定时计数技术(甄兰兰)

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1、第10章定时/计数技术本章学习目标掌握8253的内部结构掌握8253的6种工作方式掌握初始化编程应用了解8253的引脚结构了解6种工作方式的区别及使用场合10.1概述在计算机系统以及实时控制和处理系统中经常要用到定时信号。定时信号的产生可以通过软件和硬件两种方法获得。软件定时的方法就是利用微处理器执行一个延时程序段实现。硬件定时的方法就是利用专用的硬件电路来产生延时。1）不可编程的硬件定时2）可编程的硬件定时10.28253功能简介基本功能（1）16位减法计数器；（2）最多提供3路独立的定时/计数通道；（3）最高2MHZ的计数频率；（4）二进制和十进制两种计数模式；（

2、5）6种工作方式可选择；（6）所有引脚与TTL兼容。计数原理1.可编程定时/计数器按其计数方式的不同又可分为减法计数器和加法计数器。2.8253属于减法计数器，其本质上是一个减“1”计数器。3.充当计数器时，可对标准的脉冲源或外部事件的脉冲进行计数，接收一个脉冲，计数器减1，减到零时，输出一个信号便结束。因此，计数过程是一次性。4.充当定时器时，计数器对精准的高频脉冲源输入的脉冲进行减1计数，计数器减到零时，这一减1计数过程并没有就此结束，反而又开始了新一轮的计数。充当定时器时，定时输出的是一个循环往复的周期性的信号，输出的低频脉冲信号的周期是输入高频脉冲信号的若干倍

3、。减一计数器10.38253内部结构与外部引脚引脚及功能1.8253采用NMOS工艺制成，+5V单一电源供电，24引脚的双列直插式器件。8253的逻辑功能图内部结构主要包括3个计数器通道、1个控制寄存器、数据总线缓冲器及读写逻辑电路。（1）计数器8253芯片内部有3个16位计数通道，CN0、CN1和CN2。3个通道结构相同，功能相同，相互独立，可以分别按各自的方式并行工作。每个通道都包括1个16位的初值寄存器（CR），1个16位的计数执行部件（CE）和1个16位的输出锁存器（OL）。（2）控制寄存器8253内部的控制寄存器用来存放控制字的。控制字决定了每个计数通道的工

4、作方式，计数制，以及计数初值的字长等信息。控制字在8253初始化时写入控制寄存器，控制寄存器只能写，不能读。（3）数据总线缓冲器数据总线缓冲器是8253与CPU数据总线之间的1个8位的双向三态缓冲器。总线缓冲器通过片内总线与控制寄存器和各个计数模块相连。CPU对8253进行读写的所有信息都是由数据总线缓冲器进行暂存，包括控制字，计数初值等在内。（4）读/写逻辑电路读/写逻辑电路是8253内部的控制部件，它接收来自系统总线的控制输入信号，经过逻辑变换产生对各个端口的控制信号。当片选信号无效时，数据总线缓冲器处于浮空状态，CPU无法对8253读写。10.4工作原理计数通道

5、的内部结构高8位低8位高8位低8位高8位低8位8位8253内部的3个计数通道，结构完全相同，每个计数通道都包括1个16位的初值寄存器（CR），1个16位的计数执行部件（CE）和1个16位的输出锁存器（OL）。1）初值寄存器CR用来存放CPU写入的计数初值。一旦写入数据，初值寄存器的内容将保持不变，直到CPU再次写入新的计数初值。2）输出锁存器OL输出锁存器时刻跟随计数执行部件CE变化而变化。只有当CPU执行锁存命令时，OL则不再跟随CE变化，而是保持住当前计数值，直到CPU执行读命令，读出锁存器的内容后，OL又再次跟随CE变化。因此，CPU可以先后执行锁存命令和读命令

6、读出当前计数值。3）计数执行部件CE计数执行部件是整个计数模块的核心。本质上是一个减“1”计数器。接收来自CR的计数初值，在计数过程中的任何时刻，CPU可通过读输出锁存器读出当前计数值。CE的计数过程受来自外部的CLK和GATE两个输入引脚的控制。CLK决定了计数的速率。一般情况下，GATE=1时，允许计数；GATE=0时，禁止计数。工作原理CPU通过端口输出指令将计数初值写入初值寄存器端口，8253时刻检测门控信号GATE是否有效，当检测到门控信号有效时，初值寄存器CR就将计数初值输出到计数执行部件CE。CE接收到计数初值后就开始了减“1”计数，直到减到零，本轮计数

7、结束。在计数模式下，计数过程是一次性的，计数到零，输出停止。而在定时模式下，计数过程是循环的，输出信号是连续的。计数模块的特点1）设置初值寄存器CR的目的。2）设置输出锁存器OL的目的。定时/计数的工作过程1）设置8253的工作方式(6种)；2）设置计数初值到初值寄存器；3）设置GATE门控信号，把‘门’打开，使CLK可通过之送入计数寄存器计数；4）第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入计数寄存器；5）以后每来一个CLK信号，计数寄存器减1；6）减到0时，OUT端输出一特殊波形的信号；10.58253的工作方式软启动与硬启动（1）软启动（程序指令启动