8253的内部结构与工作方式
第八章 8253定时计数器(例程)
➢ 在计数过程中，如GATE变为低电平,这时只是暂停计数 ，等待GATE信号变为高电平后，计数器继续“减1”计数
例题，向8253的A1A＝0 11B的地址写入0011 0000B，则表示 计数器0设置成方式0，并且采用16位时常数，假设时常数为 1500，则计数器0的初始化程序段如下：
通过计数通道的端口地址可以访问通道中的CR、OL，当对通 道进行写操作时，实际上表示将计数初值（即时常数）写入CR； 当对通道进行读操作时，表示将从OL中读取计数值。
8253的控制字
定时/计数器8253一共有6种工作方式，由控制字 寄存器的内容来设定。方式控制字如下所示：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCD
电源（+5V） 地
连接去向 CPU
译码电路 CPU CPU CPU 外部
外部 外部
/ /
8253的原理结构及工作原理
每个计数通道主要包含四个部件： 计数寄存器CR（Conut Register, 16位）、 计数工作单元CE（Counting Element, 16位）、 输出锁存器OL（Output Latch, 16位）、 控制字寄存器（Control Word Register， 8位）。
计数过程中写入新的时常数，它只能在下一次分频脉冲后起作用
方式2的特点：
➢在置方式2的控制字后，OUT端变为高电平；
➢在置入时常数后，下一个CLK脉冲期间，将时常数从CR读 入CE，并开始“减1”计数；
➢当CE计数到01时，在OUT端输出一个负脉冲，并重新读入 时常数进行计数；
8253定时-计数器
1.3 8253的控制字和工作方式
1.3 8253的控制字和工作方式
方式3
1) 当计数初值N为偶数时，输出端的高低电平持续时间相等，各为N/2个 CLK脉冲周期，当计数初值N为奇数时，输出端的高电平持续时间比 低电平持续时间多一个脉冲周期，即高电平持续（N＋1）/2个脉冲周 期，低电平持续（N－1）/2个脉冲周期。例如N＝5，则输出高电平持 续3个脉冲周期，低电平持续2
1.3 8253的控制字和工作方式
2.8253
可编程定时/计数器8253有两个基本功能，即定时和计 数。除此之外，还可以作为频率发生器、分频器、实时时钟、 单脉冲发生器等。这些功能是通过对8253编程，写入方式 控制字来完成的，8253为每个计数通道提供6种工作方式。
（1）方式0——
0控制
字CW后，计数器输出端OUT立即变成低电平。当写入计数
3) 在计数过程中，可由门控信号GATE控制暂停。当GATE为0时，计 数器暂停计数；当GATE变为1
4) 方式0的OUT信号在计数到0时由低变高，可作为中断请求信号。
1.3 8253的控制字和工作方式
（2）方式1—— 在设定工作方式1和写入计数初值后，OUT输出高电平，
此时并不开始计数。当门控信号GATE变为高电平时，启动计 数，OUT输出变低电平。在整个计数过程中，OUT都维持为 低电平，直到计数到0时，输出变为高电平。因此，输出为一 单脉冲，其低电平的维持时间由装入的计数初值来决定。图所 示为8253工作方式1的时序图。
6）方式5—— 在这种方式下，当写入控制字后，输出端出现高电平 作为初始电平。在写入计数初值后，计数器并不立即开始 计数，而是要由门控脉冲的上升沿来启动计数，这称为硬 件触发。当计数到0时，输出变低电平，又经过一个CLK 脉冲，输出恢复为高电平，这样在输出端得到一个负脉冲 选通信号。计数器停止计数后要等到下次门控脉冲的触发， 才能再进行计数。8253工作方式5的时序如图所示。
《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。
8253的6种工作方式分析
（2）门控信号GATE为高电平时，计数器工作； 当GATE为低电平时，计数器停止工作，其计数值 保持不变，等GATE为高时继续计数。
3
（3）在计数器工作期间，如果重新写入新的计数 值，计数器按新写入的计数值重新工作。 CLK
WR
GATE OUT N=6
N=2
高 6 5 2 1 0
方式0计数期间，又写入新的计数初值
9
（2）在计数器工作期间，若写入新的计数值，而GATE 一直维持高电平，计数器仍按原计数值计数，直到计数 器回零并在输出一个时钟周期的低电平后，才按新计数 值计数。
CLK
WR
GATE
OUT 3 2
N=3
N=2
高
1 0 2 1 0
10
2
1
四、方式3——方波发生器
CLK
WR
N=4
4 3 2 1 0（4） 3 2 1 0
14
CLK WR GATE OUT 4 3 4 3 2 1 0
N=4
方式5（2） 计数过程中，如果门控信号再次出现上升沿
15
方式5在计数过程中，写入新的计数值，但没有 GATE的上升沿触发脉冲，则当前计数不受影响。 当前计数结束后，再遇到GATE的上升沿，将按新 的初值开始计数。
16
七、六种方式的比较 1、方式0（计数到0时中断）和方式4（软件触发 选通） 相同点：二者都由软件触发（写入计数初值）启 动计数，无自动重装入计数初值的能力。每写入 一次计数初值，启动一次计数过程 。
