微机原理第七章常用可编程接口芯片825课件3.ppt
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- 微机 原理 第七 常用 可编程 接口 芯片 825 课件
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1、第第7 7章章 微型机接口技术微型机接口技术n 可编程定时可编程定时/记数器记数器n可编程并行接口可编程并行接口n串行通信和串行接口串行通信和串行接口n*模拟通道接口模拟通道接口概述概述I/O接口的功能:接口的功能:地址译码和地址译码和I/O设备选择设备选择信息的输入与输出信息的输入与输出数据的缓冲及锁存数据的缓冲及锁存信息的转换信息的转换可编程定时可编程定时/计数器计数器定时控制在微机系统中具有极为重要的作用,计定时控制在微机系统中具有极为重要的作用,计数是许多过程控制领域常用的功能(数是许多过程控制领域常用的功能(P272)定时器定时器由数字电路中的计数电路构成,通过记录由数字电路中的计数
2、电路构成,通过记录高精度晶振脉冲信号的个数,输出准确的时间间高精度晶振脉冲信号的个数,输出准确的时间间隔隔计数电路用于记录外设提供的具有一定随机性的计数电路用于记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信号时,它主要反映脉冲的个数(进而获知脉冲信号时,它主要反映脉冲的个数(进而获知外设的某种状态),常又称为外设的某种状态),常又称为计数器计数器定时功能的实现方法定时功能的实现方法软件延时软件延时利用微处理器执行一个延时程序段实现利用微处理器执行一个延时程序段实现不用硬件,但占用不用硬件,但占用CPU时间、定时精度不高,随系时间、定时精度不高,随系统时钟频率改变统时钟频率改变不可编程的硬件定时不可编程的
3、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采用分频器、单稳电路或简易定时电路控制定时时间定时电路简单、定时时间可以在一定范围改变定时电路简单、定时时间可以在一定范围改变可编程的硬件定时可编程的硬件定时软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路灵活的定时电路具有多种工作方式、能够输出多种控制信号具有多种工作方式、能够输出多种控制信号8253/8254定时计数器定时计数器3个独立的个独立的16位计数器通道位计数器通道每个计数器有每个计数器有6种工作方式种工作方式按二进制或十进制(按二进制或十进制(BCD码)计数码)计数82
4、54是是8253的改进型的改进型8253/8254的内部结构和引脚的内部结构和引脚D7D0计数器0控制字寄存器计数器1计数器2内部数据总线数据总线缓冲器读写控制逻辑RDWRA0A1CSCLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT21.1.计数器计数器预置寄存器预置寄存器GATECLKOUT减减1计数器计数器输出锁存器输出锁存器计数初值存于计数初值存于预置寄存器预置寄存器;在计数过程中,在计数过程中,减法计数器减法计数器的值不断递减,的值不断递减,而预置寄存器中的预置不变。而预置寄存器中的预置不变。输出锁存器输出锁存器用于写入锁存命令时,用于写入锁存命令时,锁定当
5、前计数值锁定当前计数值计数器的计数器的3个引脚个引脚CLK时钟输入信号时钟输入信号 在计数过程中,此引脚上每输入一个时钟信号在计数过程中,此引脚上每输入一个时钟信号(下降沿),计数器的计数值减(下降沿),计数器的计数值减1GATE门控输入信号门控输入信号 控制计数器工作,当控制计数器工作,当GATE引脚为低电平时,引脚为低电平时,禁止计数器工作;只有当禁止计数器工作;只有当GATE为高电平时,为高电平时,才允许计数器工作才允许计数器工作OUT计数器输出信号计数器输出信号 当一次计数过程结束(计数值减为当一次计数过程结束(计数值减为0),),OUT引脚上将产生一个输出信号引脚上将产生一个输出信号
