第5章-定时-计数技术教学提纲.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,第5章-定时-计数技术,软件定时,通过软件编程，,循环执行,一段程序来实现。,优点,：无需专用硬件，方法简单、灵活。,缺点,：CPU开销大，效率低；定时不精确。,适用于定时时间不长、精度要求不高的场合。,2,MOV CX,，,0FFFFH,L1,：,LOOP L1,LOOP,指令的作用：,执行一次，,CX-1,送,CX,，同时检测,CX,是否等于零，不等于零就转到指定的,LP,去执行，否则顺序执行下一条指令。,(3),微机中的定时方法,不可编程的硬件定时,采用,分频器,、,单稳电路,或简易定时电路控制定时时间。,例：简易定时炸弹、空调遥控器。,优点,：不占用处理器时间，电路也不复杂。,缺点,：缺少灵活性，电路一旦设计好，其定时时间和范围就不能改变。,3,可编程的硬件定时,用,可编程定时器芯片,构成一个定时电路，,定时时间软件可调,。,优点：软、硬件相结合，克服了纯软件和纯硬件定时的缺点。,不占用CPU资源,、,定时准确,、,定时时间长,、,使用灵活,。,常用的可编程定时芯片：,8253-5：5MHz。8253：2MHz,8254-2：10MHz。8254：8MHz,4,两者在芯片功能、外形和引脚上大同小异，,8254,附加功能：,读当前计数单元,；,读状态寄存器内容,。,(1),总体结构,5.2 8253/8254 定时/计数器,5,数据总线缓冲器,三态双向,8位,寄存器，是系统数据总线与8253/8254的接口，与D,7,D,0,相连，可寄存以下3种数据：,CPU向8253/8254写入的工作,方式命令字,；,CPU向计数寄存器写入的,计数初值,；,从计数器,读出,的当前计数值。,读/写控制逻辑,用来接收CPU发来的读写信号、片选信号和地址信号，选择相应的寄存器，并确定数据传输的方向（写入、读出）。,6,控制字寄存器,接收CPU发来的,控制字,。控制字只能写入，其功能为：,选择计数器；,确定计数器的工作方式；,确定写入计数初值的格式（高低8位或16位）；,确定计数格式：二进制或BCD格式。,计数器 02,3个结构完全相同、相互独立的计数器。,每个计数器包含一个16位初值寄存器、一个16位减1计数器和一个16位输出锁存器。,7,注意，它们都是减,1,计数器。,24引脚、DIP双列直插封装，单一+5V供电。,内含3个独立的定时/计数器(T/C)，各自具有独立的时钟信号CLK、门控信号GATE和输出信号OUT。,可通过编程，分别设定各定时/计数器的工作方式。,8,(2),8253/8254,外部引脚定义,数据总线 D,7,D,0,用于将8253/8254与系统总线相连，供CPU向8253/8254读写数据、命令和状态信息。,内部端口地址译码信号A,1,A,0,用于片内端口选择。,A,1,A,0,=00，选择计数器0,A,1,A,0,=01，选择计数器1,A,1,A,0,=10，选择计数器2,A,1,A,0,=11，选择,控制端口,9,片选信号CS,输入信号，低有效，由CPU输出的地址线译码产生。,读写信号RD和WR,输入信号，低有效。分别连接系统总线的IOR和IOW。,时钟信号CLK,0,CLK,2,各自独立。作用：定时或计数时，每个CLK,下降沿,，计数减1。,10,门控信号 GATE,0,GATE,2,作用：,允许或禁止,计数过程。,计数输出信号 OUT,0,OUT,2,计数减为0（或设置值）时，OUT端输出一个电平或脉冲信号，指示定时或计数已到。,OUT 的用途,：,可作为外部定时、计数,控制信号,，控制或启动I/O设备的某种操作。,可作为定时、计数已到的,状态信号,，供CPU监测。,可作为,中断请求信号,使用,。