《微型计算机原理及应用》课件第6章 (2).ppt

1、第6章常用接口芯片及应用6.1 简单接口6.2 可编程并行接口82556.3 可编程定时器82536.4 可编程串行接口82506.5 键盘接口6.6 打印机接口6.7 显示器接口6.8 光电隔离输入/输出接口6.9 数/模(D/A)变换器接口6.10 模/数(A/D)变换器接口习题第6章常用接口芯片及应用6.1 简简 单单 接接 口口6.1.1 三态门三态门在本书的第2章中，曾描述过由8个三态门构成的芯片74LS244。在那里，244是作为信号驱动器使用的。在第5章的图5.2中，描述过利用三态门作为输入接口的实例。由于单独的三态门没有数据的锁存能力，因此它只能作为输入接口来使用。第6章常用接

2、口芯片及应用6.1.2 锁存器锁存器锁存器具有保持(或锁存)数据的能力，可以用做输出接口。常用的锁存器接口芯片有许多，其中有74LS273，它是由8个D触发器集成在一块芯片中构成的。其引线及真值表如图6.1所示。图6.1 74LS273 8D锁存器引线及真值表在图5.3中，已经利用273作为输出接口，用来控制发光二极管发光。第6章常用接口芯片及应用S CP DX QX 0 1 1 X?X 1 0 0 1 0 图6.1 74LS273 8D锁存器引线及真值表第6章常用接口芯片及应用由于锁存器的输出是二态的，没有第三态(高阻)状态。因此，单独的锁存器只能作为输出接口。锁存器不能单独作为输入接口，因

3、为当它作为输入接口时，必然引起数据总线竞争。第6章常用接口芯片及应用6.1.3 带有三态门输出的锁存器带有三态门输出的锁存器带有三态门输出的锁存器有多种。前面第2章中曾给出8282(74LS373)和8283，它们是用高电平锁存数据。在这里再给读者介绍另一种带有三态门输出的锁存器芯片74LS374，这也是经常使用的芯片，其引线图及真值表如图6.2所示。第6章常用接口芯片及应用DX CP OE QX 1 0 X?X 0 0 1 1 0 Z 图6.2 74LS274的引线及真值表第6章常用接口芯片及应用由于374中既集成了锁存器又集成了三态门，因此它既可以作为输出接口又可以作为输入接口使用。为说明

4、它的应用，现举例如下：假定某外设需要实现最简单的温度控制，外设的引线如图6.3所示，其中温度输出信号D0D7可输出最高为100、最低为0的二进制编码表示的温度值。其控制输入A和B是用数字编码实现对温度的控制，具体控制规则如下：B A 功能 0 0 降 温 1 1 升 温 其他 保 持 第6章常用接口芯片及应用在上述已知条件下，即在已知外设的引线和它的控制特性的情况下，需要做好下面两件事：首先指定接口地址8000H801FH可随意使用，并利用上面提到的接口芯片74LS374，将此外设连接到8088的系统总线上，画出连接图。也就是说，要做的第一件事就是硬件连接。现将外设和它的接口连接电路一并画在图

5、6.3上。第6章常用接口芯片及应用图6.3 74LS374作输入/输出口与外设连接图 第6章常用接口芯片及应用在图6.3中，接口地址译码采用了部分地址译码方式。两片74LS374分别用做输出接口和输入接口，而且各自占用16个接口地址，其中输入接口的地址为8010H801FH，而输出接口的地址为8000H800FH。由于采用部分地址译码，因此可以使用其中任何一个地址，而剩下的地址空着不用。当然，也可以采用全地址译码方式或采用其他译码电路来实现，只是译码电路更复杂一些。第6章常用接口芯片及应用输出接口用于输出控制信号，输入接口用于输入当前的温度。值得注意的是，外设输出的温度值是由内总线上的时钟信号

6、CLK不断地锁存于74LS374内部的。由于CLK的频率足够高，因此可即时将温度数据锁存。要做的第二件事是在硬件连接的基础上编写程序来控制外设工作。若要求保持外设的温度为951，则温度高了降温，温度低了升温。第6章常用接口芯片及应用根据硬件连接图和控制要求，编写程序如下：CONTL：MOV DX，8010H IN AL，DX CMP AL，96 JNC TMDOW CMP AL，95 JC TMPUP MOV DX，8000H MOV AL，01H OUT DX，AL JMP CONTL 第6章常用接口芯片及应用TMDOW：MOV DX，8000H MOV AL，00H OUT DX，AL J