6、与处理器接口与处理器接口D0 D7数据线数据线A0 A1地址线地址线CS*片选信号片选信号RD*读信号读信号WR*写信号写信号CS*A1 A0I/O地址地址读操作读操作RD*写操作写操作WR*0 0 00 0 10 1 00 1 140H41H42H43H读计数器读计数器0读计数器读计数器1读计数器读计数器2无操作无操作写计数器写计数器0写计数器写计数器1写计数器写计数器2写控制字写控制字8253/8254的工作方式的工作方式8253有有6种工作方式,由方式控制字确定种工作方式,由方式控制字确定每种工作方式的工作过程相类似:每种工作方式的工作过程相类似:设定工作方式设定工作方式 设定计数初值设
7、定计数初值 硬件启动硬件启动 计数初值进入减计数初值进入减1计数器计数器 每输入一个时钟计数器减每输入一个时钟计数器减1的计数过程的计数过程 计数过程结束计数过程结束方式方式0:计数结束中断:计数结束中断GATEOUTCLK 031244方式方式0WR设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束方式方式0的主要特点的主要特点计数器只计数一遍,当计数到计数器只计数一遍,当计数到0时,并不恢复计数时,并不恢复计数初值,且输出保持为高。初值,且输出保持为高。8253内部是在内部是在CPU写计数值的写计数值的WR信号上升沿,信号上升沿
8、,将此值写入通道的预置寄存器,在将此值写入通道的预置寄存器,在WR信号上升沿信号上升沿后的下一个后的下一个CLK脉冲,才将计数值由预置寄存器送脉冲,才将计数值由预置寄存器送至减至减1计数器作为初值,开始计数。所以,计数器作为初值,开始计数。所以,8253是是在写计数值命令后经过一个输入脉冲,才将计数值在写计数值命令后经过一个输入脉冲,才将计数值装入减装入减1计数器,下一个脉冲才开始计数。因此,计数器,下一个脉冲才开始计数。因此,如果设置计数初值为如果设置计数初值为N,则输出信号,则输出信号OUT是在是在N+1个个CLK脉冲之后才变高的。脉冲之后才变高的。在计数过程中,可由门控制信号在计数过程中
9、,可由门控制信号GATE控制暂停。控制暂停。当当GATE=0时,计数暂停;当时,计数暂停;当GATE变高后,就接变高后,就接着计数着计数在计数过程中可以改变计数值。若是在计数过程中可以改变计数值。若是8位计数,则位计数,则在写入新的计数值后,计数器将按新的计数值重新在写入新的计数值后,计数器将按新的计数值重新开始计数;如果是开始计数;如果是16位计数,在写入第一个字节后,位计数,在写入第一个字节后,计数器停止计数,在写入第二个字节后,计数器便计数器停止计数,在写入第二个字节后,计数器便按照新的数值开始计数,即改变计数值是立即有效按照新的数值开始计数,即改变计数值是立即有效的的方式方式1:可重复
10、触发的单稳触发器:可重复触发的单稳触发器设设定定工工作作方方式式设设定定计计数数初初值值硬硬件件启启动动计计数数值值送送入入计计数数器器计计数数过过程程计计数数结结束束GATEOUTCLK 031244方式方式1WR方式方式1的主要特点的主要特点若设置的计数值为若设置的计数值为N,则输出的单拍脉冲的,则输出的单拍脉冲的宽度即为宽度即为N个输入脉冲间隔。个输入脉冲间隔。当计数到当计数到0后,可再次由外部后,可再次由外部GATE触发启触发启动,于是可再输出一个同样宽度的单拍脉动,于是可再输出一个同样宽度的单拍脉冲,而不用再次送入一个计数值。冲,而不用再次送入一个计数值。在计数过程中,外部可发出门控
11、脉冲进行再触发。在计数过程中,外部可发出门控脉冲进行再触发。在再触发脉冲上升沿之后的一个在再触发脉冲上升沿之后的一个CLK脉冲的下降脉冲的下降沿,计数器将重新开始计数。沿,计数器将重新开始计数。在计数过程中,在计数过程中,CPU可改变计数值,这时计数过可改变计数值,这时计数过程不受影响,计数到程不受影响,计数到0后输出为高。若再次触发后输出为高。若再次触发启动,则计数器将重按新输入的计数值计数,即启动,则计数器将重按新输入的计数值计数,即计数值是下次有效。计数值是下次有效。方式方式2:频率发生器(分频器):频率发生器(分频器)03124GATEOUTCLK 4方式方式2031240312403
