微机原理课_8253
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微机原理 可编程计数器定时器8253及应用
教材第八章内容
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
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
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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
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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
微机原理课设 电子琴8253 8255
一、内容摘要设计一个电子琴。
利用数字键1、2、3、4、5、6、7作为电子琴键，按下数字键发出相应的音调。
二、课程设计的目的和意义1、进一步掌握定时器编程和应用。
2、了解微机利用定时器产生音乐的基本方法。
三、课程设计的要点和内容1、根据音阶频率表，利用定时器可以产生相应频率的脉冲信号，不同频率的脉冲信号经驱动电路放大后，就会发生不同的音调。
2、对于每个按键的音调发音时间由软件延时控制，如键一直按下，就会连续发音各音阶标称频率值：本次课设要求设计一个电子琴，作为一个乐器，其最基本的功能就是能够发出一个音阶的所有声音，即：do，re，mi，fa，so，la，xi，dou，8个音符，不同的声音的本质就是不同频率的波，每个音符都对应着固定的频率；而声音的长短即是波的个数。
所以得出的一条思路是：用汇编语言来产生一系列频率不同的方波信号，找到各个音符的频率，然后用汇编语言产生同频信号，并将该信号输入到扬声器，如果驱动功率不够则可以加放大电路。
四、硬件电路设计1、单元电路设计：硬件结构应结合软件方案一并考虑，做到软件、硬件功能相匹配。
在DJ-598K 三合一单片机微机试验仪平台上，硬件设计参考方案如下：2、电路工作原理：2.1可编程8253计数器（1）在计算机的引用中，常常要对外设的某些信号进行计数，希望计算机既能控制技术的过程，还有能读取计数的结果，进而作为控制或管理的决策依据。
如果被计数的信号有了准确的固定的周期，就形成了定时器。
（2）图为8253的内部组成和引脚。
如图所示，与外部的连接线主要分布在右侧的三个部分，即：三个计数器。
其中CLK为计数通道的输入脉冲信号，对于8253来说的频率范围是0—2MHz。
GATE为门控信号，用来启动或禁止计数工作，高电平有效，不同的工作方式，作用也不同。
Out为输出信号，用来输出波形，不同的工作方式，不同的工作方式，输出的波形也不同；而与CPU的的内部接线主要分布在左侧的三个部分。
《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-第八章 8253
3 2
3 2 1 0
高电平N个、低电平1个 写入新的初始值，计数重新开始
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
定时器方式5：硬件触发选通信号
方式5
4
3
WR
CLK GATE 4 3 2 1 0 OUT 3 2 1 3 2 1 0
高电平N个、低电平1个 GATE上升沿使计数重新开始
④ ⑥ ② ⑤ ① 计 ③ 数 计 设 计 设 值 硬 数 定 数 定 送 件 结 计 过 工 入 启 束 数 程 作 计 动 初 数方 值 器式
WR CLK
GATE ③ OUT 4 3 2 1 0
写入方式字后，输出高电平 等待GATE上升沿，计数开始
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
2. 定时刷新 • 用于DRAM的刷新，15.6s刷新一次 门控总为高，选择方式2或3 • 1.19318MHz的周期为0.838 s 计数初值为：15.6/0.838≈18 mov al,54h ;计数器1为方式2 ;采用二进制计数，只写低8位计数值 out 43h,al ;写入方式控制字 mov al,18 ;计数初值为18 out 41h,al ;写入计数值