7、MP CONTL TMPUP：MOV DX，8000H MOV AL，03H OUT DX，AL JMP CONTL 第6章常用接口芯片及应用6.2 可编程并行接口可编程并行接口82556.2.1 8255的引线及内部结构的引线及内部结构1外部引线及其功能外部引线及其功能8255的外部引线如图6.4所示。假设想像成将8255从中间分成两半，其左边与系统总线相连接，而其右边则与外设相连接。第6章常用接口芯片及应用它与系统总线相连接的引线有：8条双向数据线D0D7，用以传送命令、数据或8255的状态。为读控制信号线，与其他信号线一起实现对8255的读操作。通常接系统总线的信号(或信号)。RD第6章

8、常用接口芯片及应用图6.4 8255的外部引线第6章常用接口芯片及应用为写控制信号线，与其他信号线一起实现对8255的写操作。通常接系统总线的信号(或信号)。为片选信号线，当它为低电平时才能选中该8255，才能对它进行读写操作。通常由高位地址译码输出接在上，以便将该8255放在接口地址空间的规定地址上。WRWRIOWCSCS第6章常用接口芯片及应用A0、A1为8255的地址选择信号线。8255内部有三个口：A口、B口和C口，还有一个控制寄存器CR。它们各占一个接口地址。A0、A1的不同编码可产生它们的地址，详情见后面8255的寻址。通常将8255的A0、A1与系统总线的A0、A1相连接，它们与

9、一起决定8255的接口地址。RESET为复位输入信号。此端上的高电平可使8255复位。复位后，8255的A口、B口和C口均被定为输入状态。该端低电平使8255正常工作。第6章常用接口芯片及应用PA0PA7为A口的8条输入输出信号线。该口的这8条线是工作于输入、输出还是双向(输入、输出)方式可由软件编程决定。PB0PB7为B口的8条输入输出信号线。利用软件编程可指定这8条线是输入还是输出。PC0PC7这8条线根据其工作方式可作为数据的输入或输出线，也可以用做控制信号的输出或状态信号的输入线，具体情况将在本节后面做介绍。第6章常用接口芯片及应用2内部结构内部结构8255的内部结构框图如图6.5所示

10、。从图6.5中可以看到，左边的信号与系统总线相接，而右边是与外设相连接的3个口。为了控制方便，将8255的3个口分成A、B两组。其中A组包括A口的8条线PA0PA7和C口的高4位PC4PC7；B组包括B口的8条线PB0PB7和C口的低4位PC0PC3。A组和B组的具体工作方式由软件编程规定。第6章常用接口芯片及应用图6.5 8255的内部结构框图 第6章常用接口芯片及应用6.2.2 8255的工作方式的工作方式1工作方式工作方式0工作方式0又称为基本输入输出方式。在此方式下，8255的三个接口(A、B、C口)24条线全部规定为数据的输入输出线。A口的8条线(PA0PA7)、B口的8条线(PB0

11、PB7)、C口的高4位(PC4PC7)和C口的低4位(PC0PC3)可用程序分别规定它们的输入输出方向，即可以分别规定它们哪个作为输入，哪个作为输出。由于A口、B口、C口高4位和C口的低4位共有四部分，可以分别指定它们的输入输出方向，因此它们的输入输出共有16种不同的组合。第6章常用接口芯片及应用在方式0下，A口、B口和C口输出均有锁存能力，即只要向这些输出口写入数据，则数据将一直维持到写入新的数据为止。但在方式0下，这三个口输入全无锁存能力，也就是说外设的数据要一直加在这些接口上，必须保持到被CPU读走。在方式0下，可以对C口实现按位操作。其详细情况后面再予以说明。由于方式0使用十分简单，可

12、满足无条件传送和查询方式传送的需要，因此这种工作方式应用特别广泛。第6章常用接口芯片及应用2工作方式工作方式1工作方式1又称为选通输入输出方式。只有A口和B口能工作在此方式之下，而且还必须使用C口的某些引线来实现数据传送所需要的握手信号和中断请求输出。通常该方式是以中断方式工作的，这并不是说该方式不能进行查询工作，而查询方式用方式0更加方便，不必要用方式1。第6章常用接口芯片及应用在工作方式1下，A口和B口均可分别作为输入接口，也可以作为输出接口，且由软件编程来指定。在此工作方式下，A口和B口的输出、输入均有锁存能力。为了说明问题方便，下面分别以A口、B口均为输出或为输入加以讨论。实际工作时，

13、则可随意指定。1)方式1下A口、B口均为输出当在方式1下，A口和B口均工作在输出状态时，要利用C口的6条线作为控制和状态信号线来实现。其定义如图6.6所示。第6章常用接口芯片及应用图6.6 方式1下A口、B口均为输出的信号定义(a)A口输出；(b)B口输出第6章常用接口芯片及应用为了使A口或B口工作于方式1下，必须利用C口的一些线来实现。如图6.6所示，在方式1下用A口或B口输出时，所用到的C口线是固定不变的，A口使用PC3、PC6和PC7，而B口用PC0、PC1和PC2。C口提供的信号功能如下：(1)为输出缓冲器满信号，低电平有效。利用该信号告诉外设，在规定的口上已由CPU输出一个有效数据，