4
二、方式1——可重复触发的单脉冲触发器
CLK
WR
GATE
OUT
3 2 1 0
CW
N=3
工作特点： （1）控制字写入后，OUT端输出高电平。写入初值后并不 开始计数而是等待GATE上升沿的到来。GATE出现上升沿 后在CLK下降沿开始计数，OUT输出低电平，计数到0时， OUT变高。方式1可产生单拍负脉冲信号，脉冲宽度由计数 初值决定。
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
8253的工作方式.doc
8253的工作方式.doc8253是一种可编程定时计数器，也称为PIT（可编程间隔计数器），主要用于定时、计数、脉冲宽度测量、触发信号生成等应用。
8253集成了三个内部计数器，并且具有多种工作模式，因此在实际应用中非常灵活。
这篇文章将介绍8253的工作方式。
一、8253的基本特点1. 集成了三个计数器：8253集成了三个16位的计数器，可以同时实现多种定时任务。
2. 可编程：8253可以通过编程输入控制字来设置工作模式、计数器初始值和计数方式等，大大提高了系统的灵活性。
3. 多种工作模式：8253具有多种工作模式，可以应用于定时、计数、脉冲宽度测量等各种应用场景。
4. 高可靠性：8253工作稳定可靠，在各种工作条件下都能保持准确的计数。
8253的工作模式通常分为三类：1. 方波发生器：8253可以通过设定适当的计数器初值和控制字来生成指定频率和占空比的方波信号。
这种工作模式一般应用于调制、解调和数字时钟等领域。
2. 计数器：8253可以将外部的脉冲信号作为计数器输入，并根据设定的计数器初值和控制字来实现计数。
这种工作模式主要应用于计数器、计时器和数据采集等领域。
3. 脉冲宽度调制：8253可以通过改变计数器初始值和脉冲输出方式来实现脉冲宽度调制。
这种工作模式广泛应用于伺服控制、PWM调光等领域。
三、8253的编程方法编程8253的主要步骤如下：1. 定义计数器模式：根据实际需求，定义相应的计数器模式。
8253的计数器模式主要包括16位计数器、8位计数器、比率发生器、方波发生器和脉冲宽度调制等。
2. 计数器初值设定：根据计数器模式和实际需求，设置相应的计数器初值。
计数器初值是计数器的初始计数值，也可以理解为计数器开始计数的起点。
3. 控制字设定：通过编写控制字，控制8253的各种功能和工作模式。
控制字通常由两个字节组成，其中第一个字节设定8253的工作模式和计数器选择，第二个字节设定计数器初值和扩展功能等。
第八章 可编程计数器定时器8253及其应用
LSB=4 CR=4
CLK GATE
OUT CRCE 4 CRCE 2 4 CRCE 2 4 CRCE 2 4 CRCE 2 4
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 2
CRCE 5 4
CRCE 4 3
8253方式0
两种特殊情况：
中途改变计数初值
CW=10H WR CR=3 CLK GATE OUT CR=3 LSB=3
LSB=3
CRCE 3 2
CRCE 1 3 2
1
0
8253方式1
2、方式1——可编程单稳态输出方式
时序图
CW=12H WR
LSB=3 CR=3
CLK GATE
OUT
CRCE
CRCE 3 2
1
0
8253方式1
工作过程
① 写入控制字，OUT立即变为高，并保持不变。 ② 写计数初值N，只有当GATE形成一个上升沿时，才在
下一个时钟脉冲的下降沿，将n装入实际计数器，同 时OUT由高变为低，开始减1计数（再来一个脉冲）。
③ 计数期间，OUT一直为低；当计数结束（计数值为0）
8253综述
Intel 8253是一种可编程的计数器/定时器芯片。 8253内部具有3个独立的16位计数器通道，通过对
它进行编程，每个计数器通道均有6种工作方式，并 且都可以按2进制或10进制2种格式进行计数，最高 计数频率能达到2MHz。 8253还可用作可编程方波频 率产生器、分频器、程控单脉冲发生器等。
教材第八章内容
第八章 可编程计数器/定时器8253及应用
8253的内部结构与工作方式
8253的内部结构与工作方式8253是一种通用计数器/定时器芯片，由Intel公司于1975年研发。
它在计算机系统中主要用于计时、定时和频率发生的应用。
8253的内部结构和工作方式如下：1.内部结构：8253由一个16位计数器和三个16位计数器/分频器组成。
其中，计数器0和计数器2可以用作定时器，计数器1可以用作计数器或分频器。
-计数器0（工作于16位模式）：它可以生成一个周期性的方波信号。
它的输入时钟源可以是外部引脚CLK0或者是计数器2的输出CLK2、计数器0还可以分为两个8位计数器，其下方8位由计数器1的输出加法器控制。
-计数器1（工作于16位模式）：它可以将计数器0的输出值与一个可编程的初始计数值进行相加或相减。
它的输出可以用作计数器或分频器。
-计数器2（工作于8位模式）：它通常用于分频器功能。
它可以接收来自外部引脚CLK2的时钟输入，并将其分频为不同的输出频率。
