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1、第第10章章 计数器计数器/定时器和多功能定时器和多功能接口芯片接口芯片 教学建议，本章重点为教学建议，本章重点为:8253/8254的编程结构；的编程结构；8253/8254的两类控制字；的两类控制字；8253/8254必须遵守的编程原则；必须遵守的编程原则；8253/8254的两类编程命令；的两类编程命令；8253/8254的的6种工作模式的特点；种工作模式的特点；82380的功能结构；的功能结构；82380的中断模块。的中断模块。关于定时信号关于定时信号定时信号定时信号:软件软件方法获得方法获得 方法：延时子程序方法：延时子程序 优点：节省硬件优点：节省硬件 缺点：缺点：CPU被占用，不
2、易提供多作业环境被占用，不易提供多作业环境 应用：延时时间短，重复次数有限应用：延时时间短，重复次数有限硬件硬件方法获得方法获得 用定时用定时/计数器计数器10.1 可编程计数器可编程计数器/定时器的工作原理定时器的工作原理计数器计数器/定时器的用处：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在多任务的分时系统中作为中断信号实现程序的切换。的切换。可往可往I/O设备输出精确的定时信号。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。作为一个可编程的波特率发生器。实现时间延迟。实现时间延迟。10.1 可编程计数器可编程计数器/定时器的工作原理定时器的工作原理计数器计数器/定时器
3、的原理图定时器的原理图 8253/8254的编程结构的编程结构有三个计数器有三个计数器共用共用1个控制寄存器和个控制寄存器和1个状态寄存器（只个状态寄存器（只有有8254有状态寄存器）有状态寄存器）每个计数器通过每个计数器通过3个引脚个引脚执行部件实际上是执行部件实际上是1个个16位的减法计数器位的减法计数器 8253/8254的外部信号的外部信号三通道的16位定时/计数器;计数器的工作方式及计数常数分别由软件编程选择;可进行二进制或十进制计数或定时操作;最高计数频率为2.6 MHz，8254达10MHz;使用单电源+5 V供电;输入/输出均与TTL电平兼容。8253/8254的外部信号的外部
4、信号8253/8254的编程结构（只有的编程结构（只有8254有状态寄存器）有状态寄存器）10.3 8253/8254控制字、状态字和编程命令控制字、状态字和编程命令控制字有两类控制字有两类模式控制字模式控制字10.3 8253/8254控制字、状态字和编程命令控制字、状态字和编程命令控制字有两类控制字有两类锁存控制字锁存控制字8253/8254的状态字的状态字状态寄存器的格式如下（仅状态寄存器的格式如下（仅8254）：）：=1,out为高电平为高电平=0,out为低电平为低电平=0，表示初值已，表示初值已送入计数器送入计数器=1，表示初值没，表示初值没送入计数器送入计数器8253/8254的
5、编程命令的编程命令编程命令包括两类编程命令包括两类写入命令，包括写入命令，包括设置控制字命令设置控制字命令设置初值命令设置初值命令锁存命令锁存命令读出命令读出命令读取计数器当前的值。读取计数器当前的值。对对8254，还可读取状态字，还可读取状态字10.4 8253/8254的工作模式的工作模式编程有编程有3条原则必须遵守：条原则必须遵守：对计数器设置初始值前必须先写控制字。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，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，
6、具体初始值设字节都写，控制字中一旦规定，具体初始值设定时就要一致。定时就要一致。要读取计数器的当前值和状态字（仅要读取计数器的当前值和状态字（仅8254），），必须用控制字先锁定，才能读取。必须用控制字先锁定，才能读取。8253/8254的工作模式的工作模式6种工作模式种工作模式计数结束产生中断计数结束产生中断可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器分频器分频器方波发生器方波发生器软件触发的选通信号发生器软件触发的选通信号发生器硬件触发的选通信号发生器硬件触发的选通信号发生器 8253/8254的工作模式的工作模式图图10.3 模式模式0的时序图的时序图方式方式0 0工作波形工作波形(
