第9章计数器和定时器电路

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1、第9章计数器和定时器电路Intel8253/8254-PIT本章讲述：9.1概述9.28253-PIT的控制字9.38253-PIT的工作方式9.48353-PIT的编程9.5Intel8254-PIT在控制系统中，常常要求有一些实时时钟以实现定时或延时控制，如定时中断、定时检测、定时扫描等，也往往要求有计数器能对外部事件计数。要实现定时或延时控制，有三种主要方法：软件定时、不可编程的硬件定时、可编程的硬件定时器。软件定时——即让计算机执行一个程序段，这个程序段本身没有具体的执行目的，但由于执行每条指令都需要

2、时间，则执行一个程序段就需要一个固定的时间。通过正确地挑选指令和安排循环次数很容易实现软件定时，但软件定时占用了CPU的时间，降低了CPU的利用率。不可编程的硬件定时可以采用小规模集成电路器件如555，外接定时部件——电阻和电容构成。这样的定时电路简单，而且利用改变电阻和电容，可以使定时在一定的范围内改变。但是，这种定时电路在硬件连接好以后，定时值及定时范围不能由程序(软件)来控制和改变，由此就生产了可编程的定时器电路。可编程定时器电路的定时值及其范围，可以很容易地由软件来确定和改变。所以，功能较强，使用灵活

3、。本章就介绍这种定时器电路。9.1概述Intel系列的计数器/定时器电路为可编程序间隔定时器PIT(ProgrammableIntervalTimer)，型号为8253，改进型为8254。Intel8253具有3个独立的16位计数器通道，使用单一5V电源，它是24个引脚的双列直插式器件。9.1.18253-PIT的主要功能Intel8253-PIT具有以下主要功能：(1)一个芯片上有三个独立的16位计数器通道；(2)每个计数器都可以按照二进制或二—十进制计数；(3)每个计数器的计数速率可高达2MHz。（82C

4、54-2计数频率可达到10MHz）；(4)每个通道有6种工作方式，可由程序设置和改变；(5)所有的输入输出都与TTL兼容。9.1.28253-PIT的内部结构8253的内部结构如图9-1所示。1.数据总线缓冲器这是8253与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器。CPU用输入输出指令对8253进行读写的所有信息，都是通过这8条总线传送的。包括：(1)CPU在初始化编程时，写入8253的控制字；(2)CPU向某一通道写入的计数值；(3)CPU从某一个通道读取的计数值。2.读/写逻辑这是8253内部操作的控制部分

5、。首先有选片信号CS的控制部分，当CS为高电平(无效)时，数据总线缓冲器处在三态，与系统的数据总线脱开，故不能进行编程，也不能进行读写操作。其次，由这部分选择读写操作的端口(三个计数器及控制字寄存器)，也由这部分控制数据传送的方向，读——数据由8253传向CPU，写——数据由CPU传向8253。3.控制字寄存器在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字以决定通道的工作方式。此寄存器只能写入而不能读出。4.计数器0，计数器1，计数器2这是三个计数器/定时器通道，每一个都是由一个16位的可预置值的减法计数器构成

6、。这三个通道的操作是完全独立的。每个通道都是对输入脉冲CLK按二进制或二—十进制，从预置值开始减1计数。当预置值减到零时，从OUT输出端输出一信号。计数器/定时器电路的本质是一个计数器。若计数器对频率精确的时钟脉冲计数，则计数器就可作为定时器。计数频率取决于输入脉冲的频率。在计数过程中，计数器受到门控信号GATE的控制。计数器的输入与输出以及与门控信号之间的关系，取决于工作方式。计数器的初值必须在开始计数之前，由CPU用输出指令预置。在计数过程中，CPU随时可用输入指令读取任一计数器的当前计数值，这一操作对计

7、数没有影响。9.1.38253-PIT的引线Intel8253-PIT的引线如图9-2所示。8253-PIT与CPU接口的引线，除了没有复位信号RESET引脚外，其他与8255并行输入输出接口芯片相同(请参阅本书第10章)。每一个通道有三条引线：CLK：输入脉冲线。计数器就是对这个脉冲计数。8253规定，加在CLK引脚的输入时钟周期不能小于380ns。GATE：门控信号输入引脚。这是控制计数器工作的一个外部信号。当GATE引脚为低电平(无效)时，通常都是禁止计数器工作；只有当GATE为高电平时，才允许计数器工

8、作。OUT：输出引脚。当计数到“0”时，OUT引线上必然有输出，输出信号的波形取决于工作方式。8253内部端口的选择是由引线A1和A0决定的，它们通常接至地址总线的A1和A0。各个通道的读/写操作的选择，如表9-1所示。9.28253-PIT的控制字在8253的初始化编程中，由CPU向8253的控制字寄存器写入一个控制字，它规定了8253的工作方式。其格式如图9-3所示。1.计数器选择(D7D6)控