河北专接本微机原理8253工作方式
8253的内部结构与工作方式
8253的部结构和工作方式8253具有3个独立的计数通道，采用减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部结构8253芯片有24条引脚，封装在双列直插式瓷管壳。
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／写控制读／写控制分别连接系统的IOR#和IOW#，由CPU控制着访问8253的部通道。
接收CPU送入的读／写控制信号，并完成对芯片部各功能部件的控制功能，因此，它实际上是8253芯片部的控制器。
A1A0：端口选择信号，由CPU输入。
8253部有3个独立的通道和一个控制字寄存器，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对控制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／写控制命令，由CPU输入，低电平有效。
RD#效时，CPU 读取由A1A0所选定的通道计数器的容。
WR#有效时，CPU将计数值写入各个通道的计数器中，或者是将方式控制字写入控制字寄存器中。
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部包含3个功能完全相同的通道，每个通道部设有一个16位计数器，可进行二进制或十进制（BCD码）计数。
采用二进制计数时，最大计数值是FFFFH，采用BCD码计数时。
最大计数值是9999。
与此计数器相对应，每个通道设有一个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，计数器容减“1”，待计数值计到“0”。
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。
7-4 8253的工作方式
8253的工作方式8253的工作方式8253有六种工作方式，在不同的方式下，计数器的启动方式、GATE端输入信号的作用以及OUT端的输出波形都有所不同。
方式0—计数结束产生中断n=443210INTR CLKWRGATEOUT CW方式0—计数结束产生中断a)当写入控制字后，输出端OUT即为低电平（初始状态），如果GATE=1，则计数器获得初值后开始计数，计数器只计数一遍，直到再次写入初始值b)因为在写入计数初值后经过一个时钟周期才能开始计数，所以当计数条件满足时，如果计数初值为n，则需要经过n+1个时钟，OUT端输出高电平，该OUT信号作为中断请求c)如果在GATE=0时写入计数初值，仍会在下一个时钟脉冲时，写入初值，但此时不会开始计数，直到GATE=1时，计数开始；计数过程中，如果GATE=0，计数暂停，直到GATE=1，计数继续d)如果有新的计数初值被写入，则原计数值作废，待下一个时钟脉冲时，新的初值送到计数执行部件方式1—可重复触发的单稳态触发器WR CW GATEOUT CLK323201n=31方式1—可重复触发的单稳态触发器a)写入控制字后，输出端OUT变为高电平（初始状态），计数初值经一个时钟周期后，送计数执行部件；GATE信号上升沿到来时，边沿触发器受到触发，下一个时钟脉冲时，OUT变为低电平，直到计数为0b)如果计数初值为n，则OUT输出n个时钟周期的负脉冲；计数器为0后，输出端OUT变为高电平，只要GATE上升沿到来，计数器可再次重新计数c)如果计数过程有新的计数初值写入计数器，不会影响当前输出，即仍然输出宽度为原计数值的负脉冲，直到GATE上升沿再次到来，按新的计数值开始计数方式2—分频器WR GATE OUT CLK21210330重复周期n=3CW方式2—分频器a)当写入控制字后，输出端OUT变为高电平（初始状态），计数初值经一个时钟周期后，送计数执行部件开始计数b)如果计数初值为n，输出端OUT将经历可重复输出周期，每个输出周期包含n个时钟，其中n-1个时钟为高电平，1个时钟周期为低电平；可以作为一个脉冲速率发生器或用于产生实时时钟中断c)GATE=1时计数进行，GATE=0时计数结束；在计数期间送入新的计数值，如果GATE=1，则OUT不变，当前计数完毕后，按新值进行计数方式3—方波发生器WR GATEOUT CLK4312543251n=5CW 重复周期方式3—方波发生器a)当写入控制字后，输出端OUT为高电平（初始状态），写入初值后下一个时钟开始计数，计数到一半时，OUT变为低电平，计数为0时再变为高电平，完成一个输出周期，进而开始下一个重复周期b)当初值为偶数，输出的正负脉冲个数相等，否则，高电平比低电平多一个时钟c)GATE=1时，在写入控制字及初值后的下一个时钟开始计数，GATE=0时计数停止。
8253的内部结构与工作方式
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。
8253工作原理
（3）方式1：可编程的硬件触发单拍脉冲。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE的上升 沿触发计数，同时OUT变低，直到计数到0 ；遇到GATE的上 升沿时，自动重新计数。
（4）方式2：速率发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE为高计 数；计数到1时， OUT变低，计数到0时， OUT变高，并自动 重新计数。 GATE为低时，禁止计数，直到GATE变高，重新 自动写入计数值计数。一般作为分频器使用。
（7）方式5：硬件触发的选通信号发生器。
特点：写入控制字寄存器后，输出OUT就变高；GATE的上升 沿触发计数；计数到0时， OUT为低，经过一个CLK周期 后 变为高。只有遇到GATE的上升沿时，自动重新计数。