7、计数结束中断方式计数结束中断方式)方式方式0特点特点 计数器只计一遍，当计数到计数器只计一遍，当计数到0时，不重新开始计数保时，不重新开始计数保持为高，直到输入一新的计数值，持为高，直到输入一新的计数值，OUT才变低，开始新的计才变低，开始新的计数；数；计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装入计数器的，下一个脉冲开始计数，因此，如果设置计数器入计数器的，下一个脉冲开始计数，因此，如果设置计数器初值为初值为N，则输出，则输出OUT在在N1个脉冲后才能变高；个脉冲后才能变高；在计数过程中由在计数过程中由GATE信号控制暂停。信号控制暂停。GAT
8、E0时，时，暂停计数；当暂停计数；当GATE1时，继续计数；时，继续计数；在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有效的，分成两种情况：若是效的，分成两种情况：若是8位计数，则写入新值后的下一个位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；若是脉冲按新值计数；若是16位计数，则在写入第一个字节后，位计数，则在写入第一个字节后，停止计数，写入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。停止计数，写入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。8253/8254的工作模式的工作模式图图10.4 模式模式1的时序图的时序图方式方式1 1工作波形工作波形(可重复触发的单
9、稳态可重复触发的单稳态触发器触发器)方式方式1特点特点 输出输出OUT的宽度为计数初值的单脉冲；的宽度为计数初值的单脉冲；输出受门控信号输出受门控信号GATE的控制，分三种情况：的控制，分三种情况：*计数到计数到0后，再来后，再来GATE脉冲，则重新开始计数，脉冲，则重新开始计数，OUT变低；变低；*在计数过程中来在计数过程中来GATE脉冲，则从下一脉冲，则从下一CLK脉冲开始重新计脉冲开始重新计数，数，OUT保持为低；保持为低；*改变计数值后，只有当改变计数值后，只有当GATE脉冲启动后才按新值计数，否脉冲启动后才按新值计数，否则原计数过程不受影响，仍继续进行，即新值的改变是从下则原计数过程
10、不受影响，仍继续进行，即新值的改变是从下一个一个GATE开始的。开始的。计数值是多次有效的，每来一个计数值是多次有效的，每来一个GATE脉冲，就自动装入计数脉冲，就自动装入计数值开始从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次即可。值开始从头计数，因此在初始化时，计数值写入一次即可。8253/8254的工作模式的工作模式图图10.5 模式模式2的时序图的时序图方式方式2 2工作波形工作波形(频率发生器频率发生器)方式方式2特点特点 通道可以连续工作；通道可以连续工作；GATE可以控制计数过程，当可以控制计数过程，当GATE为低时暂停为低时暂停计数，恢复为高后重新从初值；计数，恢复为高后重新从初值；
11、（注意：该方式与方式（注意：该方式与方式0不同，方式不同，方式0是继续计数）是继续计数）重新设置新的计数值即在计数过程中改变计数值，重新设置新的计数值即在计数过程中改变计数值，则新的计数值是下次有效的，同方式则新的计数值是下次有效的，同方式1。8253/8254的工作模式的工作模式图图10.6 模式模式3的时序图的时序图方式方式3 3工作波形工作波形(方波发生器方波发生器)方式方式3特点特点 通道可以连续工作；通道可以连续工作；关于计数值的奇偶：关于计数值的奇偶：若为偶数，则输出标准方波，高低电平各为若为偶数，则输出标准方波，高低电平各为N/2个；个；若为奇数，则在装入计数值后的下一个若为奇数
12、，则在装入计数值后的下一个CLK使其装入，然后使其装入，然后减减1计数，（计数，（N1）/2，OUT改变状态，再减至改变状态，再减至0，OUT又改变又改变状态，重新装入计数值循环此过程，输出有（状态，重新装入计数值循环此过程，输出有（N1）/2个个CLK个高电平，（个高电平，（N1）/2个个CLK个低电平；个低电平；GATE信号能使计数过程重新开始信号能使计数过程重新开始 当当GATE0时，停止计数，当时，停止计数，当GATE变高后，计数器重新装变高后，计数器重新装入初值开始计数。尤其是当入初值开始计数。尤其是当GATE0时，若时，若OUT此时为低，则此时为低，则立即变高，其它动作同上；立即变
