第7章常用数字接口电路-精选
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第7章 常用数字接口电路PPT课件
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(3) 工作方式
❖ 方式0——计数结束中断
①软件启动，不自动重复计数； ②计数结束输出高电平。
❖ 方式1——复触发的单稳态触发器
①硬件启动，不自动重复计数； ②计数开始输出低电平，结束
后又变高。
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(3)工作方式(续)
❖ 方式2——频率发生器
①软、硬件启动，自动重复计数。 ②计数到最后一个脉冲时输出低电
一、并行通信与串行通信
基本通讯方式示意图
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1、并行通信
(1)特点
❖以数据字节或字为单位进行数据传送； ❖适合近距离传送 ； ❖对传送的信息不要求固定格式。
(2)分类
❖输入和输出 ❖数字和模拟 ❖单向和双向 ❖简单接口和可编程接口
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(1)特点
2、串行通信
❖按位传送
❖造价低，适合于远距离传送
❖传送速度慢
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2、8253芯片特点
❖ 可编程的逻辑器件 ❖ 非通道型的接口，具有特定功能 ❖ 可实现计数和定时 ❖ 工作方式：
(1)减法计数 (2)计数值减为0时输出相应控制信号 (3)输出控制信号的形式可通过软件设置
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(1) 外部引线及内部结构
❖ 连接系统端的主要引线：
D0----D7 CS RD WR A0，A1
❖ 连接外设端的主要引线：
CLK ---------- 时钟脉冲输 入
GATE ---------- 门控信号 输入
OUT ----------- 定时输出
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(1)外部引线及内部结构(续)
❖ 8253共包括三个相同、可独立工作的16位定时/计数器，一个控制 寄存器。
❖ 4个端口的地址编码： A1 A0 0 0 选择定时/计数器0 0 1 选择定时/计数器1 1 0 选择定时/计数器2 1 1 选择控制寄存器
x第7章常用数字接口电路1
CLK GATE OUT 4 3 2 1 0
18
门控信号GATE 可以暂停计数，当GATE＝0 时，计数停止；GATE 恢复 为高电平后，继续计数。所以，如果在计数过程中，有一段时间GATE 变为低电平，那么，输出端OUT的低电平持续时间会因此而延长相应的 长度。 在计数过程中可以改变计数值，若是8 位数，在写入新的计数值后立即 按新值重新开始计数，若是16 位数，写入第一个字节后计数停止，写入 第二个字节后立即按新值重新计数。 不自动重复计数的特点：每写入一次计数初值只计数一个周期，若要重 复计数需CPU再次写入计数初值。
方式0为软件启动、不自动重复计数方式。
当写入控制字CW 后，OUT 信号变为低电平。 当将计数初值写入计数初值寄存器CR 后，利用下一个CLK 脉冲的下降沿 将CR 的内容装入计数执行单元CE 中，再从下一个CLK 脉冲的下降沿开 始，CE 执行减1 计数过程。 当写入控制字后，计数器的输出OUT 变成低电平，若门控信号GATE 为 高电平，计数器开始减1 计数并且维持OUT 为低电平，，直到CE 中的 数值减到0 时，OUT 变为高电平，以向CPU 发出中断申请。 N=4 CW WR
9
1.8253 的基本功能
8253 的基本功能是对外部输入脉冲进行计数，
若外部输入脉冲是连续而均匀的，则利用脉冲个数乘以 脉冲周期可以计算出时间，从而实现了定时功能。 8253 芯片内具有3 个独立的16 位减法计数器(或称为计 数通道)，每个计数器性能如下：
(1) 最高计数频率2.6MHz。 (2) 可编程设定为按二进制计数或BCD 码计数。 有6 种工作方式，可编程确定工作在哪一种方式。
13
微机原理第7章 常用数字接口电路
1
教学目的及要求
了解并行通信与串行通信的主要特点 掌握两种可编程并行接口芯片的应用
2
并行通信与串行通信
3
1. 并行通信（1）
两个设备之间有多个数据位同时传输
以字节或字
接 收 方
┇
校 验
发 送 方
4
并行通信（2）
并行方式主要用于近距离通信。
如计算机内的总线结构
特点：
传输速度快，处理简单； 适合近距离传送； 所传送信息无固定格式要求。
5
2. 串行通信（1）
数据一位一位通过同一通信线进行传输。
