常用数字接口电路课件.ppt
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1、常用数字接口电路常用数字接口电路PPT课件课件目的:目的:p掌握两种可编程接口芯片的应用掌握两种可编程接口芯片的应用p了解串行通信的一般概念了解串行通信的一般概念 7.1 接口电路概述接口电路概述nCPUCPU与外设之间信息交换的通道与外设之间信息交换的通道n信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制n分类:分类:n80868086系统中最常用的数字接口电路芯片:系统中最常用的数字接口电路芯片:q82538253、82558255、82508250功能功能传送方式传送方式传送的信息类型传送的信息类型输入接口输入接口并行接口并行接口数字接口数字接口输出接口输出接
2、口串行接口串行接口模拟接口模拟接口7.2 可编程定时可编程定时/计数器计数器8253掌握掌握:n引线功能及计数启动方法引线功能及计数启动方法n6 6种工作方式及其输出波形种工作方式及其输出波形n应用应用:芯片与系统的连接芯片与系统的连接芯片的初始化编程芯片的初始化编程定时器和计数器定时器和计数器n它们都是由数字电路中的计数电路构成它们都是由数字电路中的计数电路构成n定时器由数字电路中的计数电路构成,通过记录高精度定时器由数字电路中的计数电路构成,通过记录高精度晶振脉冲信号的个数,输出准确的时间间隔晶振脉冲信号的个数,输出准确的时间间隔n计数电路如果记录外设提供的具有一定随机性的脉冲信计数电路如
3、果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(进而获知外设的某种状号时,它主要反映脉冲的个数(进而获知外设的某种状态),常又称为计数器态),常又称为计数器定时定时/计数器的用途计数器的用途n可以实现定时与计数两个功能,可用于可以实现定时与计数两个功能,可用于系统时钟系统时钟DRAMDRAM刷新定时刷新定时定时采样定时采样实时控制实时控制脉冲的计数脉冲的计数 。定时功能的实现方法定时功能的实现方法u软件延时软件延时u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u不用硬件,但占用不用硬件,但占用CPUCPU时间、定时精度不高,随系统时钟频时间、定时精度不
4、高,随系统时钟频率改变率改变u不可编程的硬件定时不可编程的硬件定时u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u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u可编程的硬件定时可编程的硬件定时u软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活软件硬件相结合、用可编程定时器芯片构成一个方便灵活的定时电路的定时电路u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一、基本功能及内部结构一、基本功能及内部结构3 3个个1616位的定时位的定时/计数器(通道)计数器(通道)每个计数器均可按
5、二进制或二每个计数器均可按二进制或二十进制计数十进制计数计数器速率可达计数器速率可达2MHz2MHz可编程可编程6 6种不同的工作方式种不同的工作方式所有输入和输出都与所有输入和输出都与TTLTTL电平兼容电平兼容DBDBD7-D0D7-D082538253A1A1A0A0WRWRRDRDCSCS通道通道2 2通道通道1 1通道通道0 0CLK0CLK0GATE0GATE0OUT0OUT0CLK1CLK1GATE1GATE1OUT1OUT1CLK1CLK1GATE1GATE1OUT1OUT1A1A1A0A0IOWIOWIORIOR片选信号片选信号连接系统端的主要引线连接系统端的主要引线:D7D
6、7D0D0CSCSRDRDWRWRA1A1,A0 A0 用于选择四个编址部件之一用于选择四个编址部件之一A1 A0 选选 择择0 0 计数通道计数通道00 1 计数通道计数通道11 0 计数通道计数通道21 1 控制寄存器控制寄存器计数通道的主要引线(每通道均相同)计数通道的主要引线(每通道均相同):CLKCLKn 时钟脉冲输入,计数器的计时基准。时钟脉冲输入,计数器的计时基准。GATEGATEn 门控信号输入,控制计数器的启停。门控信号输入,控制计数器的启停。OUTOUTn 计数器输出信号,不同工作方式下计数器输出信号,不同工作方式下 产生不同波形。产生不同波形。(n=0n=02 2)825