14、外设可从此接口获取此数据。OBF第6章常用接口芯片及应用(2)为外设响应信号，低电平有效。该信号用来通知接口，外设已将数据接收，并使=1。(3)INTR为中断请求信号，高电平有效。当外设收到一个数据后，由此信号通知CPU，刚才的输出数据已经被接收，可以再输出下一个数据。(4)INTE为中断允许状态。由图6.6可以看到，A口和B口的INTR均受INTE控制。只有当INTE为高电平时，才有可能产生有效的INTR。ACKOBF第6章常用接口芯片及应用A口的INTE A由PC6来控制。用下面提到的C口按位操作可对PC6置位或复位，用以对中断请求INTR A进行控制。同理，B口的INTE B用PC2的按

15、位操作来进行控制。在方式1下，某口的输出过程若利用中断方式进行，则该过程从CPU响应中断开始。进入中断服务程序，CPU向接口写数据，将数据锁存于接口之中。当数据锁存并由信号线输出，8255就去掉INTR信号并使有效。有效的通知外设接收数据。一旦外设将数据接收，就送出一个有效的脉冲，该脉冲使无效(高电平)。同时，产生一图6.7 方式1下的数据输出时序个新的中断请求，请求CPU向外设输出下一个数据。上述过程可用图6.7所示的简单时序图进一步说明。OBFOBFIOWACKOBF第6章常用接口芯片及应用在这里提醒读者注意，当两个口同时为方式1输出时，使用C口的6条线。剩下的两条线还可以用程序指定它们的

16、数据传送方向是输入还是输出，而且也可以以位操作方式对它们进行置位或复位。当一个口工作在方式1时，只用去C口3条线，剩下的5条线也可按照上面所说的方式工作。第6章常用接口芯片及应用图6.7 方式1下的数据输出时序第6章常用接口芯片及应用2)方式1下A口、B口均为输入与方式1下两个口均为输出类似，为实现选通输入，则同样要利用C口的信号线。其定义如图6.8所示。第6章常用接口芯片及应用图6.8 方式1下A口、B口均为输入的信号定义(a)A口输入；(b)B口输入第6章常用接口芯片及应用在两个口均为输入时所用到的控制信号的定义如下：(1)为低电平有效的输入选通信号。它由外设提供，外设利用该信号可将其数据

17、锁存于8255口的输入锁存器中。(2)IBF为高电平有效的输入缓冲器满信号。当它有效时，表示已有一个有效的外设数据锁存于8255口的锁存器中。可用此信号通知外设，它的数据已锁存于接口中，尚未被CPU读走，暂不能向接口输入数据。第6章常用接口芯片及应用(3)INTR为中断请求信号，高电平有效。对于A口、B口可利用位操作命令分别使PC4=1或PC2=1，此时若IBF和均为高电平时，可使INTR有效，向CPU提出中断请求。也就是说，当外设将数据锁存于接口之中，且又允许中断请求发生时，就会产生中断请求。(4)INTE为中断允许状态。见图6.8，在方式1下输入数据时，INTR同样受中断允许状态INTE的

18、控制。A口的INTE A是由PC4控制的，当它为1时允许中断；当它为0时禁止中断。B口的INTE B是由PC2控制的。利用C口的按位操作即可实现这样的控制。第6章常用接口芯片及应用方式1下的数据输入过程如下所述。当外设有数据需要输入时，外设将数据送到8255口上，并利用输出脉冲将数据锁存于8255内部，同时，产生INTR信号并使IBF有效。有效的IBF通知外设，数据产生已锁存而中断请求要求CPU从8255的口上读取数据。CPU响应中断，读取数据后使IBF和INTR变为无效。上述过程可用图6.9的简单时序图进一步说明。STB第6章常用接口芯片及应用图6.9 方式1下的数据输入时序第6章常用接口芯

19、片及应用在方式1下，8255的A口和B口可以均为输入或输出；也可以一个为输入，另一个为输出；还可以一个工作于方式1，而另一个工作于方式0。这种灵活的工作特点是由其可编程的功能来实现的。3工作方式工作方式2工作方式2又称为双向输入输出方式，这种工作方式只有8255的A口才有。在A口工作于双向输入输出方式时，要利用C口的5条线才能实现。此时，B口只能工作在方式0或方式1，而C口剩下的3条线可作为输入输出线使用或用做B口方式1之下的控制线。A口工作于方式2之下时，各信号的定义如图6.10所示。图中未画B口和C口的其他引线。第6章常用接口芯片及应用图6.10 方式2下的信号定义第6章常用接口芯片及应用

