8253定时器(微机原理)1
微机原理 可编程计数器定时器8253及应用
第八章 可编程计数器/定时器8253及应用 8-1 8253工作原理
一、8253的内部结构与引脚信号 二、8253的初始化编程
三、8253的工作方式
四、8253与系统的连接
8-2 8253的应用举例
一、8253定时功能举例 二、8253计数功能举例
1
第八章
定时/计数技术概述
计算机中常用到定时功能，如：动态RAM刷新、
第八章
二、8253的初始化编程
8253的初始化编程按顺序分两步完成：
1、写入控制字
2、写入计数初值
初始化编程的几点说明： 对3个计数通道的初始化编程没有先后顺序
若是16位数，必须用两条OUT指令来完成，且先送低8
位数据，后送高8位数据。 若计数初值为0时，要分成两次写入。0在二进制计数
18
第八章
8253方式3
4、方式3——方波发生器
时序图
计数初值为偶数时的波形
CW=16H WR CR=4 CLK GATE LSB=4
OUT
CRCE 4
CRCE 2
19
CRCE
2 4
CRCE 2 4
CRCE 2 4
4
第八章
8253方式3 计数初值为奇数时的波形
CW=16H WR
LSB=5 CR=5
CLK GATE
OUT CRCE 5 4 CRCE 2 5 CRCE CRCE 4 2 5
2
5
20
第八章
8253方式4
5、方式4——软件触发选通
时序图
CW=18H WR
LSB=2 CR=2
LSB=2 CR=2
CLK GATE OUT CRCE 2 1 CRCE 0 2 1 0 0
【微机原理】8253
11、设8253的地址为40～43H ，CLK 输入频率为2.19MHz 。
编写一个程序，使8253芯片通道2工作在方式2，产生1KHz 的定时触发信号。
请给出有关参数的计算过程。
★计数初值（Tc ）与输入时钟频率（fCLK ）及输出波形频率（fOUT ）之间的关系为： Tc= fCLK / fOUT★时间常数=2.19M/1K=2190 。
★根据题目要求，工作方式控制字应为10110100=0B4H 。
通道2的地址为42H 。
参考程序：MOV AL ，0B4HOUT 43H ，AL ；8253初始化MOV AX ，2190OUT 42H ，AL ；输出时间常数MOV AL ，AHOUT 42H ，ALHLT2、设8253的地址为60～63H ，CLK 输入频率为1.19MHz 。
编写一个程序，使8253芯片通道2工作在方式3，产生600Hz的方波信号。
请给出有关参数的计算过程。
★时间常数=1.19M/600=1983 。
根据题目要求，工作方式控制字应为10110110=0B6H。
通道2的地址为62H。
★参考程序：MOV AL，0B6HOUT 63H，AL ；8253初始化MOV AX，1983OUT 62H，AL ；输出时间常数MOV AL，AHOUT 62H，ALHLT3．若8253A中GATE1为高，CLK1的输入是1000Hz的连续输入脉冲，问：⑴要求设置计数初值后，计数器开始计数，当计数为0时，OUT1输出一个输入脉冲周期的负脉冲，此计数器的工作方式是什么方式？⑵若要求每1秒钟输出一个信号，计数初值应为多少？⑶此OUT1信号是否可以作为CPU的中断请求信号？①计数器1的工作方式为方式4②Tc=f CLK/f OUT=1000③此OUT1 信号不能作为CPU 的中断请求信号。
4．某微机系统中8253A占用地址为100H~103H。
初始化程序如下：2MOV DX，103HMOV AL，16HOUT DX，ALSUB DX，3OUT DX，AL试问⑴此段程序是给8253的哪一个计数器初始化？安排工作在哪种工作方式？⑵若该计数器的输入脉冲的频率为1MHZ，则其输出脉冲的频率为多少？⑴此段程序是给8253计数器0初始化，工作在工作方式3⑵45.45KHZ5、某微机系统中8253A中的端口地址为40H～43H。
《微机原理与接口技术》第九章8253
二、8253的内部结构
数据总线 缓冲器 读／写控 制电路 计数通道
通道控制 寄存器
三、 8253的管脚分配
控制线
数据线 通道选择
通道管脚
四、 8253的编程
8253只有一个控制字，8253的一个方式 控制字只决定一个计数通道的工作模式。 8253 的控制字格式如图所示。共分为 4 部 分，通道选择、计数器读 / 写方式、工作 方式和计数码的选择。
第9章 可编程接口芯片
可编程接口概术 可编程定时／计数器接口芯片8253
可编程接口概术