freq
000 方式0 0 二进制 计数器锁存命令 001 方式1 1 十进制 只读写低字节 *10 方式2 只读写高字节 *11 方式3 先读写低字节 100 方式4 后读写高字节 101 方式5
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社
方式控制字编程示例 ; 假设8253的计数器0、1、2端口和控制端 口地址：40H～43H ;设置其中计数器0为方式0 ;采用二进制计数，先低后高写入计数值 mov al,30h ;方式控制字：30H＝00 11 000 0B out 43h,al ;写入控制端口：43H
微机原理与应用教学资料第八章 8253
fclk=2MHZ 据题意 TOUT=20s fout=1/20 计数初值N=2×106×20=4×107>65536
∴级联
取N1=5000，N2=8000
控制字 00110101 （35H，通道0）
M/IO A7～A0
若二进制计数
N1=1388H
I/0译码 A1 A2
CS GATE0 GATE1
A1 CLK0 A0 OUT0
2、写入计数初值 A1A0=00，01，10
初值 8位：一条输出指令
16位：两条输出指令 先送低8位初值后送高8位初
值
例：选择0#通道，工作方式3，计数初值2354H，BCD计数方式
8253端口地址为40H～46H
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0
0
1
1
×1
1
1
通道0
|
|
|
先读写低8位，后读写高8位
c) A1、A0：端口选择信号，接8086CPU的A2、A1地址线 若为8088CPU,8位数据线，则接系统的A1、A0（实验用电路）
00：计数器0
01：
1
∴8253需要4个端口地址
10：
2
11：控制器R
电气学院学习部资料库
4
例：8253的基地址为FOH（11110000B）
则：计数器0：FOH；计数器1：F2H；计数器2：F4H；控制寄 存器：F6H
通道1：方式3 方波发生器 通道GATE1由8255A的PA0控制， 当GATE1为高电平，输出方波，扬声器响。
在中断服务程序中控制GATE高电平的时间，软件延时
②控制字设置
通道0：0 0 0 1 0 1 0 1 通道1：0 1 1 1 0 1 1 1 主程序：MOV AL ，00010101B
微机原理-8253
MOV AL，0B5H； OUT 07H，AL； MOV AL，00H； OUT 06H，AL； MOV AL，05H； OUT 06H，AL；
精品资料
方式(fāngshì) 3 —— 方波发生器
• 方式3与方式2的工作类似，输出(shūchū)固定频率的 脉冲。 • 计数器具有“初值自动重装”的功能。 • 工作特点如下： • 当计数值为 偶数 时，则输出(shūchū)对称方波。 • 前 N／2 计数期间 输出(shūchū)高电平，即 OUT = 1； • 后 N ／ 2 计数期间输出(shūchū)低电平，即OUT = 0； • 当计数值为 奇数 时，前 （N+1） ／ 2 计数期间， • 输出(shūchū)高电平，即 OUT = 1， • 后（N-1） ／ 2 计数期间输出(shūchū)低电平，即 OUT = 0 。
精品资料
方式0 —— 工作(gōngzuò)方式的特点
1、写入控制字后，OUT= 0 为低电平，只有当 GATE = 1 时， CLK 端来一个计数脉冲，计数器才进行减一计数。 当计数值减为 0 时，计数全过程结束，计数器停止计数， OUT =1为高电平。
2、如果使计数器重新开始计数，需再次写入计数字值，当新计数值 写入后， OUT 端电平才能由高变低。
•
OUT =1 不变。
•
当计数值减为1 时，OUT = 0 ，经过一个 CLK时钟
•
周期后， 计数器自动启动，继续重复计数过程。
• OUT =0 的时间是一个 CLK 周期。
精品资料
方式(fāngshì)2 ——频率发生器