,11,OUT,12,CS,RD,WR,A,1,A,0,操 作,地址,0,1,0,0,0,向计数器0写入“计数初值”,40H,0,1,0,0,1,向计数器1写入“计数初值”,41H,0,1,0,1,0,向计数器2写入“计数初值”,42H,0,1,0,1,1,向控制寄存器写入“方式控制字”,43H,0,0,1,0,0,从计数器0读出“当前计数值”,40H,0,0,1,0,1,从计数器1读出“当前计数值”,41H,0,0,1,1,0,从计数器2读出“当前计数值”,42H,0,0,1,1,1,无操作(三态),1,禁止(三态),0,1,1,无操作(三态),(3),8253/8254,读写操作及端口地址,8253/8254 的每个计数器有6种工作方式：,方式0计数期间低电平输出（GATE高电平时计数）,方式1计数期间低电平输出（单稳态，GATE上升沿重新计数）,方式2周期性输出负脉冲（不对称分频）,分频器,方式3周期性输出方波（对称分频）方波发生器,方式4,软件触发,输出单脉冲,方式5,硬件触发,输出单脉冲,6种工作方式的区别在于：,输出波形,不同。,启动计数器的,触发方式,不同,。,计数过程中门控信号,GATE,对计数操作的影响不同。,5.3 8253/8254 工作方式,13,写方式字和初值（,基本计数过程,）,向计数器写入方式字0后，WR的上升沿使OUT信号变低。,写入计数初值后，WR的上升沿将初值写入初值寄存器，在下一个CLK下降沿，才将计数初值写入减1计数器。,之后每个CLK下降沿，计数减1。减为0时，OUT变高。,14,(1),方式0,计数期间输出低电平(GATE,高电平计数,),门控信号,GATE为高时允许计数；为低时,暂停,计数，其计数值保持不变。当GATE再次变高时，计数器从暂停处,继续,计数。,GATE信号的变化不影响OUT信号的状态。,15,重新计数,计数期间，若再次写入计数初值，则计数器,立即,按,新的初值,重新计数,。,16,写方式字和初值,写入方式字2后，WR的上升沿使OUT信号变高。,写入初值后，计数器在CLK下降沿的作用下进行减1计数。,当减为1时，OUT变低并维持一个CLK周期,，然后又变高，并,自动装入初值,重新进行计数。,17,(3),方式2,周期性输出负脉冲,该方式能连续工作，且输出固定频率的脉冲，因此称之为,频率发生器,或,分频器,。,门控信号,GATE为高，允许计数；否则，,终止计数,。待GATE恢复为高后，计数器将,从初值重新,进行计数。,18,重新计数,计数期间，若重新写入计数初值，则不会影响正在进行的计数过程，必须,等到计数器减到1之后，才装入新的初值,，并按照新的初值进行计数。,19,与方式2基本相同，都具有,自动装入,计数初值、,连续计数,的功能。不同在于：方式3下OUT端连续输出比例为1:1 或近似1:1的方波，因此称为,方波发生器,。,相同点回顾,写入方式字后，OUT信号变高。写入初值后，计数器进行减1计数。,方式2：,当减为1时，OUT输出一个周期负脉冲后变高，重新装入初值继续计数,。,GATE,同前,：高时计数；低时停止计数；恢复后重新计数。,重新计数同前,：重装初值后，必须等上轮计数完成后再按新的初值计数。,20,(4),方式3,周期性输出方波,初值为,偶数,时,写入方式字后，OUT信号变高。,写入初值后开始减1计数；减到 n/2 时，OUT变低，继续减1计数；减到0时，OUT变高，并自动装入初值，重新计数。,21,OUT,端连续输出占空比为,1/2,的方波。,占空比,：脉冲序列中，正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。,初值为,奇数,时,写入方式字后，OUT信号变高。,写入初值后开始减1计数；减到(n-1)/2 时，OUT变低，继续减1计数；减到0时，OUT变高，并自动装入初值，重新计数。,22,6种工作方式比较,23,方式,功能,门控情况,OUT 输出波形,0,计数期间低电平输出(GATE高电平计数),高电平,写入初值后OUT变低，且开始减1计数，经过n个CLK后，OUT变高。（不连续）,1,计数期间低电平输出(GATE 重新计数),上升沿,输出宽度为n个周期的低电平。（不连续）,2,周期性输出负脉冲,高电平,连续输出周期为n个CLK、宽度为1个CLK的负脉冲。（自动连续）,3,周期性输出方波,高电平,连续输出比例为1:1或近似1:1的方波。（自动连续）,4,软件触发输出单脉冲,高电平,写入初值后OUT变高，经n个CLK后，输出1个CLK的负脉冲。（软件触发才继续）,5,硬件触发输出单脉冲,上升沿,写入初值后OUT变高，有门控信号后才计数，经n个CLK后输出1个CLK的负脉冲。