微机原理与接口技术－－李云强 第10章 定时计数技术

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1、微机原理与接口技术中国水利水电出版社主编李云强第10章定时/计数计数本章导读定时与计数技术在计算机系统中具有极其重要的作用。微机系统都要为CPU和外部设备提供定时控制或对外部事件进行计数。例如，分时系统的程序切换，向外部设备输出周期性定时控制信号，定时时间到发出中断申请，外部事件统计达到规定值发出控制信号或提出中断请求等。因此，微机系统必须有定时技术。本章以8253为例介绍它的基本工作原理，以及跟它有关的一些应用。第10章定时/计数计数10.1基本概念10.2定时/计数器芯片Intel825310.38253的初始

2、化变成10.48253的应用10.1基本概念10.1.1定时/计数1．定时定时和计时是最常见和最普遍的问题，一天24小时的计时，称为日时钟。长时间的计时(日、月、年直至世纪的计时)称为实时钟。2．计数计数使用得更多，在生产线上对零件和产品的计数；对大桥和高速公路上车流量的统计，等等。定时/计数器8253内部最基本的单元也是减1计数器。3．定时与计数的关系计时的本质就是计数，只不过这里的“数”的单位是时间单位。如果把一小片一小片计时单位累加起来，就可获得一段时间。计时的本质就是计数，把计数作为定时的基础来讨论。10.

3、1.2频率一声音一音乐从定时、计数问题还可以引出或派生出一些其他的概念和术语。例如，频率的概念。由频率可以引出声音，频率高，声音的音调高；频率低，声音的音调低。微机系统中的定时，可分为内部定时和外部定时两类。内部定时是计算机本身运行的时间基准或时序关系，计算机每个操作都是按照严格的时间节拍执行的；外部定时是外部设备实现某种功能时，本身所需要的一种时序关系，如打印机接口标准Centronics就规定了打印机与CPU之间传送信息应遵守的工作时序。10.1.3微机系统中的定时10.1.4定时方法1．软件定时它是利用CPU

4、内部定时机构，运用软件编程，循环执行一段程序而产生的等待延时。这是常用的一种定时方法，主要用于短时延时。这种方法的优点是不需增加硬设备，只需编制相应的延时程序以备调用。缺点是CPU执行延时等待时间增加了CPU的时间开销，延时时间越长，这种等待开销越大，降低了CPU的效率，浪费CPU的资源。并且，软件延时的时间随主机频率不同而发生变化，即定时程序的通用性差。2．硬件定时它是采用可编程通用的定时/计数器或单稳延时电路产生定时或延时。这种方法不占用CPU的时间，定时时间长，使用灵活。尤其是定时准确，定时时间不受主机频率影

5、响，定时程序具有通用性，故得到广泛应用。目前，在微机系统中都采用通用可编程的定时器/计数器芯片。使用灵活、定时时间长，通过编程即可改变定时时间或工作方式。初始化编程后，就按设定的方式工作，不占用CPU的时间。通用的定时器/计数器蕊片种类很多，如MC6840-PTM、Intel8253/8254等。IBM-PC/XT内定时/计数系统的核心元件就采用8253。而PC/AT使用8254。8253和8254的引脚及操作方式完全相同，但8254的计数频率比8253高，8253可以达到5MHz，而8254-2可10MHz。另外

6、，8254将8253控制字的最高两位D7D6=11的不用状态，设置成一种有效控制字。Intel8253是8086微机系统常用的定时/计数器芯片，它具有定时与计数两大功能。10.2定时/计数器芯片Intel825310.2.18253的芯片功能其主要功能特性有：采用NMOS工艺，用单一的+5V电源供电。片内有3个独立的16位减法计数器(或计数通道)，每个计数器又可分为2个8位的计数器。计数频率为0~5MHz。两种计数方式，即2进制或BCD方式计数。6种工作方式，既可对系统时钟脉冲计数实现定时，又可对外部事件

7、进行计数。可由软件或硬件控制开始计数或停止计数。10.2.28253的内部结构8253的内部结构如右图所示。由计数器、控制寄存器、读/写控制逻辑和数据总线缓冲器4部分和内部数据总线构成。数据总线缓冲器。8位双向三态的缓冲器，可直接挂在数据总线上，CPU通过它，一方面可以向控制寄存器写入控制字，向计数器写入计数初值；另一方面CPU也可通过该缓冲器读出计数器的当前计数值。A1A0操作功能PC/XT计算机端口00010写计数初值到T0计数器40H00110写计数初值到T1计数器41H01010写计数初值到T2计数器42H

8、01110写控制器字到控制寄存器43H00001读T0计数器计数值40H00101读T1计数器计数值41H01001读T2计数器计数值42H(2)读/写控制逻辑。读/写逻辑的功能是接收来自CPU的控制信号，包括读信号RD#、写信号WR#、片选信号CS#和芯片内部寄存器寻址信号A0～Al，完成对8253各计数器的读/写操作。片选信号接I/O端口译码电路，A0、