2、在计数过程中，可以改变计数值。如果在计数过程中， 重新写入某一计数值，在写入新计数值后，不影响正在 进行的计数过程，待计数过程完成后，在下一个计数过 程开始时，按新的计数值，重新开始作减一计数。
第八章可编程计数器定时器8253 微机原理与接口技术 教学课件(共45张PPT)
1、8位的控制(kò ngzhì) 存放器
2、16位的CR
备注： 一、编程结 构: 1、8位的控 制存放器
2、16位的计 数初值存放器 CR 3、16位的计 数执行部件 CE
4、16位的 输出锁存器
OL
3、16位的CE：减 法(jiǎnfǎ)计数器
4、16位的OL： 锁存CE的内容
注：CR、CE、OL都为16位存放器，也可作8位存放器用
OUT 46H, AL
;1011×110B
;设控制字
/ TCLK
MOV AX, 2000
= FCLK / FOUT OUT 44H, AL
=2MHZ/1KHZ MOV AL, AH
=2000
OUT 44H, AL ;设初值
=7D0H
第二十八页，共45页。
5、方式4－软件触发(chùfā)的选通信号
使其工作于方式(fāngshì)3，计数初值为1234H，计数
按二
进制格式。编写程序将计数值读到BX存放器。
MOV AL,36H ; 0011×110B
MOV AL,00H ;0000 ××××H
OUT 46H,AL ;设控制(kòngzhì)字 MOV AL,34H
OUT 46H,AL ;锁存命令(mìng lìng) IN AL,40H
数过程(guòchéng)，从下一个时钟开始按新初值计数， 初值减为1前OUT一直维持高电平。
③ 软件同步：通过写入初值使计数器同步。
第二十五页，共45页。
4、方式(fāngshì)3－方波发生器
特点(tèdiǎn)：1〕计数 过程 该方式工作过程 (guòchéng)同方式2 ，只是输出脉宽不同 。
( y ì 2、适用场合(chǎng hé)：各种
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
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⑴写入方式0控制字后，OUT立即变成低电平。当写入计数初值N 后，若GATE为高电平，计数器开始计数。 ⑵在计数过程中， OUT端一直维持为低，直到计数为0（结束） 时，OUT端变为高，(可以设置为向CPU发出中断请求)。 ⑶在计数过程中，若GATE变为低电平，暂时停止计数,OUT不变, 直到GATE变为高电平后继续接着计数,到计数为0（结束）时， OUT端变为高。(可以设置为向CPU发出中断请求)。 8253用作计数时， 一般都工作在方式0。
8253的编程控制字格式
D5 D4 D3 D2 D1 D0
0= 二进制 1= 十进制 工作方式选择 000= 方式 0 001= 方式 1 x10= 方式 2 x11= 方式 3 100= 方式 4 101= 方式 5
通道控制字寻址 00=通道 0 控制寄存器 01=通道 1 控制寄存器 10=通道 2 控制寄存器 11=不用
可编程定时/计数器的主要用途有：
① 以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统， 以便 切换程序。 ② 向I/O设备输出精确的定时信号， 该信号的周期 由程序控制。 ③ 用作可编程波特率或速率发生器。 ④ 检测外部事件发生的频率或周期。 ⑤ 统计外部某一事件发生的次数。 ⑥ 在定时或计数达到编程规定的值之后， 产生输出 信号，向CPU申请中断。
读写操作 00= 锁定当前计数值 01= 读 /写计数器低 8 位 10= 读写计数器高 8 位 11= 先读 / 写计数器低 8 位 再读/写高8位
1）D7D6：计数器选择位。这两位表示这个控制字是对哪一个 计数器设置的。 00：计数器0；01：计数器1；10：计数器2；11：非法选择。
D7
D6
对8253的计数器进行读操作时,应注意： 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使计数器停止计数时,先写入控制字,规定好RL1和 RL0(控制字的D5D4位)的状态——也就是规定读一个 字节还是读两个字节。 ②在计数过程中读计数值。这时读出当前的计数值 并不影响计数器的工作。为做到这一点 , 首先写入 8253一个特定的控制字:XX00XXXX。这是控制字的一 种形式。