7、3的内部结构的内部结构编址部件0编址部件2编址部件3编程结构编程结构程序员的观点程序员的观点计数器计数器(3(3个个)包括包括控制寄存器控制寄存器 存放控制命令字(只写)存放控制命令字(只写)占用占用4 4个地址个地址 3 3个计数器,个计数器,1 1个控制寄存器个控制寄存器16位初值寄存器位初值寄存器16位计数寄存器位计数寄存器(减法计数器)(减法计数器)定时定时/计数的工作过程计数的工作过程 1.1.设置设置82538253的工作方式的工作方式 2.2.设置计数初值到初值寄存器设置计数初值到初值寄存器 3.3.第一个第一个CLKCLK信号使初值寄存器的内容置入信号使初值寄存器的内容置入 计
8、数寄存器计数寄存器 4.4.以后每来一个以后每来一个CLKCLK信号,计数寄存器减信号,计数寄存器减1 1 5.5.减到减到0 0时,时,OUTOUT端输出一特殊波形的信号端输出一特殊波形的信号注:以上计数过程中还受到注:以上计数过程中还受到GATEGATE信号的控制信号的控制二、计数启动方式二、计数启动方式n软件启动过程软件启动过程n硬件启动过程硬件启动过程GATE端保持为高电平端保持为高电平写入计数初值写入计数初值后的第后的第2个个 CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数GATE端有一个上升沿端有一个上升沿对应对应CLK脉冲的下降沿开始计数脉冲的下降沿开始计数程序指令启动程序指令启
9、动软件启动软件启动外部电路信号启动外部电路信号启动硬件启动硬件启动三、工作方式三、工作方式方式方式0 0计数结束中断计数结束中断方式方式1 1可重复触发的单稳态触发器可重复触发的单稳态触发器方式方式2 2频率发生器频率发生器方式方式3 3方波发生器方波发生器方式方式4 4软件触发选通软件触发选通方式方式5 5硬件触发选通硬件触发选通n方式方式0 0n方式方式1 1 软件启动,不自动重复计数。软件启动,不自动重复计数。装入初值后装入初值后OUTOUT端变低电平,端变低电平,计数结束计数结束OUTOUT输出高电平。输出高电平。硬件启动,不自动重复计数。硬件启动,不自动重复计数。装入初值后装入初值后
10、OUTOUT端变高电平,端变高电平,计数开始计数开始OUTOUT端变为低电平,端变为低电平,计数结束后又变高。计数结束后又变高。方式方式2方式方式3软、硬件启动,自动重复计数。软、硬件启动,自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平,计数到端变高电平,计数到最后一个最后一个CLK时时OUT输出负脉冲,并输出负脉冲,并连续重复此过程。连续重复此过程。软、硬件启动,自动重复计数。软、硬件启动,自动重复计数。装入初值后装入初值后OUT端变高电平,端变高电平,然后然后OUT连续输出对称方波:连续输出对称方波:n方式方式4 4n方式方式5 5 软件启动,不自动重复计数。软件启动,不自动重复计数。
11、装入初值后输出端变高电平,装入初值后输出端变高电平,计数结束输出一个计数结束输出一个CLKCLK宽度的负脉冲宽度的负脉冲硬件启动,不自动重复计数。硬件启动,不自动重复计数。OUTOUT端波形与方式端波形与方式4 4相同相同方式方式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1:可编程单稳脉:可编程单稳脉冲冲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GATEO
12、UTCLK 031244方式方式1WR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2031240312403124WR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4:软件触发选通信号:软件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式4223331 0WR方式方式5:硬件触发选通信号:硬件触发选通信号GATEOUTCLK031244方式方式52233311 0WR各种工作方式的输出波形各种工作方式的输出波形方式方式 0方式方式 1方式方式 2方式方式 3方式方式