20、当A口工作在方式2时，其控制信号、及INTR与前面的叙述是一样的，所不同的主要是：(1)因为在方式2之下，A口既作为输出又作为输入，所以只有当有效时，才能打开A口输出数据三态门，使数据由PA0PA7输出；当无效时，A口的输出数据三态门呈高阻状态。OBFACKSTB第6章常用接口芯片及应用(2)工作在此方式时，A口输入、输出均具备锁存数据的能力。CPU写A口时，数据锁存于A口，外设的脉冲可将输入数据锁存于A口。(3)在此方式下，A口的输入或输出均可产生中断。中断信号的输出同时还受到中断允许状态INTE1和INTE2的控制。INTE1和INTE2的状态分别利用PC6和PC4按位操作来指定。当它们置

21、位时，允许中断；而当它们复位时，禁止中断。STB第6章常用接口芯片及应用A口方式2的工作过程简述如下。A口工作在方式2时，可以认为A口是工作在前面所描述的方式1的输入和输出相结合而分时工作，其工作过程和方式1的输入和输出过程十分相似。在方式2之下，A口的PA0PA7这8条数据线既要向外设输出数据，又要从外设输入数据。因此，PA0PA7是双向工作的。这就必须仔细进行控制，以防止总线竞争发生。A口工作在方式2下的时序图如图6.11所示。第6章常用接口芯片及应用图6.11 方式2下的工作时序第6章常用接口芯片及应用在图6.11中，输入或输出的顺序是任意的。但应发生在有效之前，也就是先有CPU向A口写

22、数据，再有外设利用从A口取数据。同样，应发生在之前，以保证外设先利用将数据锁存于A口之内，再由CPU从A口读(有效)取数据。一旦数据由锁存，外设即可撤消其输入数据，以便保证PA0PA7的双向数据传送的实现。IOWACKACKSTBIORIORSTBSTB第6章常用接口芯片及应用6.2.3 控制字及状态字控制字及状态字 前面已经叙述了可编程并行接口8255的工作方式。可以看到，8255有很强的功能，能够工作在各种工作方式下，在应用过程中，可以利用软件编程来指定8255的工作方式。也就是说，只要将不同的控制字装入芯片中的控制寄存器，即可确定8255的工作方式。第6章常用接口芯片及应用1控制字控制字

23、8255的控制字由8位二进制数构成，各位的控制功能如图6.12所示。当控制字bit7=1时，控制字的bit6bit3这4位用来控制A组，即A口的8位和C口的高4位，而控制字的低3位bit2bit0用来控制B组，包括B口的8位和C口的低4位。当控制字的bit7=0时，指定该控制字仅对C口进行位操作按位置位或复位操作。对C口按位置/复位操作的控制字格式如图6.13所示。如前所叙，在必要时，可利用C口的按位置/复位控制字来使C口的某一位输出0或1。第6章常用接口芯片及应用图6.12 8255的控制字格式第6章常用接口芯片及应用图6.13 C口的按位操作控制字第6章常用接口芯片及应用2状态字状态字当8

24、255的A口、B口工作在方式1或A口工作在方式2时，通过读C口的状态，可以检测A口和B口的状态。当8255的A口和B口均工作在方式1的输入时，由C口读的8位数据各位的意义如图6.14所示。当8255的A口和B口均工作在方式1的输出时，由C口读出的状态字各位的意义如图6.15所示。当8255的A口工作于方式2时，由C口读入的状态字如图6.16所示。第6章常用接口芯片及应用图6.14 A、B口均为方式1输入时的状态字 第6章常用接口芯片及应用 图6.15 A、B口均为方式1输出时的状态字 第6章常用接口芯片及应用图6.16中状态字的D0D2由B口的工作方式来决定。当为方式1输入时，其定义同图6.1

25、4的D0D2。当工作在方式1输出时，与图6.15所定义的D0D2相同。另外需要说明的是，图6.14和图 6.15分别表示在方式1之下，A口、B口同为输入或同为输出的情况。若在此方式下，A口、B口各为输入或输出时，状态字为上述两状态字的组合。第6章常用接口芯片及应用图6.16 A口工作在方式2输入时的状态字第6章常用接口芯片及应用6.2.4 8255的寻址及连接的寻址及连接8255占外设编址的4个地址，即A口、B口、C口和控制寄存器各占一个外设接口地址。对同一个地址分别可以进行读写操作。例如，读A口可将A口的数据读出；写A口可将CPU的数据写入A口并输出。利用8255的片选信号、A0、A1以及读