第八章 可编程定时/计数器8253 本章学习的知识点: 1)掌握8253的基本功能 2)掌握8253的6种工作方式的特点和用法 3)掌握8253的硬软件设计方法 本章学习的难点: 1)掌握8253的6种工作方式的特点和用法 2)掌握8253的硬软件设计方法
8.1 概述
1、应用场合
在微机系统中,要求对外部信号进行计数 或要求对时间进行精确定时----计数/定时器. 计数由外部脉冲信号提供,当达到设定的计数 值时,输出一个电平信号,告知外部设备已经计 满。定时时间基准由8086内部时钟源提供，经 定时钟分频后得到所需的时间信号，当定时时 间到后也输出一个电平信号,告知外部设备定 时时间到。
接受CPU的控制字，只能写，不能读，根据控制字决 定每个通道的工作方式。
4）三个计数/定时器的特点
(1) 计数/定时器0、1、2是3 个16位减1计数器，它们互相
独立， 内部结构和功能相同。
(2)每个计数器有3根信号线，它们是时钟输入CLK、门控输入
GATE和输出OUT。
(3)计数/定时器从CLK端接收时钟脉冲或事件计数脉冲，在脉
8253初始化编程要求
1、8253三个端口有各自独立的地址，控制字分别对
各端口的工作方式进行设置。 2、对某一个端口设置初值时，先设置控制字 3、设置初值时，要符合D5、D4的规定，分别输入计 数值。（16位计数值要用两条指令写入计数值） 4、锁存（D5D4=00）的目的是：在CPU读取计数值前 先用锁存命令锁存减1计数器的当前值，否则得不到 正确的结果，CPU取走数据后，锁存功能自动失锁 5、编程顺序：先写入控制字到控制寄存器，然后写 入计数初值到所确定的计数器端口！！！
8.2 8253定时计数器的引脚功能
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR A0 A1 CS Vcc
数据线
控制线
电源线
地
8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12
1、8253的引脚功能:
9 11 10 CLK0 GATE 0 OUT0 计数器
0号
15 14 13
8.4
8253工作方式与时序
1、六种工作方式均遵循的以下几条原则： 1）写入控制字时所有的控制逻辑电路复位，输出端 OUT进入初始化状态。工作方式不同，输出电平不同。
2）初值写入后，需经过一个时钟周期减1计数器才开 始工作，时钟脉冲的下降沿使计数器减1计数（GATE必 须为高时）。如果初值为0，则为最大值（65536:二进 制或为10000:十进制）。
CLK1 GATE 1 OUT1
计数器 1号
18பைடு நூலகம்16 17
CLK2 GATE 2 OUT2
计数器
2号
8253的引脚配置
1）与CPU的接口信号 （1）D0-D7：数据 线,CPU与8253之间传 送数据,控制和信息。 （2）CS: 片选信号. 接地址译码电路. （3）WR RD 读 写控制 （4）A0 A1 地址 选择线, 用于对 8253的四个端口的读 写.(三个计数/定时口, 一个控制口)
3）D3D2D1：计数器工作方式选择位
8253的每个计数通道有6种不同的工作，工作方式由 这3位决定。 000——方式0；001——方式1；x10——方式2 x11——方式3；100——方式4；101——方式5。
4）D0：数制选择
8253的每个计数器有两种数制二进制和十进制，由 这一位决定选择哪一种。D0=0表示采用二进制计数， 写入的初值范围为0000H～FFFFH，其中0000H是 最大值，代表65536； D=1表示采用十进制计数， 写入的初值范围为0000～9999，其中0000是最大 值，代表10000。
2）读/写控制逻辑
（1）接受CPU的RD、WR、CS 、A0、A1 信号，经组合 产生对某一端口的操作。 （2）当片选信号有效， 即CS =0时，读/写逻辑才能 工作。该控制逻辑根据读/写命令及送来的地址信息， 决定三个计数器和控制字寄存器中哪一个工作，并控 制内部总线上数据传送的方向。
3）控制字寄存器
15 14 13
CLK1 GATE 1 OUT1
计数器
1号