先由发送设备将几位并行数据经并--串转换硬件转 换成串行方式，再逐位传输到接收设备，并在接收 端将数据从串行方式重新转换成并行方式。
7
接 收 方
6
┇
5 2 1 0 3 4 5 6 7 1 0
┇
发 送 方
6
串行通信（2）——几个概念
数据传送方式
新的计数初值对计数过程的影响
如果在计数过程中写入新的初值，而GATE信号一直维持高电平，则新的初值不会影 响当前的计数过程，只有在计数结束后的下一个计数周期，才按新的初值计数。若写入 新的初值后，遇到门控信号的上升沿，则结束现行的计数过程，从下一个时钟脉冲下降 沿开始按新的计数初值进行计数。
(
5、方式4：软件触发选通信号
D0----D7
CS RD WR A0，A1
连接外设端的主要引线：
CLK ----------- 时钟脉冲输入
GATE ---------- 门控信号输入 OUT ------------ 定时输出
教学目的及要求
了解并行通信与串行通信的主要特点 掌握两种可编程并行接口芯片的应用
2
并行通信与串行通信
3
1. 并行通信（1）
两个设备之间有多个数据位同时传输
以字节或字
接 收 方
┇
校 验
发 送 方
4
并行通信（2）
并行方式主要用于近距离通信。
如计算机内的总线结构
特点：
传输速度快，处理简单； 适合近距离传送； 所传送信息无固定格式要求。
5
2. 串行通信（1）
数据一位一位通过同一通信线进行传输。
先由发送设备将几位并行数据经并--串转换硬件转 换成串行方式，再逐位传输到接收设备，并在接收 端将数据从串行方式重新转换成并行方式。
7
接 收 方
6
┇
5 2 1 0 3 4 5 6 7 1 0
┇
发 送 方
6
串行通信（2）——几个概念
数据传送方式
新的计数初值对计数过程的影响
如果在计数过程中写入新的初值，而GATE信号一直维持高电平，则新的初值不会影 响当前的计数过程，只有在计数结束后的下一个计数周期，才按新的初值计数。若写入 新的初值后，遇到门控信号的上升沿，则结束现行的计数过程，从下一个时钟脉冲下降 沿开始按新的计数初值进行计数。
(
5、方式4：软件触发选通信号
D0----D7
CS RD WR A0，A1
连接外设端的主要引线：
CLK ----------- 时钟脉冲输入
GATE ---------- 门控信号输入 OUT ------------ 定时输出
常用数字接口电路
整理ppt
14
• 工作波形
W R C W N = 4
C L K G A T E
O U T 4 3 2 1 0
整理ppt
15
方式1-----复触发的单稳态触发器
特点：
• 硬件启动，不自动重复计数；
• 门控信号GATE是触发信号，上升沿有效。即开始计数
是由GATE的上升沿触发的；
• 控制字CW写入，OUT由低变高，OUT=1；
整理ppt
8
二. 外部引线及内部结构
连接系统端的主要引线：
D0----D7：8位双向数据线 CS：片选信号，由系统高位I/O地址译码产生 RD：读控制信号 WR：写控制信号 A0，A1：地址信号线，产生4个有效地址对应8253内部的 3个计数器
通道和1个控制寄存器
连接外设端的主要引线：
• 当计数器“减”计数到1时，输出端由高变低，再经过一 个CLK周期，即计数器计数到0时，输出端OUT又跳变为 高。所以方式2可以输出周期性负脉冲信号，其宽度固定 为一个CLK周期；
•OUT端输出的脉冲周期为N×TCLK，频率为CLK的1/N
•当计数器的值减为0时，自动重新装入计数初值，实现循
环计数。
整理ppt
18
• 工作波形
CW N=3 WR
CLK GATE
OUT
3 2 1 3 2 13
整理ppt
19
方式3-----方波发生器
特点：
• 软、硬件启动，自动重复计数。
• 门控信号GATE是触发信号，GATE=1或GATE的上升沿 均可触发，开始计数；
• 控制字CW写入，OUT由低变高，OUT=1；
CW=12 LSB=3
WR
第7章数字信号输入输出接口电路
第 7 章 数字信号输入/输出接口电路
第 7 章 数字信号输入/输出接口电路
7.1 I/O资源及扩展 7.2 开关信号输入/输出方式 7.3 简单显示驱动电路
7.4 LED数码管及其显示驱动电路
7.5 键盘电路 7.6 光电耦合器件接口电路 7.7 单片机与继电器接口电路
第 7 章 数字信号输入/输出接口电路
7.1.1 数字信号输入/输出接口电路 第 7 章 通过锁存器、触发器扩展I/O口
1. 输出口
VC C 4.3 k U1 31 19 18 9 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8
EA / VP
X1 X2
RESET
INT0
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
INT1 T0 T1
A11 1 A12 2 A13 3
P1.0/T2
P1.1/T2EX
U2 1D 1Q 2 2D 2Q 5 3D 3Q 6 4D 4Q 9 5D 5Q 12 6D 6Q 15 7D 7Q 16 8D 8Q 19 LE OE 1 74LS373 U3 A Y0 B Y1 C Y2
