《微型计算机原理》课件chapter8 常用接口芯片.ppt
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1、本章主要内容本章主要内容可编程并行接口可编程并行接口82551可编程串行通信接口可编程串行通信接口82512可编程定时计数器可编程定时计数器82533 定时信号,可以用软件和硬件两种方法获得,使用软件定时信号,可以用软件和硬件两种方法获得,使用软件方法可以省去外围硬件电路,但要用指令执行时间来拼凑方法可以省去外围硬件电路,但要用指令执行时间来拼凑延时时间,降低了延时时间,降低了CPUCPU的效率且精度不高。另外对外界的的效率且精度不高。另外对外界的某些信号进行计数,也是计算机系统的重要应用之一,计某些信号进行计数,也是计算机系统的重要应用之一,计算机既要能控制计数的过程,又能读取计数的结果作为
2、控算机既要能控制计数的过程,又能读取计数的结果作为控制或管理的依据,因此计数电路也成为计算机输入制或管理的依据,因此计数电路也成为计算机输入/输出输出接口中的一种类型。若被计数的信号有准确的固定周期,接口中的一种类型。若被计数的信号有准确的固定周期,这种计数电路也就成为一种定时方式。这种计数电路也就成为一种定时方式。一、概述一、概述7.1 可编程定时计数器可编程定时计数器8253二、定时计数器的工作原理二、定时计数器的工作原理 可编程定时计数器的功能体现在两个方面:定时和计数。可编程定时计数器的功能体现在两个方面:定时和计数。做计数器时,在设置好计数初值后,便开始减做计数器时,在设置好计数初值
3、后,便开始减 1 计数,减计数,减为为“0”时,输出一个计数结束信号。做定时器时,先根据时,输出一个计数结束信号。做定时器时,先根据定时长度设置计数初值,之后开始减定时长度设置计数初值,之后开始减 1 计数,减为计数,减为“0”时,时,自动产生定时输出信号。自动产生定时输出信号。计数初始值计数初始值=时钟频率时钟频率*定时长度定时长度 从定时计数器内部来讲,两种情况下的工作过程没有根从定时计数器内部来讲,两种情况下的工作过程没有根本差别,都是基于计数器的减本差别,都是基于计数器的减 1 计数模式。计数模式。定时长度定时长度=时钟周期时钟周期*计数初始值计数初始值三、定时计数器的原理框图三、定时
4、计数器的原理框图控制寄存器控制寄存器初始值寄存器初始值寄存器计数输出寄存器计数输出寄存器计数器计数器 CLKGATEOUTA0CSRDWR译码译码。数据数据地址地址825312D7D63D54D45D36D27D18D02223RDWRCSA0A1192021241291110CLK0GATE0OUT0151413CLK1GATE1OUT1181617CLK2GATE2OUT2地地VCCCLK02:每个计数器的时:每个计数器的时钟输入端,计数器对此信号钟输入端,计数器对此信号进行计数。进行计数。GATE02:门控信号,用:门控信号,用来控制计数器的工作。有来控制计数器的工作。有电平触发和边沿触
5、发两种电平触发和边沿触发两种方式。方式。OUT02:计数器的输出信:计数器的输出信号,用来产生不同方式工作号,用来产生不同方式工作时的输出波形。时的输出波形。1 1、外部引脚和内部结构、外部引脚和内部结构四、可编程定时计数器四、可编程定时计数器82538253数数 据据总总 线线缓冲器缓冲器RDWRCSA0A1读读/写写控制控制控控 制制寄存器寄存器计数器计数器0CLK0GATE0OUT0计数器计数器1CLK1GATE1OUT1计数器计数器2CLK2GATE2OUT2片内总线片内总线D0D78253内部结构内部结构2 2、82538253的工作方式的工作方式 8253内部三个计数器都可以由控制
6、寄存器决定内部三个计数器都可以由控制寄存器决定有有6种不同的工作方式,不同的工作方式之间,主种不同的工作方式,不同的工作方式之间,主要有以下几点不同:要有以下几点不同:1、计数过程的启动方式;、计数过程的启动方式;2、OUT端的输出波形;端的输出波形;3、更新计数初值的影响;、更新计数初值的影响;4、自动重复功能;、自动重复功能;5、GATE的控制作用。的控制作用。方式方式0 计数结束产生中断计数结束产生中断 此方式下,写入控制字后,输出端此方式下,写入控制字后,输出端OUT以低电平作为初以低电平作为初始电平,并一直保持,在计数值到达始电平,并一直保持,在计数值到达0时变为高电平,直到时变为高