18 16 17
CLK2 GATE 2 OUT2
计数器 2号
（3）GATE0～GATE2 : 门控信号，用于启动 /停止定时或计数工 作的控制，也是两个 或两个以上串联的定 时/计数输入端。该 信号有效时定时/计 数器才开始工作。
8.3 8253定时计数器内部结构
2）与外部设备的接口信号
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR A0 A1 CS Vcc
数据线
控制线
电源线
地
8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12
9 11 10
CLK0 GATE 0 OUT0
计数器 0号
（1）CLK0～CLK2:时 钟/脉冲输入端 （2）OUT0～OUT2 : 定时/计数到, 输出 相应的电平
2）D5D4：数据读/写格式选择位。CPU在对计数器写入初值和 读取它们的当前值时，有几种不同的格式，由这两位来决定。 00：将计数器当前值锁存于输出锁存器中，以便读出； 01：只读/写计数器的低8位，写入时高8位自动设置为0； 10：只读/写计数器的高8位，写入时低8位自动设置为0； 11：对16位计数器进行两次读/写操作，低字节在前，高字节 在后， 两次操作的地址相同。
5) 三个独立端口的特性
1）三个计数器的GATE都是高电平有效 2）最高计数频率2MHZ 3）有6种工作方式 4）计数范围 0—65535或0000H---FFFFH
6) 8253的寻址及连接
8253占用4个接口地址,地址由CS、A0、A1来确定。 地址线A1A0编码与8253内部寄存器的对应关系：
冲下降沿按照二进制或十进制从预置的初值开始进行减1计数。 当计数值减到零时，从OUT端送出一个信号。
(4)计数器在开始计数和计数过程中，都要受到门控信号GATE
的控制， GATE =1可以计数， GATE =0，停止计数。
每个计数/定时器（通道）有：
1、有一个16位的预置计数初值寄存器 2、有一个16位的减1计数寄存器，初值为计数初值 寄存器的值。当输入端CLK输入一个计数脉冲后，减 1计数寄存器的内容减1，当减到0时，输出端OUT输 出相应的电平，表示计数结束。 3、当前计数输出寄存器：16位寄存器，供CPU读出 当前的计数值。当前计数输出寄存器相当于减1计数 寄存器的状态寄存器，它随减1寄存器的内容变化， 但由于减1计数寄存器是CPU不能直接读数据的，只 能读当前计数输出寄存器的值。
CS RDWR A1 A2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 寄存器选择和操作 写入0通道寄存器 写入1通道寄存器 写入2通道寄存器 写入控制寄存器 读0通道 读1通道 读2通道
8 ．3
D7 D6
方式0的时序图
CLK
（设计数初值为3)
② GATE （允许计数高电平） 写CW 写计数值 WR
① OUT0
③ ④ 3 2 1 0
GATE
OUT0 3 2 2 2 1 0
特点①: 计数器只计一遍数。当计数到0时，并不恢 复计数初值， 不开始重新计数，输出端OUT由低变高 且一直保持为高。只有当写入一个新的计数初值后， OUT才变低，开始新的计数。
2) 硬件定时： 利用专门的定时电路实现精确定时。不受 控制,无法修改。如555电路。 3) 通用可编程接口芯片定时： 由硬件和软件相结合, 可以有多种定时和 计数工作方式供选用，可应用与各中不同型号 的计算机系统。
8253的编程控制字格式
D5 D4 D3 D2 D1 D0
0= 二进制 1= 十进制 工作方式选择 000= 方式 0 001= 方式 1 x10= 方式 2 x11= 方式 3 100= 方式 4 101= 方式 5
通道控制字寻址 00=通道 0 控制寄存器 01=通道 1 控制寄存器 10=通道 2 控制寄存器 11=不用
可编程定时/计数器的主要用途有：
① 以均匀分布的时间间隔中断分时操作系统， 以便 切换程序。 ② 向I/O设备输出精确的定时信号， 该信号的周期 由程序控制。 ③ 用作可编程波特率或速率发生器。 ④ 检测外部事件发生的频率或周期。 ⑤ 统计外部某一事件发生的次数。 ⑥ 在定时或计数达到编程规定的值之后， 产生输出 信号，向CPU申请中断。
