè)CLK后使OUT端變成低電平；重新將時(shí)常數(shù)從CR讀入CE，并進(jìn)行“減2”計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)到0時(shí)，OUT端再次變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)鐘周期的方波信號(hào)，重復(fù)這一過(guò)程，可以產(chǎn)生周期的近似對(duì)稱(chēng)的方波信號(hào)。,方式3的計(jì)數(shù)過(guò)程如右圖所示，,圖（a）為正常情況下（即GATE1）的對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)形成，時(shí)常數(shù)N為偶數(shù)；,圖（b）為正常情況下的近似對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)形成

16、，時(shí)常數(shù)N為奇數(shù)；,圖（c）表示GATE信號(hào)的作用效果（時(shí)常數(shù)N為奇數(shù)），當(dāng)GATE為低電平時(shí)，計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，GATE端的上升沿使計(jì)數(shù)器重新讀入時(shí)常數(shù)。,圖 方式3的計(jì)數(shù)過(guò)程,方式3具有下列一些特點(diǎn)：,在置方式3的控制字后，,OUT,端變?yōu)楦唠娖剑?在置入偶數(shù)的時(shí)常數(shù)后，,OUT,端變?yōu)楦唠娖?，下一個(gè),CLK,脈沖期間，將時(shí)常數(shù)從,CR,讀入,CE，,并開(kāi)始“減2”計(jì)數(shù)；當(dāng),CE,計(jì)數(shù)到0時(shí)，,OUT,端輸出變?yōu)榈碗娖剑⒅匦伦x入時(shí)常數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)再次計(jì)數(shù)到0時(shí)，,OUT,端輸出變?yōu)楦唠娖?，產(chǎn)生一個(gè)周期的對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)；,在置入奇數(shù)的時(shí)常數(shù)后，,OUT,端變?yōu)楦唠娖剑乱粋€(gè),CLK,脈沖期間，將時(shí)常數(shù)從,CR,讀入,CE,時(shí)自動(dòng)減1，并開(kāi)始“減2”計(jì)數(shù)；當(dāng),CE,計(jì)數(shù)到0時(shí)，再經(jīng)過(guò)1個(gè),CLK,后使,OUT,端變成低電平；并重新讀入時(shí)常數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)；當(dāng)再次計(jì)數(shù)到0時(shí)，,OUT,端輸出變?yōu)楦唠娖剑a(chǎn)生一個(gè)周期的近似對(duì)稱(chēng)方波信號(hào)；,正常情況下，當(dāng)計(jì)數(shù)通道的時(shí)常數(shù)為,N,時(shí)，,OUT,產(chǎn)生的信號(hào)為計(jì)數(shù)時(shí)鐘的,N,分頻方波信號(hào)；,OUT,產(chǎn)生的方波信號(hào)，有兩種同步方式：向,CR,寫(xiě)入新的時(shí)常數(shù)（