接口与通信 第6章 定时计数技术

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1、第六章定时／计数技术在计算机系统和计算机应用系统、乃至日常生活中，都存在定时和计数问题。计算机是一种严格按时序进行工作的智能化机器，要保证其在确定的时刻完成规定的动作，如动态存储器的刷新、分时系统程序的切换、向外部设备输出周期性定时控制信号等，这一切的实现都需要定时/计数技术。第一节定时／计数的基本概念一、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，而实时显示当前的秒、分、小时、日、月、年的计时称为实时钟。在监测系统中，对被测点的定时取样；在打印程序中，查询打印机的忙（Busy）信号

2、，若忙则调用一段延时子程序（一般等待10ms），若超过10ms，还是忙，就作超时处理；在读键盘时，为了去抖动，一般延迟一段时间，再读等等都存在定时。二、计数计数是实现对外部事件计数。在生产线上对零件和产品的个数计数；对大桥和高速公路上车流量的统计等等。三、定时与计数的关系计时的本质是计数，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。例如，以秒为单位来计数；计满60秒为1分，计满60分为1小时，计满24小时即为1天。因此，计时的本质就是计数，我们把计数作为定时的基础

3、来讨论。四、定时的方法为获得所需要的定时，要求有准确而稳定的时间准，产生这种时间基准用两种方法——软件定时和硬件定时。1.软件定时利用CPU内部定时机构，运用软件编程，循环执行一段程序，即执行指令需要若干指令周期而产生的等待延时。这是常用的一种定时方法，主要用于短时间延时。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

4、程序的通用性差。2.硬件定时硬件定时有专用的多谐振荡器和单稳器件，使用这些器件的优点是不占用CPU的时间，定时时间长，定时准确，缺点是改变定时要改变硬件，所以使用不方便。目前的微机系统都采用可编程通用的定时／计数器芯片，这种方法不占用CPU的时间，定时时间长，定时准确，尤其是使用灵活，改变定时时间或工作方式只要改变编程控制参数即可。且定时时间不受主机频率影响，定时程序具有通用性，故得到广泛应用。Intel8253和8254的引脚和操作方式完全一样，Intel首先推出了8253，在8253的基础上稍加改进又推出

5、了8254。第二节可编程定时／计数器8253一．8253的内部结构2.控制寄存器——存放CPU送来的控制字，控制8253的工作方式。有3个，只占用一个地址，不能读。三个独立的计数/定时通道——计数器0，计数器1，计数器2。每个计数器的结构为：（1）16位计数初值寄存器（CR）——存放计数的初值（预置）；（2）16位的计数执行部件（CE）——16位减1计数器；（3）16位输出锁存器（OL）——跟随CE变化，但可以锁存，便于CPU读取。4.读写控制信号WRRD3.数据线D7～D0——8位，双向、三态，用于8253

6、与CPU之间的数据传送。包括：向8253写控制字，送计数初值及读计数器的现行值。5.片选及地址线CS，A1，A0——用于芯片及内部寄存器、计数器的寻址。在IBM-PC机中，A9A8A7A6A5=00010选中（CS=0），A4A3A2未用，A1A0接8253的A1A0。A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0功能基本地址00010×××00选中计数器040H00010×××01选中计数器141H00010×××10选中计数器242H00010×××11选中控制寄存器43H（其他）×××××芯片禁止（说明：82

7、53有32个地址，除基本地址外，其余为影像地址）7.计数器门控输入信号GATE0～GATE2——启动或控制计数/定时信号；8.计数器输出信号OUT0～OUT2——计数结束、定时到输出信号或分频输出信号。6.计数器时钟输入CLK0～CLK2——计数/定时的基值信号8253：0～2MHz8254-2：0～10MHz二.控制字格式计数初值为8位，则控制字中的RL1、RL0应取01，初值只写入CR的低8位，高8位会自动置0；若是16位初值，而低8位是0，则RL1RL0应取10，初值高8位写入CR的高8位，CR的低8位

8、会自动置0；若是一般16位初值，则RL1，RL0应取11，应分两次写入初值，先写低8位、再写入高8位（此顺序不能反）三．计数初始值１.计数初始值计数初始值写入对应计数器的计数初值寄存器CR；２.初始化流程先写入工作方式控制字，接着写入计数初始值单个计数器初始化写方式控制字写计数低字节写计数高字节写方式控制字（计数器0）写方式控制字（计数器1）写方式控制字（计数器2）写计数低字节（计数器0）写计数高字