13、高，其它动作同上；在计数期间改变计数值不影响现行的计数过程在计数期间改变计数值不影响现行的计数过程 新的计数值是在现行半周结束后才装入计数器。但若中间遇新的计数值是在现行半周结束后才装入计数器。但若中间遇到有到有GATE脉冲，则在此脉冲后即装入新值开始计数。脉冲，则在此脉冲后即装入新值开始计数。8253/8254的工作模式的工作模式图图10.7 模式模式4的时序图的时序图方式方式4 4工作波形工作波形(软件触发选通软件触发选通)方式方式4特点特点当计数值为当计数值为N时，则间隔时，则间隔N1个个CLK脉冲输出脉冲输出一个负脉冲（计数一次有效）；一个负脉冲（计数一次有效）；GATE0时，禁止计数
14、，时，禁止计数，GATE1时，恢复继续计数；时，恢复继续计数；在计数过程中重新装入新的计数值，则该值是在计数过程中重新装入新的计数值，则该值是立即有效的立即有效的 （若为（若为16位计数值，则装入第一个字节时停止位计数值，则装入第一个字节时停止计数，装入第二个字节后开始按新值计数）计数，装入第二个字节后开始按新值计数）8253/8254的工作模式的工作模式图图10.8 模式模式5的时序图的时序图方式方式5 5工作波形工作波形(硬件触发选通硬件触发选通)方式方式5特点特点 在这种方式下，若设置的计数值是在这种方式下，若设置的计数值是N，则在，则在GATE脉冲后，经过（脉冲后，经过（N1）个）个C
15、LK才一个负才一个负脉冲；脉冲；若在计数过程中又来一个若在计数过程中又来一个GATE脉冲，则重脉冲，则重新装入初值开始计数，输出不变，即计数值多新装入初值开始计数，输出不变，即计数值多次有效；次有效；若在计数过程中修改计数值，则该计数值在若在计数过程中修改计数值，则该计数值在下一个下一个GATE脉冲后装入开始按此值计数。脉冲后装入开始按此值计数。10.5 8253/8254应用举例（应用举例（1）用用8253/8254为为A/D子系统提供采样信号的例子子系统提供采样信号的例子10.5 8253/8254的工作模式的工作模式（2）MOVAL,14HOUT76H,AL;将计数器将计数器0设置为模式
16、设置为模式2MOVAL,LCNTOUT70H,AL;对计数器对计数器0设置计数初始值设置计数初始值L(二进制二进制)MOVAL,73HOUT76H,AL;将计数器将计数器1设置为模式设置为模式1MOVAX,MCNTOUT72H,ALMOVAL,AHOUT72H,AL;对计数器对计数器1设置初始值设置初始值M(BCD码码)MOVAL,96HOUT76H,AL;将计数器将计数器2设置为模式设置为模式3MOVAL,NCNTOUT74H,AL;对计数器对计数器2设置初始值设置初始值N(二进制二进制)程程序序如如下下：10.6 32位微机系统中的多功能接口位微机系统中的多功能接口芯片芯片82380高集成
17、度和多功能高集成度和多功能 兼容性好兼容性好 10.6.1 多功能接口芯片多功能接口芯片82380的组成的组成和信号和信号内部含有：内部含有：个个8通道的通道的32位位DMA控制器；控制器；20级的可编程中断控制器；级的可编程中断控制器；4个个16位计数器位计数器/定时器；定时器；动态动态RAM刷新电路；刷新电路；系统复位逻辑电路；系统复位逻辑电路；插入等待状态的控制电路；插入等待状态的控制电路；内部总线仲裁电路。内部总线仲裁电路。10.6.1 多功能接口芯片多功能接口芯片82380的的组成和信号组成和信号82380的基本功能结构的基本功能结构 10.6.1 多功能接口芯片多功能接口芯片823
18、80的组成的组成和信号和信号对外连接信号：对外连接信号：DREQ7DREQ0 EDACK2EDACK0 EOP HOLD HLDA 10.6.1 多功能接口芯片多功能接口芯片82380的组成的组成和信号和信号主要组成主要组成DMA控制器控制器中断控制器中断控制器计数器计数器/定时器定时器等待状态电路等待状态电路CPU复位电路复位电路10.6.1 多功能接口芯片多功能接口芯片82380的组成和信号的组成和信号82380的中断控制器的中断控制器10.6.1 多功能接口芯片多功能接口芯片82380的组成的组成和信号和信号5个内部中断个内部中断IRQ1和和IRQ4IRQ1.5IRQ0和和IRQ810.6.282380和和CPU的连接的连接谢谢大家！谢谢大家！