26、写信号，即可方便地对8255进行寻址。这些信号的功能如表6.1所示。第6章常用接口芯片及应用表表6.1 8255的寻址的寻址CS A1 A0 IOR IOW 操作 0 0 0 0 1 读 A 口 0 0 1 0 1 读 B 口 0 1 0 0 1 读 C 口 0 0 0 1 0 写 A 口 0 0 1 1 0 写 B 口 0 1 0 1 0 写 C 口 0 1 1 1 0 写控制寄存器 1 1 1 D0D7三态 第6章常用接口芯片及应用根据这种寻址结构，可以方便地将8255连接到系统总线上，如图6.17所示。由图6.17可见，8255与8088的总线连接是比较容易的。只是图中为了简化起见，未画

27、出AEN的形成。这里可以认为只要CPU正常地执行指令，AEN就为低电平。这样，可以看到在图6.17中，8255是由A9A0这10条地址线来决定其地址的，它所占的地址为380H383H。第6章常用接口芯片及应用图6.17 8255的一种连接第6章常用接口芯片及应用6.2.5 初始化及应用初始化及应用由于8255有多种工作方式，在使用它实现某种功能前，必须对它进行初始化。同时，也需要利用初始化程序使外设处于准备就绪状态。8255的初始化就包括这两部分工作，即将控制字写入控制寄存器(CR)，指定工作方式和数据传送方向；再就是输出相应的控制信号使外设准备就绪。在这里，仍以前面图5.5(a)中所示的外设

28、打印机为例，说明8255的初始化及应用。首先将打印机经8255连接到8086系统总线上，连接图如图6.18所示。第6章常用接口芯片及应用图6.18 利用8255构成打印机接口第6章常用接口芯片及应用从图6.18中可以看到，8255占4个偶数接口地址：8000H8006H。在这里仍以查询方式实现打印机的打印。图5.5(a)中的打印机响应信号仍不使用(留待后面再用)。对于8255在图6.18中的应用，其初始化程序可如下编写：ACKINI55：MOV DX，8006H MOV AL，10001000B OUT DX，AL MOV AL，00000001B OUT DX，AL ；使 PC0输出为 1

29、第6章常用接口芯片及应用初始化8255工作在方式0，A口8条线、B口8条线和C口的低4条线(PC0PC3)均规定为输出；C口的高4条线(PC4PC7)定义为输入。而且，利用C口的按位操作将PC0输出高电平。编写打印程序如下：PRINTER：PROC FAR PUSH DS PUSH AX PUSH BX PUSH DX MOV DX，SEG DATAP MOV DS，DX MOV BX，OFFSET DATAP 第6章常用接口芯片及应用GOON：MOV DX，8004H WAIT：IN AL，DX AND AL，80H JNZ WAIT MOV DX，8000H MOV AL，BX MOV A

30、H，AL OUT DX，AL MOV DX，8004H MOV AL，00H 第6章常用接口芯片及应用 OUT DX，AL MOV AL，01H OUT DX，AL INC BX CMP AH，0AH JNE GOON POP DX POP BX POP AX POP DS RET PRINTER ENDP 第6章常用接口芯片及应用当主程序将要打印的一行字符准备好，这一行字符放在数据段，偏移地址由DATAP开始的顺序单元中。一行字符由0AH结束。每当一行字符准备好，便可以调用上面的打印子程序，利用此程序打印这一行字符。第6章常用接口芯片及应用6.3 可编程定时器可编程定时器82536.3.1

31、8253的引线功能及内部结构的引线功能及内部结构18253的引线及其功能的引线及其功能8253的外部引线如图6.19所示。可以形象地将8253分成图6.19所示的左右两半，左侧与系统总线连接，而右侧则是3个可编程定时/计数器，即3个功能完全一样的定时/计数器。每个定时/计数器都有3条引线，其中CLK为外部计数时钟输入，每一个时钟周期可以对定时/计数器内部的16位计数器减1；OUT为定时/计数器的输出信号，不同的工作方式输出不同的波形，详见下面工作方式；门控信号GATE用以控制定时/计数器的工作，详见下面工作方式的描述。第6章常用接口芯片及应用图6.19 8253的引线第6章常用接口芯片及应用引