一个简单的具有输入功能和输出功能的 可编程接口电路如下图，它包括一个输入接口， 其组成主要是八位的三态门；一个输出接口， 其组成主要是八位的锁存器；另外还有八位的 多路转换开关及控制这个开关的寄存器FF。
9. 1 可编程定时／计数器接口芯片8253 一、功能
定时和脉冲信号的处理与接口是完全有别于 并行信号的，其特点是信号形式简单但需要连 续检测，下面介绍的INTEL8253可编程定时／ 计数器就是可以实现所要求这方面功能。8253 内部有3个独立的16位定时／计数器通道。计 数器可按照二进制或十进制计数，计数和定时 范围可在1—65535之间改变，每个通道有6种 工作方式，计数频率可高达2MHz以上。
4、方式3——方波发生器 方式2虽然可以作分频电路，但其输出 是窄脉冲，如果是方波，就只有选方式3
5、方式4——软件触发方式 方式4在工作过程中有以下特点：
a、 门控信号GATE为高电平，计数器开始减 1计数，OUT维持高电平； b、 当计数器减到0，输出端OUT变低，再经 过一个 CLK 输入时钟周期， OUT 输出又变 高。
解：1、电路。 需要两个通道，一个作为计数，选用通道0。另一 个产生1KHz信号，选用通道1。工作原理如下，传感 器电路把物理事件转换为脉冲信号输入到通道0计数， 当记录10000个事件后，通道0计数器溢出，GATE端输 出高电平，这时通道1开始工作，产生1KHz信号推动喇 叭发音。
微机原理8253
OUT
1、 结构
8位双向三态。用于与CPU交换信息。 • 初始化时，CPU向其写入命令字等， 计数值； • CPU读取计数值。
计数器/ 数据总线 缓冲器
接收来自系统总线 的控制信号，以产 生控制整个芯片工 作的控制信号 计数器 0号 定时器通 道。 由16位的 可预置值 的减法计
读/ 写 逻辑
计数器 1号
数器构成。
初始化时，由CPU 写入控制字以决定 某通道的工作方式。
控制字 寄存器
计数器 2号
端口选择
8253有3个独立的计数器（计数通道），其内部结构完全 相同，如图3.3所示。 图3.3表示计数器由16位计数初值寄存器、减1计数器和当 前计数值锁存器组成。
8253无论作定时器用，还是作计数器用，其内部操 作完全相同，区别只在于前者是由计数脉冲（间隔不一 定相同）进行减1计数，而后者是由周期一定的时钟脉 冲作减1计数。作计数器用时，要求计数的次数可直接 作为计数初值预值到减1计数器；作定时器用时，计数 初值即定时系数应根据要求定时的时间和时钟脉冲周期 进行如下换算才能得到： 定时系数=要求定时的时间/时钟脉冲周期 计数初值与输入时钟（CLK）频率及输出波形（OUT） 频率之间的关系为 Ci＝ CLK／OUT 或 TC=CLK／OUT 利用关系式，可以计算出当给定CLK频率，要求所输出 的波形的频率为某值时的计数初值。
一、基本概念
一、定时/计数 在计算机系统、工业控制领域、乃至日常生活中，都存在定时、计 时和计数问题，尤其是计算机系统中的定时技术特别重要。 1.定时 定时和计时是最常见和最普遍的问题，一天24小时的许晓称为日时 钟。 2.计数 计数使用得更多。 3.定时与计数的关系 计时的本质就是计数，只不过这里的“数”的单位是时间单位。
8253可编程定时计数器应用实验
8253可编程定时计数器应用实验一、实验要求：按照电路图连接好电路，利用8253定时计数器0产生500Hz，250Hz，125Hz 的方波信号，显示在示波器上；然后用8253定时计数器1制作一个频率计以检测4060和定时计数器0输出方波的频率。
二、实验目的：1、了解如何利用计数器（以4060为例）制作分频器2、熟悉8253在系统中的典型接法。
3、掌握8253的工作方式及应用编程。
三、实验电路及连线：输入时钟产生模块YQNQLQJQIQHQGQFQEQD图1，分频器4060就是一个纯粹的计数器，当作分频用，QD-DN就是对输入频率的4分频-8192分频，直接接到8253相应的定时器计数器时钟输入端口即可8253接口模块X图2，定时器计数器8位数据线和单片机的P0口相连；片选信号CS和P1.0相连；WR/RD分别和单片机相应的WR/RD相连；A0，A1分别和单片机的P3.4、P3.5相连；CLK0直接和4060的QD时钟输出相连；OUT0接示波器和CLK1。