7、电平,直到写入新的计数值。写入新的计数值。(1)GATE:计数过程受:计数过程受GATE控制。当控制。当GATE=1时,允许计数;当时,允许计数;当GATE=0时,禁止计数,此时输出端时,禁止计数,此时输出端OUT保持不变。保持不变。(2)不重复:方式)不重复:方式0,每赋一次初值,只计数一个周期。,每赋一次初值,只计数一个周期。(3)写新值:可随时写入新值,并按新值重新计数。)写新值:可随时写入新值,并按新值重新计数。特点:特点:2 2、82538253的工作方式的工作方式(软件启动)(软件启动)方式方式1 单稳态触发器单稳态触发器(硬件启动)(硬件启动)写入控制字后,写入控制字后,OUT即
8、为高电平作为起始电平,写入计数初值后,即为高电平作为起始电平,写入计数初值后,要等要等GATE上升沿才启动计数,同时上升沿才启动计数,同时OUT变为低电平,直到计数器减变为低电平,直到计数器减到到0后变为高电平,直到下一次后变为高电平,直到下一次GATE上升沿的到来。上升沿的到来。(1)GATE:为计数触发信号,上升沿启动计数,启动后:为计数触发信号,上升沿启动计数,启动后GATE变变为低电平不影响计数。当为低电平不影响计数。当OUT为低电平时,再次产生为低电平时,再次产生GATE上升沿,上升沿,则计数器重新开始计数,则计数器重新开始计数,OUT维持低电平,直到计数值为维持低电平,直到计数值为
9、“0”。(2)写新值:在计数过程中写入新初值,对当前输出无影响。直到)写新值:在计数过程中写入新初值,对当前输出无影响。直到下次下次GATE上升沿到来,则按新初始值计数。上升沿到来,则按新初始值计数。特点:特点:2 2、82538253的工作方式的工作方式方式方式2 2 频率发生器频率发生器 此方式下,当此方式下,当GATE=1,则由写入计数初值来启动;若送初值时,则由写入计数初值来启动;若送初值时GATE=0,则要等,则要等GATE由低变高才启动计数。计数开始后,减到由低变高才启动计数。计数开始后,减到“1”时,时,OUT端输出一个时钟周期宽的负脉冲。并开始一个新的计端输出一个时钟周期宽的负
10、脉冲。并开始一个新的计数过程。数过程。(1)GATE:计数中,:计数中,GATE应保持高电平。若应保持高电平。若GATE=0,则计数中止,则计数中止,在在GATE再变高后,计数器又被置入初值重新计数。再变高后,计数器又被置入初值重新计数。(2)写新值:改变初值不影响本次计数。在下一个输出周期中,将按)写新值:改变初值不影响本次计数。在下一个输出周期中,将按新的计数值进行计数。新的计数值进行计数。特点:特点:(两种启动,能自动重复)(两种启动,能自动重复)2 2、82538253的工作方式的工作方式重复周期重复周期方式方式3 3 方波发生器方波发生器(两种启动,能自动重复)(两种启动,能自动重复
11、)和方式和方式2类似,但输出为方波或基本对称的矩形波,输入控制字后,类似,但输出为方波或基本对称的矩形波,输入控制字后,OUT输出高电平,写入初始值后,开始减输出高电平,写入初始值后,开始减1计数,计数到一半时,计数,计数到一半时,OUT变为低电平,记数完成后又变为高电平。计数脉冲初值变为低电平,记数完成后又变为高电平。计数脉冲初值N为偶数为偶数时,是完全对称的方波;为奇数时,前(时,是完全对称的方波;为奇数时,前(N+1)/2计数过程中,计数过程中,OUT为高电平,后(为高电平,后(N1)/2期间,期间,OUT为低电平。为低电平。(1)GATE:计数过程中,:计数过程中,GATE始终为始终为
12、1;若;若GATE=0,则终止计数且,则终止计数且OUT端马上变高,待恢复端马上变高,待恢复GATE=1时,产生硬件启动,立即启动新值。时,产生硬件启动,立即启动新值。(2)写新值:计数过程中写新值,不影响当前半周期计数,在当前半周)写新值:计数过程中写新值,不影响当前半周期计数,在当前半周期结束时启用新初值。期结束时启用新初值。特点:特点:2 2、82538253的工作方式的工作方式方式方式4 4 软件触发选通软件触发选通(软件启动,不自动重复)(软件启动,不自动重复)写入控制字后,写入控制字后,OUT变高,一旦装入计数初值,立即开始计数。计变高,一旦装入计数初值,立即开始计数。计数结束时,
13、数结束时,OUT端输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。此信号一般用端输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。此信号一般用作选通信号。作选通信号。(1)GATE:计数开始不受:计数开始不受GATE影响。计数过程中,影响。计数过程中,GATE应始终应始终为为1,若为,若为0,则终止计数。,则终止计数。(2)写新值:若在计数过程中改变初值,则按新值计数。)写新值:若在计数过程中改变初值,则按新值计数。方式方式5 5 硬件触发选通硬件触发选通(硬件启动,不自动重复)(硬件启动,不自动重复)写入控制字后,写入控制字后,OUT变高。变高。由由GATE的上升沿使计数开始。当计数的上升沿使计数开始。当计数结束时,由结束时