Y3 Y4
15 14 U4A 13 12 11 10 9 7
1
U4 1D 1Q 2D 2Q 3D 3Q 4D 4Q 5D 5Q 6D 6Q 7D 7Q 8D 8Q CLK CLR 74LS273
数据输出
2 5 6 9 12 15 16 19 1
O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 VC C O7
4.3 k
U1 3 4 7 8 13 14 17 18 3 1Q 1D 2Q 2D 4 数据输入 3Q 3D 7 4Q 4D 8 5Q 5D 13 14 6Q 6D 7Q 7D 17 18 8Q 8D 11 OE LE 2 .2 k 7 4LS3 73 VCC U1 2 5 6 9 12 15 16 19 3 1Q 1D 2Q 2D 4 数据输入 3Q 3D 7 8 4Q 4D 5Q 5D 13 14 6Q 6D 7Q 7D 17 18 8Q 8D 11 OE LE 2 .2 k 7 4LS3 73 VCC
第 7 章 数字信号输入/输出接口电路
7.1 I/O资源及扩展 7.2 开关信号输入/输出方式 7.3 简单显示驱动电路
7.4 LED数码管及其显示驱动电路
7.5 键盘电路 7.6 光电耦合器件接口电路 7.7 单片机与继电器接口电路
第 7 章 数字信号输入/输出接口电路
7.1.1 数字信号输入/输出接口电路 第 7 章 通过锁存器、触发器扩展I/O口
1. 输出口
VC C 4.3 k U1 31 19 18 9 12 13 14 15 1 2 3 4 5 6 7 8
EA / VP
X1 X2
RESET
INT0
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7
INT1 T0 T1
A11 1 A12 2 A13 3
P1.0/T2
P1.1/T2EX
U2 1D 1Q 2 2D 2Q 5 3D 3Q 6 4D 4Q 9 5D 5Q 12 6D 6Q 15 7D 7Q 16 8D 8Q 19 LE OE 1 74LS373 U3 A Y0 B Y1 C Y2
Y3 Y4
15 14 U4A 13 12 11 10 9 7
1
U4 1D 1Q 2D 2Q 3D 3Q 4D 4Q 5D 5Q 6D 6Q 7D 7Q 8D 8Q CLK CLR 74LS273
数据输出
2 5 6 9 12 15 16 19 1
O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 VC C O7
4.3 k
U1 3 4 7 8 13 14 17 18 3 1Q 1D 2Q 2D 4 数据输入 3Q 3D 7 4Q 4D 8 5Q 5D 13 14 6Q 6D 7Q 7D 17 18 8Q 8D 11 OE LE 2 .2 k 7 4LS3 73 VCC U1 2 5 6 9 12 15 16 19 3 1Q 1D 2Q 2D 4 数据输入 3Q 3D 7 8 4Q 4D 5Q 5D 13 14 6Q 6D 7Q 7D 17 18 8Q 8D 11 OE LE 2 .2 k 7 4LS3 73 VCC
数字信号输入输出接口电路
在这种方式中，直接利用CPU I/O引脚输入/输出开关 信号，如图7-1(a)所示 。
2019/2/16
单片机原理与应用
2. 编码输入/输出方式
在这种方式中，将若干条用途相同（均为输入或输 出）的I/O引脚组合在一起，按二进制编码后输入或输出。 例如，对于n条输出引脚，经过译码后，可以控制2n个设 备；对于2n个不同时有效的输入量，经过编码器与CPU连 接时，也只需要n个引脚，如图7-1(b)所示。
8255 I/O口有三种工作方式： 方式0，基本输入/输出方式。特点是对输出信号锁存功 能；对输入信号没有锁存功能。 方式1，选通输入/输出方式。特点是使用C口部分引脚 作为 A 、 B 通信联络信号，对输入、输出数据均具有锁存 功能。 方式2，双向传输方式。只有A口可以工作于方式2， 使用C口部分引脚作为双向传输联络信号，对输入、输出 数据均具有锁存功能。
表7-2 8255工作方式控制字各含义
1 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
工作 方式 控制 字特 征
A口 工作方式控制 00（方式0） 01（方式1） 1x（方式2）
A口 输入/输出 控制 0（输出） 1（输入）
C口高4位 输入/输出 控制 0（输出） 1（输入）
B口 工作方式 控制 0（方式0 ） 1（方式1 ）
2019/2/16 单片机原理与应用
P A N
第7章 数字信号输入输出接口电路
7.1 开关信号输入/输出方式
开关信号包括脉冲信号、电平信号。在单片机控制系 统中，常采用如下几种方式现实开关信号的输入和输出。
2019/2/16