32、线A0、A1为8253内部计数器和控制寄存器的编码选择信号，其功能如下：A1 A0 0 0 可选择计数器 0 0 1 可选择计数器 1 1 0 可选择计数器 2 1 1 可选择控制寄存器 第6章常用接口芯片及应用为片选信号，当其有效(低电平)时，选中该8253，实现对它的读写操作。为读控制信号，低电平有效。为写控制信号，低电平有效。上述信号A0、A1和、共同实现8253的寻址及读写。详情下面再仔细说明。8253芯片的双向数据总线D0D7，用于传送控制字和计数器的计数值。RDCSWRCSRDWR第6章常用接口芯片及应用28253的内部结构的内部结构8253的内部结构框图如图6.20所示。第6章常

33、用接口芯片及应用图6.20 8253的内部结构框图第6章常用接口芯片及应用6.3.2 8253的工作方式的工作方式从内部结构图6.20可以看到，可编程定时器8253的内部有3个相同的16位计数器。它们都能够实现以下6种工作方式。1方式方式0(计数结束产生中断计数结束产生中断)在方式0下，GATE必须为1，计数器在外部时钟作用下，每个时钟周期计数器减1。当GATE=0时，计数停止。第6章常用接口芯片及应用当GATE=1，写入控制字和计数值后，需要一个CLK脉冲周期才将计数初值传送到计数器减1部件。而OUT是在写入控制字和计数值后就变低，直到计数减到0才变高。因此，OUT的负脉冲宽度应为计数值加1

34、个时钟周期。例如，若计数值为100，写入后OUT变低，此低电平持续时间为101个时钟周期。方式0下，每写一次计数值，可获得一个负脉冲。若想再产生负脉冲，就再写一次计数值。OUT总是在写入计数值时变低，在计数值加1个时钟周期后变高。第6章常用接口芯片及应用如果在计数过程中写入新的计数值，则写第一个字节时停止计数，写入第二个字节的下一个时钟周期开始按新的计数值重新计数。若在GATE=0时写入计数值N，计数器不工作。当GATE变为高电平时，计数开始，并且OUT输出端经计数值N个时钟周期(不是N+1)变为高电平。在方式0下，常利用OUT的上升沿作为中断请求信号。第6章常用接口芯片及应用2方式方式1(可

35、编程单稳可编程单稳)在此方式下，写入控制字和计数值后，计数开始是以GATE的上升沿启动。同时，OUT输出低电平，此低电平一直维持到计数器减到0。这样一来，就可以从OUT输出一个负脉冲，该脉冲由GATE上升沿开始，负脉冲的宽度为计数值个时钟脉冲周期。若想再次获得同样宽度的负脉冲，只要用GATE上升沿再触发一次即可。可见，此种方式下，装入计数值后可多次触发。第6章常用接口芯片及应用如果在形成单个负脉冲的计数过程中改变计数值，则不会影响正在进行的计数。新的计数值只有在前面的负脉冲形成后，又出现GATE上升沿时才起作用。但是，若在形成单个负脉冲的计数过程中又出现新的GATE上升沿，则当前计数停止时，后

36、面的计数以原初始的计数值开始工作。这时的负脉冲宽度将包括前面未计数完的部分和全部原始计数值两部分，使负脉冲加宽。第6章常用接口芯片及应用3方式方式2(频率发生器频率发生器)在该方式下，计数器装入初值。开始工作后，计数器的输出OUT将连续输出一个时钟周期宽的负脉冲。两个负脉冲之间的时钟周期数就是计数器装入的计数初值。这样一来，就可以利用不同的计数值达到对时钟脉冲的分频，而分频输出就是OUT输出。在这种方式下，门控信号GATE用作控制信号。当GATE为低电平时，强迫OUT输出高电平。当GATE为高时，分频继续进行。第6章常用接口芯片及应用在此方式下，计数周期数应包括负脉冲所占的那一个时钟周期。也就

37、是说，计数减到1时开始送出负脉冲。在计数过程中，若改变计数值，则不影响当前的计数过程，而在下一次计数分频时，采用新的计数值。第6章常用接口芯片及应用4方式方式3(方波发生器方波发生器)在这种方式下，可以从OUT得到对称的方波输出。当装入的计数值N为偶数时，则前N/2计数过程中，OUT为高；后N/2计数过程中，OUT为低，如此这般一直进行下去。若N为奇数，则(N+1)/2计数过程中，OUT保持高电平；而(N-1)/2计数期间，OUT为低电平。在此方式下，GATE信号为低电平时，强迫OUT输出高电平；当GATE为高电平时，OUT输出对称方波。在产生方波过程中，若装入新的计数值，则方波的下一个电平将