14、,由OUT端输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。端输出宽度为一个时钟周期的负脉冲。2 2、82538253的工作方式的工作方式2 2、82538253的工作方式的工作方式1、输出波形:、输出波形:方式方式0写入控制字后输出低电平,直到计数写入控制字后输出低电平,直到计数结束。其余方式下,写入控制字后输出高电平。方式结束。其余方式下,写入控制字后输出高电平。方式2、4、5都是输出一个时钟周期宽度的负脉冲。方式都是输出一个时钟周期宽度的负脉冲。方式1输出宽度为输出宽度为N个时钟周期的负脉冲。个时钟周期的负脉冲。2、启动方式:、启动方式:任何一种方式都只能在写入计数初值后才能任何一种方式都只能在写入计数
15、初值后才能开始计数。方式开始计数。方式0、2、3、4在写入计数初值后,立即启动在写入计数初值后,立即启动计数;方式计数;方式1、5需要外部需要外部GATE信号触发启动计数。信号触发启动计数。3、是否重复:、是否重复:方式方式2、3是连续重复计数;其余方式下都是是连续重复计数;其余方式下都是一次计数。一次计数。4、GATE的作用:的作用:方式方式0、4、2、3下为电平控制,高电平下为电平控制,高电平计数,低电平停止计数。其中方式计数,低电平停止计数。其中方式2、3在在GATE上升沿时重上升沿时重新植入计数初值。方式新植入计数初值。方式1、5为上升沿触发计数。为上升沿触发计数。8253工作方式小结
16、工作方式小结3 3、82538253的连接的连接D0D7IOWIORA1A0D0D7RDWRA1A0CBAA2A3A4A5A6A71A8A9A10A11A12A13A14A15G2BG2AGY0CSCLK0GATE0OUT0CLK2GATE2OUT2CLK1GATE1OUT1FF00HFF03HFF00HFF03H4 4、82538253的编程的编程(设置(设置8253的工作方式、写入计数器初值。)的工作方式、写入计数器初值。)(1 1)控制字)控制字SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCD1:BCD计数计数0;二进制计数;二进制计数工作方式选择工作方式选择 000:方式:方式0 001:方
17、式:方式1 10:方式:方式2 11:方式:方式3 100:方式:方式4 101:方式:方式5计数长度选择计数长度选择00:锁存计数器中的数据:锁存计数器中的数据01:对计数器的低:对计数器的低8位读位读/写写10:对计数器的高:对计数器的高8位读位读/写写11:先低后高两个字节的读:先低后高两个字节的读/写写计数器选择计数器选择00: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BCD数:数:0000 9999二进制计数:二进制计数:0000H FFFFH(2 2)编程命令)编程命令两条原则:两条原则:对计数器设置初值前必须先写控制字;对计数器设置初值前必须先写
18、控制字;初始值设置要符合控制字中的格式规定。初始值设置要符合控制字中的格式规定。两类编程命令:两类编程命令:写入命令写入命令 包括设置控制字命令、设置初始值命令、锁存命令包括设置控制字命令、设置初始值命令、锁存命令读出命令读出命令 用来读取计数器当前的值。用来读取计数器当前的值。锁存命令锁存命令 配合读出命令使用。在读计数值时,须先用锁存命配合读出命令使用。在读计数值时,须先用锁存命 令将当前计数值在输出锁存器中锁住。令将当前计数值在输出锁存器中锁住。SC1SC000输入信号与功能对应关系输入信号与功能对应关系CSRDWRA1 A0功功 能能0100 0对计数器对计数器0设置计数初值设置计数初
19、值0100 1对计数器对计数器1设置计数初值设置计数初值0101 0对计数器对计数器2设置计数初值设置计数初值0101 1设置控制字或给锁存命令设置控制字或给锁存命令0010 0从计数器从计数器0读出计数值读出计数值0010 1从计数器从计数器1读出计数值读出计数值0011 0从计数器从计数器2读出计数值读出计数值4 4、82538253的编程的编程5 5、82538253的初始化及应用的初始化及应用写入方式控制字写入方式控制字写入计数值低字节写入计数值低字节写入计数值高字节写入计数值高字节计数器的初始化顺序计数器的初始化顺序写入方式控制字(计数器写入方式控制字(计数器0)写入方式控制字(计数