单片机原理与Βιβλιοθήκη 用P A N第7章 数字信号输入输出接口电路
1. 直接解码输入/输出方式
2019/2/16
单片机原理与应用
2. 编码输入/输出方式
在这种方式中，将若干条用途相同（均为输入或输 出）的I/O引脚组合在一起，按二进制编码后输入或输出。 例如，对于n条输出引脚，经过译码后，可以控制2n个设 备；对于2n个不同时有效的输入量，经过编码器与CPU连 接时，也只需要n个引脚，如图7-1(b)所示。
8255 I/O口有三种工作方式： 方式0，基本输入/输出方式。特点是对输出信号锁存功 能；对输入信号没有锁存功能。 方式1，选通输入/输出方式。特点是使用C口部分引脚 作为 A 、 B 通信联络信号，对输入、输出数据均具有锁存 功能。 方式2，双向传输方式。只有A口可以工作于方式2， 使用C口部分引脚作为双向传输联络信号，对输入、输出 数据均具有锁存功能。
表7-2 8255工作方式控制字各含义
1 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0
工作 方式 控制 字特 征
A口 工作方式控制 00（方式0） 01（方式1） 1x（方式2）
A口 输入/输出 控制 0（输出） 1（输入）
C口高4位 输入/输出 控制 0（输出） 1（输入）
B口 工作方式 控制 0（方式0 ） 1（方式1 ）
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P A N
第7章 数字信号输入输出接口电路
7.1 开关信号输入/输出方式
开关信号包括脉冲信号、电平信号。在单片机控制系 统中，常采用如下几种方式现实开关信号的输入和输出。
2019/2/16
单片机原理与Βιβλιοθήκη 用P A N第7章 数字信号输入输出接口电路
1. 直接解码输入/输出方式
微机原理第七章 常用数字接口电路part 2
简称波特率。信号被调制以后在单位时间内的变化， 即单位时间内载波参数变化的次数。
比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输 的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒 比特数bit/s
比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数
收/发时钟
——用于对传送的数据进行定位和同步控制。
并-串移位寄存器
除数寄存器值=基准时钟频率÷(16×波特率)
所以，在输入基准时钟频率确定后,可以通过改变 除数寄存器的值来选择所需的波特率。
MODEM控制寄存器
MCR用于控制芯片的4个引脚的输出和芯 片的环路检测。
b7 b6 b5 b4
b3
b2 b1
b0
MCR 0 0 0 LOOP OUT2 OUT1 RTS DTR
DISTR DOSTR
SOUT SIN RTS CTS DSR
RLSD
DTR RI
INS 8250
RLCK
CS1
CS0
BOUDOUT
CS2
OUT1
OUT2
A2
A1
A0
XTAL2
MR
XTAL1
串行数
据收发
+12V
+5V
1
MODEM 1 控制1信号
11Βιβλιοθήκη 1内部1 时 钟信号
-12V SN 75150
1 SN 75154
2. 面向外部通信设备的引脚信号 SIN：串行数据输入端 SOUT：串行数据输出端 CTS：清除发送信号 RTS：请求发送信号 DTR：数据终端准备好信号 DSR：数据装置准备好信号 RLSD：接收线路信号检测器 RI：振铃指示信号 OUT1：输出端1，可由用户编程控制 OUT2：输出端2 BAUDOUT：波特率信号输出 XTAL1、XTAL2：主复位输入信号 RCLK：接收时钟信号
比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输 的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒 比特数bit/s
比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数
收/发时钟
——用于对传送的数据进行定位和同步控制。
并-串移位寄存器
除数寄存器值=基准时钟频率÷(16×波特率)
所以，在输入基准时钟频率确定后,可以通过改变 除数寄存器的值来选择所需的波特率。
MODEM控制寄存器
MCR用于控制芯片的4个引脚的输出和芯 片的环路检测。
b7 b6 b5 b4
b3
b2 b1
b0
MCR 0 0 0 LOOP OUT2 OUT1 RTS DTR
DISTR DOSTR
SOUT SIN RTS CTS DSR
RLSD
DTR RI
INS 8250
RLCK
CS1
CS0
BOUDOUT
CS2
OUT1
OUT2
A2
A1
A0
XTAL2
MR
XTAL1
串行数
据收发
+12V
+5V
1