（GATE上升沿才可再次触发）,6,种模式中，,2,、,3,两种是重复多次的，其它是单次的，实质都是计数，都受,GATE,控制，用的较多的是,0,、,1,、,2,、,3,四种。,【5-1】如图所示，计数器1工作在方式3，计数初值为十进制数15。请计算OUT1上的输出波形的周期。,24,2MH,解：输出波形特性,本题中计数初值 n=15 为奇数，故输出波形的一个周期中，高电平的持续时间为(n+1)/2 个CLK，低电平的持续时间为(n-1)/2 个CLK。所以有：,T,clk1,=1/2MHz=0.50,s,T,1,=(n+1)/2,T,clk1,=8 0.5 4 s,T,2,=(n-1)/2,T,clk1,=7 0.5 3.5 s,T=T,1,+T,2,=7.5s,故输出波形特性为：输出,总周期,为7.5 s的方波，其中一个周期中,高电平,的持续时间约为 4 s，,低电平,的持续时间约为3.5 s。,25,【5-2】计数器0工作在方式0，计数初值为100，采用BCD计数。GATE,0,和CLK,0,信号的时间关系如图所示。试计算T,0,的输出端出现正跳变时的延迟时间T,D,。,26,2MH,解：OUT,0,的持续时间计算,正常情况下（GATE,0,保持高电平），OUT,0,持续为低的时间共为N个时钟脉冲宽度。N为计数初值。,实际计数期间，GATE,0,禁止计数了2个时钟周期，故输出端OUT,0,持续低电平的总宽度为：,T,D,=(N+2),T,clk0,=102,(,1/2MHz,),=102,1/(210,6,),=51 s,27,5.4 8253 编程与应用,28,AB,控制寄存器,高,8,位,低,8,位,CR,高,8,位,低,8,位,CE,OL,高,8,位,低,8,位,1,2,3,地址,译码,CLK0,GATE0,OUT0,CLK1,GATE1,OUT1,CLK2,GATE2,OUT2,Vcc,GND,DB,RD,WR,READY,M/IO,A0,A1,CS,CR:Count Register CE:Count Executor OL:Output Latch Register,方式字的作用,指定使用哪个计数器。,指定某个计数器的工作方式。,指定计数初值的长度、装入顺序以及计数值的码制。,指定是向计数器,写入初值,，还是,锁存,其当前计数值。,29,(1),方式字,8253 方式命令字的格式,30,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,2,11:8253,不用,计数器,00:,锁存当前值,01:,只读写初值低,8,位,高,8,位置,0,10:,只读写高,8,位,低,8,位置,0,11:,先读写低,8,位,然后高,8,位,读写格式,000:,方式,0,001:,方式,1,x10:,方式,2,x,11:,方式,3,100:,方式,4,101:,方式,5,工作方式,0:,二进制编码,1:BCD,编码,数制,计数初值的计算,8253/8254是一种减1计数器，,计数初值,决定了定时的长短与计数的多少。,已知：,定时时间T,out,=计数时钟周期T,CLK,计数初值，故,举例,已知8253的计数脉冲频率为1MHz，若要定时1ms时间，则计数初值 n=1M/(1/10,-3,)=1000。,31,(2)计数初值,写方式字,将方式字送入,控制端口,，其对应的,A,1,A,0,=11,。,写计数初值,将计数初值写入,相应,的计数器端口。,计数器0的初值写入 A,1,A,0,=00对应的端口。,计数器1的初值写入 A,1,A,0,=01对应的端口。,计数器2的初值写入 A,1,A,0,=10对应的端口。,32,(3)8253 初始化编程与应用,33,CS,RD,WR,A,1,A,0,操 作,地址,0,1,0,0,0,向计数器0写入“计数初值”,40H,0,1,0,0,1,向计数器1写入“计数初值”,41H,0,1,0,1,0,向计数器2写入“计数初值”,42H,0,1,0,1,1,向控制寄存器写入“方式控制字”,43H,0,0,1,0,0,从计数器0读出“当前计数值”,40H,0,0,1,0,1,从计数器1读出“当前计数值”,41H,0,0,1,1,0,从计数器2读出“当前计数值”,42H,0,0,1,1,1,无操作(三态),1,禁止(三态),0,1,1,无操作(三态),【5-3】设计数器的端口地址为40H43H。