四、实验说明：8253是一款拥有3个完全相同的16位定时器计数器的定时器计数器芯片，三个通道完全独立，其引脚功能为D0-D7：8位数据双向I/O口WR/RD：写/读信号，低电平有效CS：片选信号，低电平有效GATE0-2：三个定时器计数器的门信号CLK0-2：三个定时器计数器的时钟输入信号OUT0-2：三个定时器计数器的输出信号A0，A1：定时器计数器读写地址选择，00 定时器计数器0；01定时器计数器1；10 定时器计数器2；11 控制寄存器定时器计数器采用倒计数，即每输入一个时钟脉冲自减1，当计数寄存器减为0时OUT输出一个脉冲信号，但输出受工作方式和GATE引脚控制。
定时时间=时钟脉冲周期×预置的计数初值8253的定时器计数器有6种工作模式，具体工作模式由状态寄存器决定，如下SC1，SC0：计数器选择 00：选择计数器001：选择计数器110：选择计数器2RW1，RW0：读/写指示 00：计数器锁存命令01：只读/写低 8位10：只读/写高 8位11：先读/写低8位，再读/写高 8位M2，M1，M0：定时器计数器工作方式选择:000-101,方式0-5BCD：计数寄存器数制选择，1：BCD码；0：二进制码8253每个定时器计数器都有6种工作方式，具体如下所述方式0：计数结果中断方式8253工作于方式0时，在写入初始值n后，GATE为高电平时开始计数，OUT 为输出低电平，直到计数器为0，OUT变为高电平直到下次计数开始再变为低电平。
微机原理课后练习答案
1思考与练习题一、选择题1. 计算机硬件中最核心的部件是（）。
CA. 运算器B.主存储器 D. 输入/输出设备2. 微机的性能主要取决于（）。
A（B ――计算机数据处理能力的一个重要指标）B. 主存储器C.硬盘D.显示器3. 计算机中带符号数的表示通常采用（）。
CA.原码B.反码C.补码码4. 采用补码表示的8位二进制数真值范围是（）。
C〜+127 27 〜+128 C.-128 〜+ 127 〜+1285. 大写字母“ B”的ASCII码是（）。
B6. 某数在计算机中用压缩BCD码表示为，其真值为（）。
C二、填空题1. 微处理器是指_CPU ;微型计算机以_ CPU为核心，配置_内存和I/O接口_构成；其特点是_（1）功能强（2）可靠性高（3）价格低（4）适应性强（5）体积小（6）维护方便_。
P8 P52. 主存容量是指_RAM和ROM、和_ ;它是衡量微型计算机_计算机数据处理_能力的一个重要指标；构成主存的器件通常采用_DRAM和PROM半导体器件_。
P5 P93. 系统总线是_CPU与其他部件之间传送数据、地址和控制信息__的公共通道；根据传送内容的不同可分成数据、地址、控制_3种总线。
P94. 计算机中的数据可分为数值型和非数值型两类，前者的作用是表示数值大小，进行算术运算等处理操作_;后者的作用是_表示字符编码，在计算机中描述某种特定的信息_。
P12 5. 机器数是指_数及其符号在机器中加以表示的数值化_;机器数的表示应考虑_机器数的范围、机器数的符号、机器数中小数点位置3个因素。
P15 P16码可以表示_128_种字符，其中起控制作用的称为_功能码_ ;供书写程序和描述命令使用的称为_信息码_。
P18 P19三、判断题1.计算机中带符号数采用补码表示的目的是为了简化机器数的运算。
()V2.计算机中数据的表示范围不受计算机字长的限制。
()X3.计算机地址总线的宽度决定了内存容量的大小。
微机原理,第九章(2)8253定时器—计数器应用设计
…
=0
…
CS
§ 9.4 8253的总线接口方法
3. 与IBM PC机的连接
CPU接口 D7 外设接口 D7 RD WR A1 A0
=0
~ D0
IOR IOW A2 A1 AEN A15
~ D0
CLK0 GATE0 OUT0
IBM PC机 系统 总线
Intel 8253
CLK1 GATE1 OUT1
译码 电路
A3 A0
CS
CLK2 GATE2 OUT2
…
=0
xtwang@
…
8253应用举例
xtwang@
§ 9.4 8253的总线接口方法
EG1. 8088最大系统下，8253的地址范围为340H~343H。输 入时钟频率为2M赫兹，实现输出频率为1Hz的方波。画连接图，写 初始化程序和时常数赋值程序。
~ D0
8086 CPU 最小 方式 系统 总线
CLK0 GATE0 OUT0
M/IO A15
=0
A3 A0
译码 电路
CS
CLK2 GATE2 OUT2
图 8086最小方式系统总线与8253的连接框图 xtwang@
…
=0
…
§ 9.4 8253的总线接口方法
2.8086最大工作方式下的8253连接
计数器1： 工作方式2，时常数1012 计数器2： 工作方式1，时常数1000
时常数=1012，工作方式2 输出信号周期：1.102s