MODEM 1 控制1信号
11Βιβλιοθήκη 1内部1 时 钟信号
-12V SN 75150
1 SN 75154
2. 面向外部通信设备的引脚信号 SIN：串行数据输入端 SOUT：串行数据输出端 CTS：清除发送信号 RTS：请求发送信号 DTR：数据终端准备好信号 DSR：数据装置准备好信号 RLSD：接收线路信号检测器 RI：振铃指示信号 OUT1：输出端1，可由用户编程控制 OUT2：输出端2 BAUDOUT：波特率信号输出 XTAL1、XTAL2：主复位输入信号 RCLK：接收时钟信号
第七章 常用可编程数字接口电路(新)
C H A P T E R
7
常用可编程 数字接口电路
本 章 内 容
1 2
概 述 可编程定时器/计数器Intel 8253 可编程并行接口芯片Intel 8255A 可编程串行输入/输出接口Ins 8250
3
4
第一节
概述
可编程数字接口电路根据其在系统中所起 的作用可分为两大类：
◇专用控制器
在系统工作过程中起到一定的管理控制作用；
N/2 N方式一览表
Intel 8253的初始化编程
通过初始化编程可确定Intel 8253各通道 的工作方式及计数初值。工作方式的确 定通过向Intel 8253控制寄存器中写入控 制字来完成。 1. 8253控制字格式（如图7-4所示）
Intel 8253的初始化编程
MOV OUT MOV OUT MOV OUT
AL，01110111B ；T/C1 控制字 96H，AL AX, 9H ；T/C1初值 92H，AL AL, AH 92H，AL
Intel 8253的应用举例
【例7-3】下面是一个航空发动机数字控制系统中采用8253测
速的实例。硬件电路如图7-7（a）所示，传感器输出的转速 信号经过衰减、滤波和光电耦合处理，再经过整形电路送到 8253计数器，进行测量。被测发动机低压转子转速n为0转/ 分~11156转/分，发动机每转对应转速传感器输出300个脉 冲。基本测量原理是，测量D个(D值根据当时实际转速范围选 择)传感器输出脉冲CLK，所占有的时间为多少个(设为X个， 待测)标准时钟周期PCLK(设为Tr，单位μs，由系统时钟适当 分频而成)，即 60 D
Intel 8253的应用举例
例7-1程序如下：
MOV OUT MOV OUT MOV OUT AL，00110111B；T/C0控制字 43H，AL AX， 5000H；T/C0 初值 40H，AL MOV AL， AH OUT 40H，AL MOV OUT MOV OUT
7
常用可编程 数字接口电路
本 章 内 容
1 2
概 述 可编程定时器/计数器Intel 8253 可编程并行接口芯片Intel 8255A 可编程串行输入/输出接口Ins 8250
3
4
第一节
概述
可编程数字接口电路根据其在系统中所起 的作用可分为两大类：
◇专用控制器
在系统工作过程中起到一定的管理控制作用；
N/2 N方式一览表
Intel 8253的初始化编程
通过初始化编程可确定Intel 8253各通道 的工作方式及计数初值。工作方式的确 定通过向Intel 8253控制寄存器中写入控 制字来完成。 1. 8253控制字格式（如图7-4所示）
Intel 8253的初始化编程
MOV OUT MOV OUT MOV OUT
AL，01110111B ；T/C1 控制字 96H，AL AX, 9H ；T/C1初值 92H，AL AL, AH 92H，AL
Intel 8253的应用举例
【例7-3】下面是一个航空发动机数字控制系统中采用8253测
速的实例。硬件电路如图7-7（a）所示，传感器输出的转速 信号经过衰减、滤波和光电耦合处理，再经过整形电路送到 8253计数器，进行测量。被测发动机低压转子转速n为0转/ 分~11156转/分，发动机每转对应转速传感器输出300个脉 冲。基本测量原理是，测量D个(D值根据当时实际转速范围选 择)传感器输出脉冲CLK，所占有的时间为多少个(设为X个， 待测)标准时钟周期PCLK(设为Tr，单位μs，由系统时钟适当 分频而成)，即 60 D
Intel 8253的应用举例
例7-1程序如下：
MOV OUT MOV OUT MOV OUT AL，00110111B；T/C0控制字 43H，AL AX， 5000H；T/C0 初值 40H，AL MOV AL， AH OUT 40H，AL MOV OUT MOV OUT
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第7章常用数字接口电路-精选
第7章
常用数字接口电路
2
主要内容：
掌握二种可编程接口芯片的应用 了解串行通信的一般概念
3
7.1 接口电路概述
CPU与外设之间信息交换的通道 信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制 分类： 功能 传送方式 传送的信息类型
输入接口 并行接口 数字量的输入/输出接口 输出接口 串行接口 模拟量的输入/输出接口