12、124WR方式方式2的主要特点的主要特点不用重新设置计数值,通道能够连续工作,输出不用重新设置计数值,通道能够连续工作,输出固定频率的脉冲。固定频率的脉冲。计数器写入控制字和计数初值后,如计数器写入控制字和计数初值后,如GATE一直一直处于高电平,则在下一脉冲开始计数。这种通过处于高电平,则在下一脉冲开始计数。这种通过写入计数初值使计数器同步,称为写入计数初值使计数器同步,称为软件同步软件同步计数过程可由计数过程可由GATE控制脉冲。当控制脉冲。当GATE变低时,变低时,就暂停计数;在就暂停计数;在GATE变高后的下一个变高后的下一个CLK脉冲脉冲使计数器恢复初值,重新开始计数。这种通过门使计
13、数器恢复初值,重新开始计数。这种通过门控信号实现计数器的同步,称为控信号实现计数器的同步,称为硬件同步硬件同步在计数过程中可以改变计数值,这对正在进行的在计数过程中可以改变计数值,这对正在进行的计数过程没有影响,但在计数到计数过程没有影响,但在计数到1时输出变低,过时输出变低,过一个一个CLK周期输出又变高,计数器将按新的计数周期输出又变高,计数器将按新的计数值计数,所以改变计数值是下次有效的值计数,所以改变计数值是下次有效的方式方式3:方波发生器:方波发生器03124GATEOUTCLK 4方式方式3031240312403124WR方式方式3和方式和方式2的输出都是周期性的,它们的输出都是
14、周期性的,它们的主要区别是:方式的主要区别是:方式3在计数过程中输出有在计数过程中输出有一半时间为高,另一半时间为低。一半时间为高,另一半时间为低。若计数值为若计数值为N,则方式,则方式3的输出为方波,周的输出为方波,周期是期是N个个CLK脉冲。在这种方式,当脉冲。在这种方式,当CPU设设置控制字后,输出将为高,在写完计数值置控制字后,输出将为高,在写完计数值后就自动开始计数,输出保持为高;当计后就自动开始计数,输出保持为高;当计数到一半计数值时,输出变为低,直至计数到一半计数值时,输出变为低,直至计数到数到0,输出又变高,重新开始计数。,输出又变高,重新开始计数。方式方式3的主要特点的主要特
15、点若计数值为偶数,在装入计数值后,每一个若计数值为偶数,在装入计数值后,每一个CLK脉冲都使计数值减脉冲都使计数值减2,当计数值减到,当计数值减到0时,一方面时,一方面使输出改变状态,另一方面又重新装入计数值开使输出改变状态,另一方面又重新装入计数值开始新的计数始新的计数若计数值为奇数,则在装入计数值后的第一个若计数值为奇数,则在装入计数值后的第一个CLK脉冲使计数器减脉冲使计数器减1,其后每一个,其后每一个CLK脉冲使脉冲使计数器减计数器减2。当计数到。当计数到0时,改变输出状态,同时时,改变输出状态,同时重新装入计数值。这以后的第一个重新装入计数值。这以后的第一个CLK脉冲使计脉冲使计数器
16、减数器减3,以后每一个,以后每一个CLK脉冲,计数器仍减脉冲,计数器仍减2,直到计数器再次到直到计数器再次到0时,输出恢复为高。所以,时,输出恢复为高。所以,如果计数值如果计数值N是奇数,则输出有是奇数,则输出有(N+1)/2个个CLK脉脉冲周期为高,而在冲周期为高,而在(N-1)/2脉冲周期为低。即脉冲周期为低。即OUT为高将比其为低多一个为高将比其为低多一个CLK周期时间。周期时间。GATE信号能使计数过程重新开始。信号能使计数过程重新开始。GATE=1允允许计数,许计数,GATE=0禁止计数。如果在输出禁止计数。如果在输出OUT为为低期间,低期间,GATE=0,OUT将立即变高,停止计数
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