已知：选择2号计数器，工作在方式3，计数初始值为533H，采用二进制计数。请写出初始化程序段。,34,MOV AL,，,10,11,011,0,B,；计数器,2,的初始化命令字,OUT 43H,，,AL,；写入命令寄存器,MOV AX,，,533H,；计数初值,OUT 42H,，,AL,；先送,低字节,到计数器,2,MOV AL,，,AH,；取高字节送入,AL,OUT 42H,，,AL,；后送,高字节,到计数器,2,【5-4】设8253计数器的端口地址为40H43H。请编写程序，实现读出并检查1号计数器的当前值是否为全1（假定计数值只有低8位）。,注：要遵循“,先锁存、后读取当前值,”的原则。,35,L:,MOV AL,，,01,00,0000B,；计数器,1,的,锁存,命令,OUT 43H,，,AL,；写入命令寄存器,IN AL,，,41H,；读计数器,1,的当前计数值,CMP AL,，,0FFH,；比较,JNE L,；不是全“,1”,，再读,HLT,；是全“,1”,，暂停,【5-5】设计数器的端口地址为40H43H。计数器T,2,工作在方式1，进行8位二进制计数，计数初值低8位为BYTEL。请写出初始化程序段。,36,MOV DX,，,43H,；命令口,MOV AL,，,10,01,001,0,B,；方式字,OUT DX,，,AL,MOV DX,，,42H,；,T,2,数据口,MOV AL,，,BYTEL,；低,8,位，,高,8,位自动补,0,OUT DX,，,AL,当地址,0FFH,时，也可用,间接寻址,方式。,【5-6】设计数器的端口地址为40H43H。计数器T,1,工作在方式4，进行8位二进制计数，并且只装入高8位计数初值BYTEH。请写出初始化程序段。,37,MOV AL,，,01,10,100,0,B,；方式字,OUT 43H,，,AL,MOV AL,，,BYTEH,；高,8,位，,低,8,位自动补,0,OUT 41H,，,AL,当地址,0FFH,时，直接寻址更明了。,【5-7】设某微机系统8253计数器的端口地址为60H63H。已知：,计数器0：方式0，计数初值0A8H，按二进制计数；,计数器1：方式1，计数初值为2000，按BCD码计数；,计数器2：方式3，初值为1B3CH，按二进制计数。,请写出初始化程序段。,38,解：,写方式字,：控制端口，A,1,A,0,=11,T,0,：方式0，初值0A8H，二进制计数。,T,1,：方式1，初值2000，BCD码计数；,T,2,：方式3，初值1B3CH，二进制计数。,写计数初值：,写入对应端口,T,0,：将初值A8H写入端口60H；（,高8位自动补0,）,T,1,：将初值20H写入端口61H；（,低8位自动补0,）,T,2,：将初值1B3CH写入端口62H。（,先低8位，后高8位,）,39,00,01,000,0,B=,10H,01,10,001,1,B=,63H,10,11,011,0,B=,B6H,40,MOV AL,，,10H,；写,T,0,控制字,OUT 63H,，,AL,MOV AL,，,0A8H,；向,T,0,写低,8,位计数初值,OUT 60H,，,AL,MOV AL,，,63H,；写,T,1,控制字,OUT 63H,，,AL,MOV AL,，,20H,；向,T,1,写高,8,位计数初值,OUT 61H,，,AL,MOV AL,，,0B6H,；写,T,2,控制字,OUT 63H,，,AL,MOV AL,，,3CH,；向,T,2,写低,8,位计数初值,OUT 62H,，,AL,MOV AL,，,1BH,；向,T,2,写高,8,位计数初值,OUT 62H,，,AL,【5-8】针对下图，按要求编写初始化程序段。,计数器0：方式0，计数初值1234H，按二进制计数；,计数器1：方式2，计数初值为100，按BCD码计数；,计数器2：方式3，初值为1FFFH，按二进制计数。,41,RD#,WR#,M/IO#,解：(1)首先确定8253的端口地址,。