方式3（方波发生器） – OUT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本半轮计数过程。 – 其余的与方式2 类似。
21
各种工作方式特点
方式4（软件触发选通）
– 计数过程中，GATE端应保持高电平。 – 每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。 – 每 的个负计脉数冲周。期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度 – 计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。
软、硬件启动，自动重复计数。
装入初值后OUT端变高电平，计数到 最后一个CLK时OUT输出负脉冲，并 连续重复此过程。
工作波形
软、硬件启动，自动重复计数。
装入初值后OUT端变高电平，
然后OUT连续输出对称方波：
前 N/2或（N+1）/2 个CLK，OUT为高， 后N/2或（N-1）/2 个CLK， OUT为低。
11
8253的内部结构
编址部件0
~
D0
数据
D7
总线缓
冲器
计数器 0
CLK 0 GATE 0 OUT 0
RD
片
WR A0
读/写
内
计数器
A1
逻辑
总
1CSຫໍສະໝຸດ 线CLK 1GATE 1 编址部件1
OUT1
控制 寄存器
编址部件3
计数器 2
CLK 2 GATE 2 OUT 2
编址部件2
12
编程结构—程序员的观点
11
– 用于选择四个编址部件之一
选择 计数通道0 计数通道1 计数通道2 控制寄存器
引线结构
10
外部引线及内部结构
计数通道的主要引线（每通道均相同）： CLKn 时钟脉冲输入，计数器的计时基准。 GATEn 门控信号输入，控制计数器的启停。 OUTn 计数器输出信号，不同工作方式下
产生不同波形。
（n = 0～2）
8086系统中最常用的数字接口电路芯片： – 8253、8255、8250
4
7.2 可编程定时/计数器8253
掌握: 引线功能及计数启动方法 6种工作方式及其输出波形 8253的使用:
– 芯片与系统的连接 – 芯片的初始化编程
5
定时/计数器的用途
可以实现定时与计数两个功能，可用于 – 系统时钟 – DRAM刷新定时 – 定时采样 – 实时控制 – 脉冲的计数 – 。。。
计数器(3个)——包括 16位初值寄存器 16位计数寄存器
（减法计数器）
控制寄存器—— 存放控制命令字（只写） 占用4个地址— 3个计数器，1个控制寄存器
13
定时/计数的工作过程
1. 设置8253的工作方式 2. 设置计数初值到初值寄存器 3. 第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入
计数寄存器 4. 以后每来一个CLK信号，计数寄存器减1 5. 减到0时，OUT端输出一特殊波形的信号 注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制
方式5（硬件触发选通）
– 写入初值时，GATE端应保持低电平。 – GATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。 – 每 的个负计脉数冲周。期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度 – 计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。
14
二、计数启动方式
程序指令启动————软件启动 外部电路信号启动——硬件启动
软件启动过程
GATE端保持为高电平
写入计数初值后的第2个 CLK脉冲的下降沿开始计数
硬件启动过程 GATE端有一个上升沿
对应CLK脉冲的下降沿开始计数
15
三、工作方式
方式0——计数结束中断 方式1——可重复触发的单稳态触发器 方式2——频率发生器 方式3——方波发生器 方式4——软件触发选通 方式5——硬件触发选通
18
工作方式
方式4
(软件触发选通)
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后输出端变高电平， 计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲
方式5
(硬件触发选通)
工作波形
硬件启动，不自动重复计数。
OUT端波形与方式4相同
19
各种工作方式特点
方式0（计数结束中断） – 计数过程中，GATE端应保持高电平。 – 每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。 – OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。 – 计数过程中可随时修改初值重新开始计数。