38、反映新计数值所规定的方波宽度。第6章常用接口芯片及应用5方式方式4(软件触发选通软件触发选通)该方式与方式0有类似的地方，即写入计数值后，要用一个时钟周期将计数值传送到计数器的减1部件，然后计数开始，每个时钟周期减1。当计数减到0时，由OUT输出一个时钟周期宽度的负脉冲。若写入的计数值为N，在计数值写入后经过N+1个时钟周期才有负脉冲出现。第6章常用接口芯片及应用在此方式下，每写入一次计数值只得到一个负脉冲。此方式同样受GATE信号控制。只有当GATE为高电平时，计数才进行；当GATE为低电平时，禁止计数。若在计数过程中装入新的计数值，计数器从下一时钟周期开始以新的计数值进行计数。第6章常用接

39、口芯片及应用6方式方式5(硬件触发选通硬件触发选通)设置此方式后，OUT输出为高电平。GATE的上升沿使计数开始，当计数结束时由输出端OUT送出一个宽度为一个时钟周期的负脉冲。在此方式下，GATE电平的高低不影响计数，计数由GATE的上升沿启动。若在计数结束前，又出现GATE上升沿，则计数从头开始。第6章常用接口芯片及应用可见，若写入计数值为N，则GATE上升沿后N个时钟周期结束时，OUT会输出一个时钟周期宽度的负脉冲。同样，可用GATE上升沿多次触发计数器产生负脉冲。从8253的6种工作方式中可以看到，门控信号GATE十分重要，而且对不同的工作方式，其作用也不一样。现将各种方式下GATE的作

40、用列于表6.2中。第6章常用接口芯片及应用表表6.2 GATE信号功能表信号功能表GATE 低电平或变到低电平 上升沿 高电平 方式 0 禁止计数 不影响 允许计数 方式 1 不影响 启动计数 不影响 方式 2 禁止计数并置 OUT 为高 初始化计数 允许计数 方式 3 同方式 2 同方式 2 同方式 2 方式 4 禁止计数 不影响 允许计数 方式 5 不影响 启动计数 不影响 第6章常用接口芯片及应用6.3.3 8253的控制字的控制字8253的控制字格式如图6.21所示。8253的控制字在初始化时要写入控制寄存器。而8253的控制寄存器只分配一个接口地址，但是每个计数器都必须有自己的控制字

41、。为了加以区别，就利用控制字的最高两位(D7D6)的编码来指定在该地址上的控制字是哪个计数器的控制字。这样就不会发生混乱了。第6章常用接口芯片及应用图6.21 8253的控制字格式第6章常用接口芯片及应用8253的控制字D0用来定义用户所使用的计数值是二进制数还是BCD数。因为每个计数器都是16位(二进制)计数器，所以允许用户使用的二进制数为0000HFFFFH，十进制数为00009999。由于计数器做减1操作，所以当初始计数值为0000时，对应最大计数值。8253的控制字中，RL1RL0为00时的作用将在下面说明。控制字其他各位的功能一目了然，此处不再说明。8253的每个计数器都有自己的一个

42、16位的计数值寄存器，存放16位的计数值。由于其使用简单，此处不做说明。第6章常用接口芯片及应用6.3.4 8253的寻址及连接的寻址及连接1寻址寻址8253占用4个接口地址，地址由、A0、A1来确定。同时，再配合、控制信号，可以实现对8253的各种读写操作。上述信号的组合功能由表 6.3来说明。第6章常用接口芯片及应用表表6.3 各寻址信号的组合功能各寻址信号的组合功能CS A1 A0 RD WR 功 能 0 0 0 1 0 写计数器 0 0 0 1 1 0 写计数器 1 0 1 0 1 0 写计数器 2 0 1 1 1 0 写方式控制字 0 0 0 0 1 读计数器 0 0 0 1 0 1

43、 读计数器 1 0 1 0 0 1 读计数器 2 0 1 1 0 1 无效 第6章常用接口芯片及应用从表6.3可以看到，对8253的控制字或任一计数器均可以用它们各自的地址进行写操作。只是要注意，应根据相应控制字中RL1和RL0的编码，向某一计数器写入计数值。当其编码是11时，一定要装入两个字节的计数值，且先写入低字节再写入高字节。若此时只写了一个字节，就去写其他计数器或控制字，则写入的字节将被解释为计数值的高字节，从而产生错误。第6章常用接口芯片及应用当对8253的计数器进行读操作时，可以读出计数值，具体实现方法有如下两种：(1)先使计数器停止计数，再读计数值。先写入控制字，规定好RL1和R

44、L0的状态也就是规定读一个字节还是读两个字节。若其编码为11，则一定读两次，先读出计数值低8位，再读出高8位。若读一次同样会出错。为了使计数器停止计数，可用GATE门控信号或自己设计的逻辑电路使计数时钟停止工作。第6章常用接口芯片及应用(2)在计数过程中读计数值。这时读出当前的计数值并不影响计数器工作。为做到这一点，首先写入8253一个特定的控制字：SC1SC200。这是控制字的一种形式。其中SC1和SC0与图 6.21的定义一样。后面两位刚好定义RL1和RL0为00。将此控制字写入8253后，就可将选中的计数器的当前计数值锁存到一个暂存器中，然后，利用读计数器操作两条输入指令即可把16位计数