2.工作方式：- 定时器模式：8253可以工作在三种不同的定时器模式：比率发生器模式（Mode 0）、硬件单触发模式（Mode 1）和软件可编程单脉冲模式（Mode 2）。
在这些模式下，计数器的工作频率和输出信号的脉冲宽度都可以通过编程来设定。
-计数器模式：计数器1可以通过读取或写入操作来读取或设置计数器的值。
当计数器溢出时，可以触发中断。
-分频器模式：计数器2可以工作为一个分频器，将输入时钟分频为指定的输出频率。
在应用方面，8253的工作方式与内部结构密切相关。
通过编程设置不同的计数器模式和计数器值，可以实现各种计时和频率发生的功能。
例如，可以使用8253来测量时间间隔、生成周期性信号、控制器件的定时操作等。
总结起来，8253的内部结构由三个计数器模块组成，分别用于不同的定时和计数功能。
通过设置不同的模式和计数值，可以实现各种计时和频率发生的应用。
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8253的内部结构和工作方式
8253具有3个独立的计数通道，采纳减1计数方式。
在门控信号有效时，每输入1个计数脉冲，通道作1次计数操作。
当计数脉冲是已知周期的时钟信号时，计数就成为定时。
一、8253内部结构
8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式陶瓷管壳内。
1.数据总线缓冲器
数据总线缓冲器与系统总线连接，8位双向，与CPU交换信息的通道。
这是8253与CPU之间的数据接口，它由8位双向三态缓冲存储器构成，是CPU与8253之间交换信息的必经之路。
2.读／写操纵
读／写操纵分不连接系统的IOR#和IOW#，由CPU操纵着访问8253的内部通道。
接收CPU送入的读／写操纵信号，并完成对芯片内部各功能部件的操纵功能，因此，它实际上是8253芯片内部的操纵器。
A1A0：端口选择信号，由CPU输入。
8253
内部有3个独立的通道和一个操纵字寄存器，它们构成8253芯片的4个端口，CPU可对3个通道进行读／写操作3对操纵字寄存器进行写操作。
这4个端口地址由最低2位地址码A1A0来选择。
如表9.3.1所示。
3.通道选择
(1) CS#——片选信号，由CPU输入，低电平有效，通常由端口地址的高位地址译码形成。
(2) RD#、WR#——读／写操纵命令，由CPU输入，低电平有效。
RD#效时，CPU读取由A1A0所选定的通道内计数器的内容。
WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将方式操纵字写入操纵字寄存器中。
CPU对8253的读／写操作如表9.3.2所示。
4.计数通道0～2
每个计数通道内含1个16位的初值寄存器、减1计数器和1个16位的（输出）锁存器。
8253内部包含3个功能完全相同的通道，每个通道内部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计数。
采纳二进制计数时，最大计数值是FFFFH，采纳BCD码计数时。
最大计数值是9999。
与此计数器相对应，每个通道内设有一个16位计数值锁存器。
必要时可用来锁存计数值。
当某通道用作计数器时，应将要求计数的次数预置到该通道的计数器中、被计数的事件应以脉冲方式从CLK端输入，每输入一个计数脉冲，计数器内容减“1”，待计数值计到“0”。
OUT 端将有输出。
表示计数次数到。
当某个通道用作定时器时。
由CLK输入一定频率的时钟脉冲。
依照要求定时的时刻长短确定所需的计数值。
并预置到计数器中，每输入一个时钟脉冲，计数器内容减“1”，待计数值计到“0”。
OUT将有输出，表示定时时刻到。
同意从CLK输入的时钟频在1～2MHz范围内。
因此，任一通道作计数器用或作定时器用，其内部操作完全相同，区不仅在于前者是由计数脉冲进行减“1”计数。
而后者是内时钟脉冲进行减“1”计数。
作计数器时，要求计数的次数可直接作为计数器的初值预置到减“1”计数器中。
作定时器时，计数器的初值即定时系数应依照要求定时的时刻进行如下运算才能得到：定时系数＝需要定时的时刻／时钟脉冲周期
①设置通道：向方式操纵字寄存器端口写入方式选择操纵字，用于确定要设置的通道及工作方式；
②计数/定时：向通道写入计数值，启动计数操作；
③读取当前的计数值：向指定通道读取当前计数器值时，8253将计数器值存入锁存器，从锁存器向外提供当前的计数器值，计数器则接着作计数操作。
④计数到：当计数器减1为0时，通过引脚OUT i向外输出“到”的脉冲信号。
计数初值输入存放在初值寄存器中，计数开始或重装入时被复制到计数器中。
锁存器在非锁存状态，其值随计数器的变化而变化；一旦锁存了计数器的当前值，直到锁存器值被读取后才能解除锁存状态。
5.方式选择操纵字
二、8253的通道工作方式
8253中各通道可有6种可供选择的工作方式，以完成定时、计数或脉冲发生器等多种功能。
8253的各种工作方式如下：
1.方式0：计数结束则中断
工作方式0被称为计数结束中断方式，它的定时波形如图9.3.4所示。
当任一通道被定义为工作方式0时， OUT i输出为低电平；若门控信号GATE为高电平，当CPU利用输出指令向该通。