方式1（单稳态触发器） – 门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。 – 若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲 拉宽为两次计数过程之和。 – 计数过程中写入新初值不影响本次计数。
20
各种工作方式特点
方式2（频率发生器） – GATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再 变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。 – 每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个 TCLK宽度的负脉冲。 – 计数过程自动重复进行。 – 计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。
6
如何实现定时？
软件方法：用一段程序实现延时
• 利用程序循环延迟指定的时间 • 缺点：CPU占用率？延时精度？兼容？
硬件方法：定时/计数器电路
• 利用脉冲计数在设定的时间输出定时信号
● 8253是一种硬件定时/计数器芯片
7
一、外部引线及内部结构
8253概貌 – 3个16位的定时/计数器（通道） – 24引脚双列直插式 – 最高计数频率2MHz – TTL电平兼容 – 单电源+5V供电
8
外部引线及内部结构
DB
A1 A0
IOW IOR 片选信号
D7-D0
CLK0 GATE0
OUT0
A1
A0
CLK1
GATE1
WR
OUT1
RD
CLK1
CS
GATE1
8253 OUT1
通道0 通道1 通道2
9
外部引线及内部结构
连接系统端的主要引线：
D7～D0
A1 A0
CS
00
RD
01
WR
10
A1，A0
16
工作方式
方式0
(计数结束中断)
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后OUT端变低电平， 计数结束OUT输出高电平。
工作波形
方式1
(单稳态触发器)
硬件启动，不自动重复计数。
装入初值后OUT端变高电平， 计数开始OUT端变为低电平， 计数结束后又变高。
17
工作方式
方式2
(频率发生器)
方式3
(方波发生器)
第7章
常用数字接口电路
2
主要内容：
掌握二种可编程接口芯片的应用 了解串行通信的一般概念
3
7.1 接口电路概述
CPU与外设之间信息交换的通道 信息缓冲、信息变换、电平转换、联络控制 分类： 功能 传送方式 传送的信息类型
输入接口 并行接口 数字量的输入/输出接口 输出接口 串行接口 模拟量的输入/输出接口
方式3（方波发生器） – OUT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本半轮计数过程。 – 其余的与方式2 类似。
21
各种工作方式特点
方式4（软件触发选通）
– 计数过程中，GATE端应保持高电平。 – 每写入一次初值，计数一个周期，然后停止计数。 – 每 的个负计脉数冲周。期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度 – 计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。
软、硬件启动，自动重复计数。
装入初值后OUT端变高电平，计数到 最后一个CLK时OUT输出负脉冲，并 连续重复此过程。
工作波形
软、硬件启动，自动重复计数。
装入初值后OUT端变高电平，
然后OUT连续输出对称方波：
前 N/2或（N+1）/2 个CLK，OUT为高， 后N/2或（N-1）/2 个CLK， OUT为低。
11
8253的内部结构
编址部件0
~
D0
数据
D7
总线缓
冲器
计数器 0
CLK 0 GATE 0 OUT 0
RD
片
WR A0
读/写
内
计数器
A1
逻辑
总
1CSຫໍສະໝຸດ 线CLK 1GATE 1 编址部件1
OUT1
控制 寄存器
编址部件3
计数器 2
CLK 2 GATE 2 OUT 2
编址部件2
12
编程结构—程序员的观点
11
– 用于选择四个编址部件之一
选择 计数通道0 计数通道1 计数通道2 控制寄存器
引线结构
10
外部引线及内部结构
计数通道的主要引线（每通道均相同）： CLKn 时钟脉冲输入，计数器的计时基准。 GATEn 门控信号输入，控制计数器的启停。 OUTn 计数器输出信号，不同工作方式下
产生不同波形。
（n = 0～2）
8086系统中最常用的数字接口电路芯片： – 8253、8255、8250
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7.2 可编程定时/计数器8253
掌握: 引线功能及计数启动方法 6种工作方式及其输出波形 8253的使用:
– 芯片与系统的连接 – 芯片的初始化编程