13、 4方式方式 50N0N0N0/N110NN/2 N/2 0/N0N0 1N0 1N0 1各种工作方式特点各种工作方式特点n方式方式0 0(计数结束中断)(计数结束中断)计数过程中,计数过程中,GATEGATE端应保持端应保持高电平高电平。每写入一次初值计数一个周期,然后停止计数。每写入一次初值计数一个周期,然后停止计数。OUTOUT端输出是一个约端输出是一个约(N+1)TCLK(N+1)TCLK宽度的负脉冲。宽度的负脉冲。计数过程中可随时修改初值重新开始计数。计数过程中可随时修改初值重新开始计数。n方式方式1 1(单稳态触发器)(单稳态触发器)门控信号门控信号GATEGATE端的跳变触发计数
14、,可重复触发。端的跳变触发计数,可重复触发。若下一次若下一次GATEGATE上升沿提前到达,则上升沿提前到达,则OUTOUT端负脉冲拉宽为两次端负脉冲拉宽为两次计数过程之和。计数过程之和。计数过程中写入新初值不影响本次计数。计数过程中写入新初值不影响本次计数。n方式方式2 2(频率发生器)(频率发生器)GATEGATE为计数的控制信号:为计数的控制信号:GATEGATE变低计数停止,再变高时变低计数停止,再变高时的下一个的下一个CLKCLK下降沿,从初值开始重新计数。下降沿,从初值开始重新计数。每个计数周期结束时(减到每个计数周期结束时(减到1 1时),时),OUTOUT端输出一个端输出一个T
15、CLKTCLK宽度的负脉冲。宽度的负脉冲。计数过程计数过程自动重复自动重复进行。进行。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。n方式方式3 3(方波发生器)(方波发生器)OUTOUT输出方波,前半周期为高,后半周期为低。输出方波,前半周期为高,后半周期为低。计数过程中修改初值不影响计数过程中修改初值不影响本半轮本半轮计数过程。计数过程。其余的与方式其余的与方式2 2 类似。类似。n方式方式4 4(软件触发选通)(软件触发选通)计数过程中,计数过程中,GATEGATE端应保持端应保持高电平高电平。每写入一次初值,计数一个周期,然后停止计数。每写入一次初值,计数
16、一个周期,然后停止计数。每个计数周期结束时(减到每个计数周期结束时(减到0 0时),时),OUTOUT端输出一个端输出一个TCLKTCLK宽度宽度的负脉冲。的负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。n方式方式5 5(硬件触发选通)(硬件触发选通)写入初值时,写入初值时,GATEGATE端应保持端应保持低电平低电平。GATEGATE每出现一次正脉冲,计数一个周期,然后停止计数。每出现一次正脉冲,计数一个周期,然后停止计数。每个计数周期结束时(减到每个计数周期结束时(减到0 0时),时),OUTOUT端输出一个端输出一个TCLKTCLK宽度宽度的负脉冲。
17、的负脉冲。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。四、控制字四、控制字u用于确定各计数器的工作方式。用于确定各计数器的工作方式。u82538253必须先初始化才能正常工作。必须先初始化才能正常工作。u每个计数器都必须初始化一次。每个计数器都必须初始化一次。uCPUCPU通过通过OUTOUT指令把控制字写入控制寄存器。指令把控制字写入控制寄存器。控制字控制字计数器计数器读写格式读写格式工作方式工作方式数制数制D7D6D5D4D3D2D1D000 计数器计数器001 计数器计数器110 计数器计数器211 非法非法00 计数器锁存命计数器锁存命令令 01 只读写
18、低字节只读写低字节10 只读写高字节只读写高字节11 先读写低字节先读写低字节 后读写高字节后读写高字节000 方式方式0001 方式方式1010 方式方式2011 方式方式3100 方式方式4101 方式方式50 二进制二进制1 十进制十进制控制字写入控制字控制字写入控制字I/O地址(地址(A1A011)五、五、8253的应用的应用n与系统的连接与系统的连接n设置工作方式设置工作方式n置计数初值置计数初值编程编程与系统的连接示意图与系统的连接示意图CLKCLKGATEGATEOUTOUTD0D0D7D7WRWRRDRDA1A1A0A0CSCSDBDBIOWIOWIORIORA1A1A0A0译
19、码器译码器高位地址高位地址A15-A2A15-A282538253共三组共三组初始化程序流程初始化程序流程写控制字写控制字写计数值低写计数值低8位位写计数值高写计数值高8位位*非必须非必须写入顺序写入顺序:可按计数器分别写可按计数器分别写入控制字和初值。入控制字和初值。也可先写所有计数也可先写所有计数器控制字,再写入器控制字,再写入它们的初值它们的初值写入计数值写入计数值n选择二进制时选择二进制时q计数值范围:计数值范围:0000H0000HFFFFHFFFFHq0000H0000H是最大值,代表是最大值,代表6553665536n选择十进制(选择十进制(BCDBCD码)码)q计数值范围:计数