45、值读出。第6章常用接口芯片及应用2连接连接为了用好8253，读者必须能熟练地将它连接到系统总线上。图 6.22就是8253与8088系统总线连接的例子。在图6.22中，主要解决了8253与8088总线的连接。通过译码器，使8253占FF04HFF07H四个接口地址。假如在连接中采用了部分地址译码方式，使A0不参加译码，则8253的每一个计数器和控制寄存器可分别占用两个接口地址。第6章常用接口芯片及应用图6.22 8253与8088系统总线的连接图第6章常用接口芯片及应用6.3.5 初始化及应用初始化及应用与任何可编程接口芯片一样，由于8253有多种功能，因此在使用它之前必须进行初始化。初始化程

46、序通常放在加电复位后进行，也可放在用户程序的开始。8253的初始化可以灵活地进行，通常可采用下述初始化顺序的任一种：1逐个计数器分别初始化逐个计数器分别初始化对某一计数器先写入控制字，再写入计数值，如图6.23所示。初始化完一个计数器后，用同样的顺序初始化下一个计数器，直至要初始化的计数器全部初始化完为止。第6章常用接口芯片及应用图6.23 一个计数器初始化顺序第6章常用接口芯片及应用在初始化过程中，先初始化哪一个计数器无关紧要，重要的是对每一个计数器的初始化顺序不能错，必须按图6.23所示的顺序进行。2各计数器统一初始化各计数器统一初始化先将计数器的控制字写入各计数器，再将各计数器的计数值写

47、入各计数器。其顺序如图6.24所示。从图6.24可以看到，先写控制字后写计数值，这一顺序不能错。但在写控制字或写计数值时，先写哪个计数器则无关紧要。为了说明8253的初始化及其应用，以图6.25为例，说明如何利用8255获得所需要的定时波形。第6章常用接口芯片及应用图6.24 各计数器统一初始化顺序 第6章常用接口芯片及应用 图6.25 8253的应用举例连接图第6章常用接口芯片及应用由图6.25可以看到，8253的接口地址为D0D0HD0D3H。外部计数时钟频率为2 MHz。该例是利用8253的三个计数器输出OUT，分别产生周期为100 s的对称方波、周期为1 s的负窄脉冲和周期为10 s的

48、对称方波。为达到此目的，采用如图6.25所示的连接，用上一级的OUT输出兼做下一级的计数时钟。第6章常用接口芯片及应用与图6.25相对应的8253的初始化程序如下：INT153：MOV DX,0D0D3H MOV AL,00110110B OUT DX,AL ；计数器 0 方式字 MOV AL，200 MOV DX，0D0D0H OUT DX，AL MOV AL，0 OUT DX，AL ；计数器 0 计数值 MOV DX，0D0D3H 第6章常用接口芯片及应用 MOV AL，01110100B OUT DX，AL ；计数器 1 方式字 MOV DX，0D0D1H MOV AX，10000 OU

49、T DX，AL MOV AL，AH OUT DX，AL ；计数器 1 计数值 第6章常用接口芯片及应用 MOV DX，0D0D3H MOV AL，10110110B ；计数器 2 方式字 OUT DX，AL MOV DX，0D0D2H MOV AL，10 OUT DX，AL MOV AL，0 OUT DX，AL ；计数器 2 计数值 第6章常用接口芯片及应用6.4 可编程串行接口可编程串行接口82506.4.1 概述概述在串行通信中，经常采用两种最基本的通信方式，一种是同步通信，另一种是异步通信。第6章常用接口芯片及应用1同步通信同步通信所谓同步通信，是指在约定的波特率(每秒钟传送的位数)下，

50、发送端和接收端的频率保持严格的一致(同步)。因为发送和接收的每一位数据均保持同步，故传送信息的位数几乎不受限制，通常一次通信传送的数据有几十到几百字节。这种通信的发送器和接收器比较复杂，成本也较高。同步通信的数据格式有许多种，图6.26所示为常见的几种。第6章常用接口芯片及应用图6.26 常见的几种同步通信数据格式(a)单同步格式；(b)双同步格式；(c)SDLC格式；(d)外同步格式；(e)HDLC格式第6章常用接口芯片及应用在图6.26中，除数据场的字节数不受限制外，其他均为8位。其中图(a)为单同步格式，传送一帧数据仅使用一个同步字，当接收端收到检测出一个完整同步字后，就连续接收数据。一