产生信号
CLK2 GATE2 CS OUT2
时常数=1000，工作方式1 减1计数，在1000第个周期电平变高，在第1012个周期， 由GATE上升沿触发，电平变低，开始下一轮计数
微机原理与接口技术9章8253
定时器/计数器
• 主要内容
– 定时与计数 – 可编程定时器/计数器接口芯片8253
定时与计数
• 定时技术在微机系统中必不可少
– 微机的工作在标准时钟控制下完成 – 为外设提供实时时钟 – 向外设定时发出控制信号
• 定时中断、定时检测、定时扫描、定时显示……
– 对外部事件进行计数
定时与计数
• 定时与计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式4——软件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由软件启动，每次写入计数初值只启动一次 计数 – 当计数值为N时，则间隔N＋1个CLK脉冲输出一 个负脉冲（计数一次有效） – 在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。当 GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计 数 – 在计数过程中写入新的计数初值，则按新的初值 重新开始计数
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 波形图
可编程定时/计数芯片8253
• 8253的工作方式
– 方式5——硬件触发的选通信号发生器
• 工作特点
– 计数由GATE上升沿启动，只要GATE端给触 发脉冲，则会装入计数值，并开始计数 – 在这种方式下，若设置的计数值是N，则在 GATE脉冲后，经过（N＋1）个CLK，OUT端 才输出一个负脉冲 – 在计数过程中修改计数初值，不会影响本次计 数，只有GATE端再次触发时，才按新的计数 值计数
微机原理与接口技术
第九章 8253
微机原理-8253
8253工作方式特点： 8253工作方式特点： 工作方式特点
方式0 在写入控制字后，输出端即变低，计数结束后， 方式0，在写入控制字后，输出端即变低，计数结束后，输 出端由低变高，常用该输出信号作为中断源。 出端由低变高，常用该输出信号作为中断源。 方式1 用来产生单脉冲。 方式1，用来产生单脉冲。 方式2 用来产生序列负脉冲，每个负脉冲的宽度与CLK脉冲 方式2，用来产生序列负脉冲，每个负脉冲的宽度与CLK脉冲 CLK 的周期相同。 的周期相同。 方式3 用来产生连续的方波。方式2和方式3 方式3，用来产生连续的方波。方式2和方式3都实现对时钟 脉冲进行n分频。 脉冲进行n分频。 方式4和方式5 波形相同，都在计数器回0 方式4和方式5的波形相同，都在计数器回0后，从OUT端输出 OUT端输出 一个负脉冲，其宽度等于一个时钟周期。 一个负脉冲，其宽度等于一个时钟周期。 方式0 方式0、1和4，计数初值装进计数器后，仅一次有效。方式2，3 计数初值装进计数器后，仅一次有效。方式2 在减1计数到0值后，8253会自动将计数值重装进计数器 会自动将计数值重装进计数器。 和5，在减1计数到0值后，8253会自动将计数值重装进计数器。
可编程定时器/计数器8253
8253可编程定时器 计数器的主要性能： 可编程定时器/计数器的主要性能 可编程定时器 计数器的主要性能： 个独立的16位计数器 有3个独立的 位计数器 个独立的 工作方式可编程控制 计数脉冲频率0~2MHz 计数脉冲频率 可以按二进制或BCD码计数 可以按二进制或BCD码计数 使用单一+5V电源 电源 使用单一
方式2:频率发生器（n分频器）
CLK
WR
GATE OUT
n=4
4
3 2
1 0 4 3
微机原理与接口技术_第7章8253
§7-1 8253的工作原理 ——8253的内部结构和引脚信号
然后，开始递减计数。即每输入一个时钟脉冲，计数
器的值减1，当计数器的值减为0时，便从OUT引脚输出 一个信号。输出信号的波形主要由工作方式决定，同 时还受到从外部加到GATE引脚上的门控信号控制，它 决定是否允许计数。 当用8253作外部事件计数器时，在CLK脚上所加的计 数脉冲是由外部事件产生的，这些脉冲的间隔可以是 不相等的。 如果要用它作定时器，则CLK引脚上应输入精确的时 钟脉冲。这时，8253所能实现的定时时间，决定于计 数脉冲的频率和计数器的初值，即 定时时间＝时钟脉冲周期tc×预臵的计数初值n