读写操作 00= 锁定当前计数值 01= 读 /写计数器低 8 位 10= 读写计数器高 8 位 11= 先读 / 写计数器低 8 位 再读/写高8位
1）D7D6：计数器选择位。这两位表示这个控制字是对哪一个 计数器设置的。 00：计数器0；01：计数器1；10：计数器2；11：非法选择。
D7
D6
对8253的计数器进行读操作时,应注意： 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使计数器停止计数时,先写入控制字,规定好RL1和 RL0(控制字的D5D4位)的状态——也就是规定读一个 字节还是读两个字节。 ②在计数过程中读计数值。这时读出当前的计数值 并不影响计数器的工作。为做到这一点 , 首先写入 8253一个特定的控制字:XX00XXXX。这是控制字的一 种形式。
第八章 可编程定时/计数器8253 本章学习的知识点: 1)掌握8253的基本功能 2)掌握8253的6种工作方式的特点和用法 3)掌握8253的硬软件设计方法 本章学习的难点: 1)掌握8253的6种工作方式的特点和用法 2)掌握8253的硬软件设计方法
8.1 概述
1、应用场合
在微机系统中,要求对外部信号进行计数 或要求对时间进行精确定时----计数/定时器. 计数由外部脉冲信号提供,当达到设定的计数 值时,输出一个电平信号,告知外部设备已经计 满。定时时间基准由8086内部时钟源提供，经 定时钟分频后得到所需的时间信号，当定时时 间到后也输出一个电平信号,告知外部设备定 时时间到。
接受CPU的控制字，只能写，不能读，根据控制字决 定每个通道的工作方式。
4）三个计数/定时器的特点
(1) 计数/定时器0、1、2是3 个16位减1计数器，它们互相
独立， 内部结构和功能相同。
(2)每个计数器有3根信号线，它们是时钟输入CLK、门控输入
GATE和输出OUT。
(3)计数/定时器从CLK端接收时钟脉冲或事件计数脉冲，在脉
8253初始化编程要求
1、8253三个端口有各自独立的地址，控制字分别对
各端口的工作方式进行设置。 2、对某一个端口设置初值时，先设置控制字 3、设置初值时，要符合D5、D4的规定，分别输入计 数值。（16位计数值要用两条指令写入计数值） 4、锁存（D5D4=00）的目的是：在CPU读取计数值前 先用锁存命令锁存减1计数器的当前值，否则得不到 正确的结果，CPU取走数据后，锁存功能自动失锁 5、编程顺序：先写入控制字到控制寄存器，然后写 入计数初值到所确定的计数器端口！！！
8.2 8253定时计数器的引脚功能
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR A0 A1 CS Vcc
数据线
控制线
电源线
地
8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12
1、8253的引脚功能:
9 11 10 CLK0 GATE 0 OUT0 计数器
0号
15 14 13
8.4
8253工作方式与时序
1、六种工作方式均遵循的以下几条原则： 1）写入控制字时所有的控制逻辑电路复位，输出端 OUT进入初始化状态。工作方式不同，输出电平不同。
2）初值写入后，需经过一个时钟周期减1计数器才开 始工作，时钟脉冲的下降沿使计数器减1计数（GATE必 须为高时）。如果初值为0，则为最大值（65536:二进 制或为10000:十进制）。
CLK1 GATE 1 OUT1
计数器 1号
18பைடு நூலகம்16 17
CLK2 GATE 2 OUT2
计数器
2号
8253的引脚配置
1）与CPU的接口信号 （1）D0-D7：数据 线,CPU与8253之间传 送数据,控制和信息。 （2）CS: 片选信号. 接地址译码电路. （3）WR RD 读 写控制 （4）A0 A1 地址 选择线, 用于对 8253的四个端口的读 写.(三个计数/定时口, 一个控制口)
3）D3D2D1：计数器工作方式选择位
8253的每个计数通道有6种不同的工作，工作方式由 这3位决定。 000——方式0；001——方式1；x10——方式2 x11——方式3；100——方式4；101——方式5。