20、器写入方式控制字(计数器1)写入方式控制字(计数器写入方式控制字(计数器2)写入计数值低字节(计数器写入计数值低字节(计数器0)写入计数值高字节(计数器写入计数值高字节(计数器0)写入计数值低字节(计数器写入计数值低字节(计数器1)写入计数值高字节(计数器写入计数值高字节(计数器1)写入计数值低字节(计数器写入计数值低字节(计数器2)写入计数值高字节(计数器写入计数值高字节(计数器2)注意:注意:先写方先写方式控制式控制字,再字,再写计数写计数值。值。例例1 1 若计数器若计数器0 0工作在方式工作在方式3 3,十进制计数,初,十进制计数,初值为值为50805080,设,设82538253的地
21、址为的地址为0F8H0F8H0FBH0FBH。初始化步骤:初始化步骤:001111113FH3FH(1 1)确定控制字)确定控制字计数器操作工作方式数制5 5、82538253的初始化及应用的初始化及应用MOV ALMOV AL,3FH 3FH ;通道;通道0 0的控制字的控制字OUT 0FBHOUT 0FBH,AL AL;写入控制字寄存器;写入控制字寄存器MOV ALMOV AL,80H 80H ;写入初值低位;写入初值低位OUT 0F8HOUT 0F8H,AL AL;通道;通道0 0MOV ALMOV AL,50H 50H ;写入初值高位;写入初值高位OUT 0F8HOUT 0F8H,AL
22、 AL;通道;通道0 0(2 2)初始化程序:)初始化程序:5 5、82538253的初始化及应用的初始化及应用MOV AL,36HOUT 43H,ALMOV AL,0OUT 40H,ALOUT 40H,ALMOV AL,54HOUT 43H,ALMOV AL,18OUT 41H,ALMOV AL,0B6HOUT 43H,ALMOV AX,533HOUT 42H,ALMOV AL,AHOUT 42H,AL计数器计数器0双字节读双字节读/写,方式写,方式3,二进制,二进制计数,计数初值为计数,计数初值为0计数器计数器1只写低字节,方式只写低字节,方式2,二,二进制计数,初值为进制计数,初值为18
23、计数器计数器2写双字节,方式写双字节,方式3,二进制,二进制计数,初值为计数,初值为533H 例例2:设定时计数器设定时计数器8253端口地址为端口地址为40H43H,分析下,分析下面初始化程序。面初始化程序。5 5、82538253的初始化及应用的初始化及应用例题例题3 将将8253的三个计数器级联,假设时钟输入为的三个计数器级联,假设时钟输入为2MHz,各,各计数器均取最大的计数初值,计算各计数器输出的定时脉宽,若计数器均取最大的计数初值,计算各计数器输出的定时脉宽,若分别要求得到毫秒、秒和时三种定时脉冲,计数初值各为多少?分别要求得到毫秒、秒和时三种定时脉冲,计数初值各为多少?GATE0
24、GATE1GATE2CLK0OUT0CLK1OUT1CLK2OUT2VCC2MHz毫秒毫秒秒秒时时 解:解:2MHz频率时钟周期为频率时钟周期为0.5微秒,计数器最微秒,计数器最大计数初值为大计数初值为65536(0000H)。)。1、计数器、计数器0定时脉宽:定时脉宽:0.5*65536=32768微秒。微秒。计数器计数器1定时脉宽:定时脉宽:32768*65536=2147.5秒。秒。计数器计数器2定时脉宽:定时脉宽:2147.5*65536=39094.0时。时。2、计数器、计数器0的计数初值:的计数初值:1000微秒微秒/0.5=2000。计数器计数器1的计数初值:的计数初值:1000
25、毫秒毫秒/1=1000。计数器计数器0的计数初值:的计数初值:3600秒秒/1=3600。5 5、82538253的初始化及应用的初始化及应用例题例题4 8253的端口地址为的端口地址为264H267H。分析下列程序段,说明该程。分析下列程序段,说明该程序段的作用。序段的作用。MOV DX,267HMOV AL,36HOUT DX,ALMOV DX,264HMOV AL,0OUT DX,ALOUT DX,ALINT 20H;8253控制寄存器端口地址控制寄存器端口地址;控制字:计数器控制字:计数器0、16位计数初值,先写低字节、位计数初值,先写低字节、;工作方式工作方式3、二进制计数、二进制计
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