16
§7-1 8253的工作原理 ——8253的内部结构和引脚信号 ③引脚 8253的3个计数器都各有3个引脚，它们是：
CLK0~CLK2：计数器0~2的输入时钟脉冲从这里输
入。频率不能大于2MHz。
OUT0~OUT2：计数器0~2的输出端。
GATE0~GATE2：计数器0~2的门控脉冲输入端。
4
第七章 可编程计数器/定时器8253及其应用 ——概述 2. 不可编程的硬件定时 555芯片是一种常用的不可编程器件，加上外接电阻和电 容就能构成定时电路。这种定时电路结构简单，价格 便宜，通过改变电阻或电容值，可以在一定的定时范 围内改变定时时间。但这种电路在硬件已连接好的情 况下，定时时间和范围就不能由程序来控制和改变， 而且定时精度也不高。 3. 可编程的硬件定时 ①可编程定时器/计数器电路利用硬件电路和中断 方法控制定时，定时时间和范围完全由软件来确 定和改变，并由微处理器的时钟信号提供时间基 准，这种时钟信号由晶体振荡器产生，故计时精
12
§7-1 8253的工作原理 ——8253的内部结构和引脚信号 8253输入信号组合的功能表
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接口实验三 8253定时器 / 计数器
一、实验目的
⒈学会8253芯片和微机接口的原理和方法。
⒉. 掌握8253定时器/计数器的工作方式和编程原理。
二、实验内容
1. 用8253的0通道产生周期为30毫秒的方波，去控制发光二极管的亮和灭。
2.用8253的0通道和1通道级联的工作方式，产生周期为20秒的方波，去控制发光二极管的亮和灭。
3. 用8253的0通道产生1、2、3、4、5、6、7、8（1的高音）这八个音阶频率的方波信号，送到小喇叭去控制其发声。
三、实验接线图
图1
图2
图3
图6-5
四、实验原理
对8253编程，使OUT1输出周期为2MHZ（周期为0.5μS）的时钟直接加到CLK1，则OUT1输出的脉冲周期最大只有0.5μS*65536=32768μS=32.768MS，达不到20秒的延时要求，为此，需用几个通道级连的方案来解决这个问题。
设N0=5000，工作于方式2，则从OUT0端可得到序列负脉冲，频率为2MHZ/5000=400HZ，周期为2.5MS。
再把该信号连到CLK1，并使通道1工作于方式3，使OUT1输出周期为20秒（频率为1/20=0.05HZ）的方波即可，应取时间常数N1=400HZ/0.05HZ=8000。
分频电路由一片74LS393组成， T0-T7为分频输出插孔。
该计数器在加电时由RESET信号清零。
当脉冲输入为8.0MHZ时，T0-T7输出脉冲频率依次为4.0MHZ，2.0MHZ，1.0MHZ，500KHZ，250KHZ，125KHZ，62500HZ，31250HZ。
五、编程指南
⒈8253芯片介绍
8253是一种可编程定时/计数器，有三个十六位计数器，其计数频率范围为0-2MHz，用+5V单电源供电。
8253的功能用途：
⑴延时中断⑸实时时钟
⑵可编程频率发生器⑹数字单稳
⑶事件计数器⑺复杂的电机控制器
⑷二进制倍频器
2，8253的六种工作方式：
⑴方式0：计数结束中断⑷方式3：方波频率发生器
⑵方式l：可编程频率发生⑸方式4：软件触发的选通信号
⑶方式2：频率发生器⑹方式5：硬件触发的选通信号
六、实验程序框图
七、实验步骤
⒈按图1连好实验线路
⑴8253的GATE0接+5V。
⑵8253的CLK0插孔接分频器74LS393（左下方）的T1插孔，分频器的频
率源为8.0MHZ，T→8.0MHZ，OUT0接一盏发光二极管。
⑶运行实验程序
在8253的OUT0输出周期为30毫秒的方波，通过接发光二极管，观察
定时情况。
⒉按图2连好实验线路
⑴8253的GATE0、GATE1接+5V。
⑵8253的CLK0插孔接分频器74LS393（左下方）的T1插孔，分频器的频
率源为8.0MHZ，T→8.0MHZ，OUT0接CLK1，OUT1接一盏发光二极管。
⑶运行实验程序
在8253的OUT1输出周期为20秒的方波，通过接发光二极管，观察是
否定时时间为10秒。
3. 按图3连好实验线路
⑴8253的GATE0接+5V。
⑵8253的CLK0插孔接分频器74LS393（左下方）的T1插孔，分频器的频
率源为8.0MHZ，T→8.0MHZ，OUT0接小喇叭。
⑶运行实验程序
在8253的OUT0输出音频方波信号，通过接小喇叭，判断发声情况。
八、实验程序清单
1.
2.
3.。