,计数器0、1、2的地址分别是40H、44H 和 48H；,方式字的端口地址是4CH。,42,A,15,A,14,A,13,A,12,A,11,A,10,A,9,A,8,A,7,A,6,A,5,A,4,A,3,A,2,A,1,A,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,(2)确定8253三个计数器的工作方式,T,0,：方式0，初值1234H，二进制计数。,T,1,：方式2，初值100，BCD码计数；,T,2,：方式3，初值1FFFH，二进制计数。,43,00,11,000,0,B=,30H,01,10,010,1,B=,65H,10,11011,0,B=,B3H,(3)编写程序段,44,MOV AL,，,30H ;,写,T,0,的方式字,OUT,4CH,，,AL,MOV AL,，,34H ;,写,T,0,的计数初值,1234H,OUT,40H,，,AL,MOV AL,，,12H,OUT 40H,，,AL,45,MOV AL,，,0B3H ;,写,T,2,的方式字,OUT,4CH,，,AL,MOV AL,，,0FFH ;,写,T,2,的计数初值,1FFFH,OUT,48H,，,AL,MOV AL,，,1FH,OUT,48H,，,AL,MOV AL,，,65H ;,写,T,1,的方式字,OUT 4CH,，,AL,MOV AL,，,01H ;,写,T,1,的计数初值,0100H,OUT,44H,，,AL,【5-9】请采用8253设计一个可以,重复,进行的计数系统，按下开关，LED开始亮，按到100下，LED则熄灭。如此反复。,解：(1)硬件电路分析与设计,8253中某个计数器的CLK端接,开关,，每按一下产生一个CLK下降沿，用其进行计数。初值可设为100。,该计数器的OUT端可用于控制LED发光二极管亮或灭。,该计数器的工作方式采用,方式0,的外脉冲计数。,该计数器的GATE端可恒接高电平。,该8253芯片的CS端应接一个译码电路，译码范围为40H43H。,46,47,RD#,WR#,M/IIO#,(2)软件编程,48,MOV AL,，,00,10,000,1,H ;T,0,方式,0,BCD,计数,OUT,43H,，,AL,MOV AL,，,01H ;,初值,100,，高位为,1,OUT,40H,，,AL,【5-10】,分频器应用,。某微机系统中8253的端口地址为250H253H，使用该定时/计数器接口芯片将2MHz的脉冲变成1Hz的脉冲。,解：(1)计数初值,N=200 0000 2,16,=65535，超出了一个计数器的计数范围，故用一个计数器无法实现。,可考虑用2个,计数器级联,来实现。第一个计数器的分频结果作为第2个计数器的输入，如图所示。,49,50,T,0,可工作方式,3,，它输出的方波作为,T,1,的时钟输入；,T,1,可工作在方式,2,或方式,3,。只要设计好计数初值，它即可输出,1Hz,的脉冲。,51,(2),计数初值的拆分,设,T,0,和,T,1,的计数初值分别为,N,0,和,N,1,，则有：,即：总的计数初值,N=20 0000,可拆分为两个计数器初值,N,0,和,N,1,的乘积。可任意拆分，只要保证,N,0,，,N,1,6 5535,即可。这里可拆分为,N,0,=400,，,N,1,=5000,，并采用,BCD,计数。,(3)程序代码段,52,MOV AL,，,27H ;T,0,的方式字：,00,10,011,1,MOV DX,，,253H,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,04H ;,T,0,的计数初值,400,MOV DX,，,250H,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,65H ;T,1,的方式字：,01,10,010,1,MOV DX,，,253H,OUT DX,，,AL,MOV AL,，,50H ;,T,1,的计数初值,5000,MOV DX,，,251H,OUT DX,，,AL,53,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,