20、值范围:0000000099999999q00000000代表最大值代表最大值1000010000计数值写入计数器各自的计数值写入计数器各自的I/O地址地址读取计数值读取计数值n对对8 8位数据线,读取位数据线,读取1616位计数值需分两次位计数值需分两次n计数在不断进行,应该将当前计数值先行锁存,计数在不断进行,应该将当前计数值先行锁存,然后读取:然后读取:q向控制字向控制字I/OI/O地址:给地址:给82538253写入锁存命令写入锁存命令q从计数器从计数器I/OI/O地址:读取锁存的计数值地址:读取锁存的计数值读取计数值,要注意读写格式和计数数制读取计数值,要注意读写格式和计数数制825
21、3应用举例应用举例n采用采用82538253作定时作定时/计数器,其接口地址为计数器,其接口地址为0120H0120H0123H0123H。要求计数器要求计数器0 0每每10ms10ms输出一个输出一个CLKCLK脉冲宽的负脉冲;用计数器脉冲宽的负脉冲;用计数器1 1产生产生10KHz10KHz的的连续方波信号,计数器连续方波信号,计数器2 2在定时在定时5ms5ms后产生输后产生输出高电平。输入出高电平。输入82538253的时钟频率为的时钟频率为2MH2MH。要求:画线路连接图,并编写初始化程序。要求:画线路连接图,并编写初始化程序。n确定计数初值:确定计数初值:CNT0CNT0:10ms
22、/0.5us=2000010ms/0.5us=20000CNT1CNT1:2MHz/10KHz=2002MHz/10KHz=200CNT2CNT2:5ms/0.5us =100005ms/0.5us =10000n确定控制字:确定控制字:CNT0CNT0:方式:方式2 2,1616位计数值位计数值 0011 0100B(34H)0011 0100B(34H)CNT1CNT1:方式:方式3 3,低,低8 8位计数值位计数值 0101 0110B(56H)0101 0110B(56H)CNT2CNT2:方式:方式0 0,1616位计数值位计数值 1011 0000B(B0H)1011 0000B(
23、B0H)计算计数初值:计算计数初值:输入时钟频率为输入时钟频率为2MHz,其周期为:其周期为:1/2000000=0.5us(5微秒)微秒)CLK0CLK0GATE0GATE0OUT1OUT1D0D0D7D7WRWRRDRDA1A1A0A0CSCSDBDBIOWIOWIORIORA1A1A0A0译码器译码器82538253CLK2CLK2GATE1GATE1GATE2GATE2+5V+5VCLK1CLK12MHz2MHzOUT0OUT0OUT2OUT2?线路连接图:线路连接图:初始化程序初始化程序 CNT0CNT0:MOV DX,0123HMOV DX,0123HMOV AL,34HMOV A
24、L,34HOUT DX,ALOUT DX,ALMOV DX,0120HMOV DX,0120HMOV AX,20000MOV AX,20000OUT DX,ALOUT DX,ALMOV AL,AHMOV AL,AHOUT DX,ALOUT DX,ALCNT1CNT1:MOV DXMOV DX,0123H0123HMOV ALMOV AL,56H56HOUT DXOUT DX,ALALMOV DXMOV DX,0121H0121HMOV AXMOV AX,200200OUT DXOUT DX,AL AL CNT2CNT2:MOV DXMOV DX,0123H0123H MOV ALMOV AL,
25、0B0H0B0HOUT DXOUT DX,ALALMOV DXMOV DX,0122H0122HMOV AXMOV AX,1000010000OUT DXOUT DX,ALALMOV AL,AHMOV AL,AHOUT DX,ALOUT DX,AL*如何读出当前计数值如何读出当前计数值n第第1 1种方法种方法在计数过程中读计数值在计数过程中读计数值q先先锁存当前计数值锁存当前计数值,再用两条输入指令将,再用两条输入指令将1616位计数值位计数值读出。读出。n第第2 2种方法种方法停止计数器再读停止计数器再读q用用GATEGATE信号信号使计数器停止,再规定使计数器停止,再规定RL1RL1和和R
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