5
定时/计数器的用途
可以实现定时与计数两个功能，可用于 – 系统时钟 – DRAM刷新定时 – 定时采样 – 实时控制 – 脉冲的计数 – 。。。
计数器(3个)——包括 16位初值寄存器 16位计数寄存器
（减法计数器）
控制寄存器—— 存放控制命令字（只写） 占用4个地址— 3个计数器，1个控制寄存器
13
定时/计数的工作过程
1. 设置8253的工作方式 2. 设置计数初值到初值寄存器 3. 第一个CLK信号使初值寄存器的内容置入
计数寄存器 4. 以后每来一个CLK信号，计数寄存器减1 5. 减到0时，OUT端输出一特殊波形的信号 注：以上计数过程中还受到GATE信号的控制
方式5（硬件触发选通）
– 写入初值时，GATE端应保持低电平。 – GATE每出现一次正脉冲，计数一个周期，然后停止计数。 – 每 的个负计脉数冲周。期结束时（减到0时），OUT端输出一个TCLK宽度 – 计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。
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二、计数启动方式
程序指令启动————软件启动 外部电路信号启动——硬件启动
软件启动过程
GATE端保持为高电平
写入计数初值后的第2个 CLK脉冲的下降沿开始计数
硬件启动过程 GATE端有一个上升沿
对应CLK脉冲的下降沿开始计数
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三、工作方式
方式0——计数结束中断 方式1——可重复触发的单稳态触发器 方式2——频率发生器 方式3——方波发生器 方式4——软件触发选通 方式5——硬件触发选通
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工作方式
方式4
(软件触发选通)
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后输出端变高电平， 计数结束输出一个CLK宽度的负脉冲
方式5
(硬件触发选通)
工作波形
硬件启动，不自动重复计数。
OUT端波形与方式4相同
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各种工作方式特点
方式0（计数结束中断） – 计数过程中，GATE端应保持高电平。 – 每写入一次初值计数一个周期，然后停止计数。 – OUT端输出是一个约(N+1)TCLK宽度的负脉冲。 – 计数过程中可随时修改初值重新开始计数。
方式1（单稳态触发器） – 门控信号GATE端的跳变触发计数，可重复触发。 – 若下一次GATE上升沿提前到达，则OUT端负脉冲 拉宽为两次计数过程之和。 – 计数过程中写入新初值不影响本次计数。
20
各种工作方式特点
方式2（频率发生器） – GATE为计数的控制信号：GATE变低计数停止，再 变高时的下一个CLK下降沿，从初值开始重新计数。 – 每个计数周期结束时（减到1时），OUT端输出一个 TCLK宽度的负脉冲。 – 计数过程自动重复进行。 – 计数过程中修改初值不影响本轮计数过程。
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如何实现定时？
软件方法：用一段程序实现延时
• 利用程序循环延迟指定的时间 • 缺点：CPU占用率？延时精度？兼容？
硬件方法：定时/计数器电路
• 利用脉冲计数在设定的时间输出定时信号
● 8253是一种硬件定时/计数器芯片
7
一、外部引线及内部结构
8253概貌 – 3个16位的定时/计数器（通道） – 24引脚双列直插式 – 最高计数频率2MHz – TTL电平兼容 – 单电源+5V供电
8
外部引线及内部结构
DB
A1 A0
IOW IOR 片选信号
D7-D0
CLK0 GATE0
OUT0
A1
A0
CLK1
GATE1
WR
OUT1
RD
CLK1
CS
GATE1
8253 OUT1
通道0 通道1 通道2
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外部引线及内部结构
连接系统端的主要引线：
D7～D0
A1 A0
CS
00
RD
01
WR
10
A1，A0
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工作方式
方式0
(计数结束中断)
软件启动，不自动重复计数。 装入初值后OUT端变低电平， 计数结束OUT输出高电平。
工作波形
方式1
(单稳态触发器)
硬件启动，不自动重复计数。
装入初值后OUT端变高电平， 计数开始OUT端变为低电平， 计数结束后又变高。
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工作方式
方式2
(频率发生器)
方式3
(方波发生器)