4）D0：数制选择
8253的每个计数器有两种数制二进制和十进制，由 这一位决定选择哪一种。D0=0表示采用二进制计数， 写入的初值范围为0000H～FFFFH，其中0000H是 最大值，代表65536； D=1表示采用十进制计数， 写入的初值范围为0000～9999，其中0000是最大 值，代表10000。
2）读/写控制逻辑
（1）接受CPU的RD、WR、CS 、A0、A1 信号，经组合 产生对某一端口的操作。 （2）当片选信号有效， 即CS =0时，读/写逻辑才能 工作。该控制逻辑根据读/写命令及送来的地址信息， 决定三个计数器和控制字寄存器中哪一个工作，并控 制内部总线上数据传送的方向。
3）控制字寄存器
15 14 13
CLK1 GATE 1 OUT1
计数器
1号
18 16 17
CLK2 GATE 2 OUT2
计数器 2号
（3）GATE0～GATE2 : 门控信号，用于启动 /停止定时或计数工 作的控制，也是两个 或两个以上串联的定 时/计数输入端。该 信号有效时定时/计 数器才开始工作。
8.3 8253定时计数器内部结构
2）与外部设备的接口信号
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RD WR A0 A1 CS Vcc
数据线
控制线
电源线
地
8 7 6 5 4 3 2 1 22 23 19 2 21 24 12
9 11 10
CLK0 GATE 0 OUT0
计数器 0号
（1）CLK0～CLK2:时 钟/脉冲输入端 （2）OUT0～OUT2 : 定时/计数到, 输出 相应的电平
2）D5D4：数据读/写格式选择位。CPU在对计数器写入初值和 读取它们的当前值时，有几种不同的格式，由这两位来决定。 00：将计数器当前值锁存于输出锁存器中，以便读出； 01：只读/写计数器的低8位，写入时高8位自动设置为0； 10：只读/写计数器的高8位，写入时低8位自动设置为0； 11：对16位计数器进行两次读/写操作，低字节在前，高字节 在后， 两次操作的地址相同。
5) 三个独立端口的特性
1）三个计数器的GATE都是高电平有效 2）最高计数频率2MHZ 3）有6种工作方式 4）计数范围 0—65535或0000H---FFFFH
6) 8253的寻址及连接
8253占用4个接口地址,地址由CS、A0、A1来确定。 地址线A1A0编码与8253内部寄存器的对应关系：
冲下降沿按照二进制或十进制从预置的初值开始进行减1计数。 当计数值减到零时，从OUT端送出一个信号。
(4)计数器在开始计数和计数过程中，都要受到门控信号GATE
的控制， GATE =1可以计数， GATE =0，停止计数。
每个计数/定时器（通道）有：
1、有一个16位的预置计数初值寄存器 2、有一个16位的减1计数寄存器，初值为计数初值 寄存器的值。当输入端CLK输入一个计数脉冲后，减 1计数寄存器的内容减1，当减到0时，输出端OUT输 出相应的电平，表示计数结束。 3、当前计数输出寄存器：16位寄存器，供CPU读出 当前的计数值。当前计数输出寄存器相当于减1计数 寄存器的状态寄存器，它随减1寄存器的内容变化， 但由于减1计数寄存器是CPU不能直接读数据的，只 能读当前计数输出寄存器的值。
CS RDWR A1 A2 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 寄存器选择和操作 写入0通道寄存器 写入1通道寄存器 写入2通道寄存器 写入控制寄存器 读0通道 读1通道 读2通道
8 ．3
D7 D6
方式0的时序图
CLK
（设计数初值为3)
② GATE （允许计数高电平） 写CW 写计数值 WR
① OUT0
③ ④ 3 2 1 0
GATE
OUT0 3 2 2 2 1 0
特点①: 计数器只计一遍数。当计数到0时，并不恢 复计数初值， 不开始重新计数，输出端OUT由低变高 且一直保持为高。只有当写入一个新的计数初值后， OUT才变低，开始新的计数。
2) 硬件定时： 利用专门的定时电路实现精确定时。不受 控制,无法修改。如555电路。 3) 通用可编程接口芯片定时： 由硬件和软件相结合, 可以有多种定时和 计数工作方式供选用，可应用与各中不同型号 的计算机系统。