（8）8253的工作方式小结。 1）方式2、4、5的输出波形是相同的，都是宽度为一个 CLK周期的负脉冲，但方式2连续工作，方式4由软件触发 启动，方式5由硬件触发启动。 2）方式5与方式1的工作过程相同，但输出波形不同，方 式1输出的是宽度为N个CLK脉冲的低电平有效的脉冲（计 数过程中输出为低），而方式5输出的是宽度为一个CLK 脉冲的负脉冲（计数过程中输出为高）。 3）输出端OUT的初始状态。方式0在写入方式字后输出为 低；其余方式，写入控制字后输出均变为高。 4）任一种方式，均是在写入计数初值之后才能开始计数 ，方式0、2、3、4都是在写入计数初值之后开始计数的， 而方式1和方式5需要外部触发启动才开始计数。
（5）方式3：方波速率发生器。
特点：与方式2类似，只是进行减2操作，直到0时， OUT变低 ，并自动重新写入计数值减2操作，直到0时， OUT变高。一 般作为方波发生器使用。
（6）方式4：软件触发的选通信号发生器。
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
微机原理第09章 8253-2(完)
方式3 方波发生器
方式3
WR CLK 4
GATE
4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 4 3 2波频率
方式4 软件触发选通信号
方式4 WR CLK GATE 4
4 3 2 1 0
OUT
方式5 硬件触发选通信号
方式5 WR 4
CLK GATE
3
2
1
0
④ 计 数 ⑥初 ⑤② ③ 值① 计送 计写 硬 数减 写 数入 入 件 结 1计 过 控 启 束计 程数 制 动 初 数 字 值 寄 存 器
方式2 频率发生器（分频器）
方式2 4
WR CLK
GATE 4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 4 3 2 1 0
OUT
计数初值=时钟脉冲频率/负脉冲发生频率
向控制字端口地址：写入锁存命令 从计数器端口地址：读取锁存的当前计数值
读取计数值，要注意读写格式和计数数制
例1：要求计数器0工作于方式3，输出方波的频率为 2KHz，计数脉冲的频率为2.5MHz，采用二进制计数，试 写出初始化程序段。
1. 8253的端口地址为：80H，81H，82H，83H。 2. 计数初值计算：TC = 2.5MHz/2KHz=1250 3. 8253的方式控制字为： 00 11 011 0 4. 初始化程序段： MOV OUT MOV OUT MOV OUT AL，00110110B 83H，AL AX, 1250 80H，AL AL, AH 80H，AL
D3 D2
D1
D0
计数器
00: 计数器0 01: 计数器1 10: 计数器2 11: 无意义
读写格式
00: 锁存计数值 01: 只读写低8位 10: 只读写高8位 11: 先读写低8位 后读写高8位
第2节3 8253的工作方式
第三，在计数过程中可以改变计数值， 第三，在计数过程中可以改变计数值，这对正在进行的计数过程没 有影响，但在计数器计数到 时输出 时输出OUT变低，经过一个时钟周期输 变低， 有影响，但在计数器计数到1时输出 变低 又变高;之后 出OUT又变高 之后，计数器将按新的计数值进行计数。换言之，方 又变高 之后，计数器将按新的计数值进行计数。换言之， 改变的计数值是在下次计数周期有效。 式2改变的计数值是在下次计数周期有效。 改变的计数值是在下次计数周期有效
第二， 时允许计数， 时禁止计数。 第二，当GATE=1时允许计数，GATE=0时禁止计数。所以要 时允许计数 时禁止计数 做到软件启动， 应该保持为1。 做到软件启动，则GATE应该保持为 。 应该保持为
第三，若在计数过程中改变了计数值， 第三，若在计数过程中改变了计数值，则按新计数值重新开始 计数。若计数值为双字节，则在设置第一个字节时停止计数， 计数。若计数值为双字节，则在设置第一个字节时停止计数， 在设置第二个字节后，按新的计数值开始计数。 在设置第二个字节后，按新的计数值开始计数。
方式2 频率发生器（分频器） 方式 频率发生器（分频器）
(1) 工作过程
方式2 方式 WR CLK GATE
4
4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 4 3 2 1 0 4 3 2 1 0
OUT
(2) 方式 的特点 方式2的特点
第一，不用重新设置计数值，计数器能连续工作， 第一，不用重新设置计数值，计数器能连续工作，输出固定频率的 脉冲。 脉冲。
中断 方式
(1) 工作过程
① 方式0 方式0 WR CLK GATE
② ④ 4
⑤
⑥
4 3 2 1 OUT
0
④ ② ① ⑥ ⑤ 计 数 设 设 计 计 值 定 定 数 数 送 计 工 结 过 入 数 作 束 程 计 初 方 数 值 式 器
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河北专接本微机原理8253工作方式8253是一种微机原理的专接本技术，主要用于计时和计数应用。
它是由Intel公司设计的，并且被广泛应用于微处理器系统中。
本文将详细介绍8253的工作方式。
8253由3个计数通道组成，每个通道都具有一个16位的计数器寄存器，一个计数器控制寄存器和计数器输出端口。
每个通道都可以执行不同的计数功能，并且可以通过设置对应的控制寄存器来配置。
8253的主要工作模式有3种：方波发生器模式、比率发生器模式和计时器模式。
下面分别介绍这3种模式的工作方式。
1.方波发生器模式
方波发生器模式下，计数器工作在一个循环计数的模式下，并产生一个固定频率的方波信号输出。
通过设置计数器控制寄存器，可以配置方波的频率和占空比。
具体的工作流程如下：
-设置计数器控制寄存器，确定计数方式为方波发生器模式，并设置计数器的工作频率和占空比。
-启动计数器，计数器开始累加计数。
-当计数器的值达到设定的计数上限时，计数器会自动清零并继续计数。
-每次计数达到上限时，计数器输出端口会产生一次电平翻转，从而产生方波信号。
2.比率发生器模式
比率发生器模式下，计数器工作在一个固定的计数上限下，并产生不同的方波信号输出。
通过设置计数器的初始计数值和计数上限，可以实现不同的频率和占空比。
具体的工作流程如下：
-设置计数器控制寄存器，确定计数方式为比率发生器模式，并设置计数器的初始计数值和计数上限。
-启动计数器，计数器开始累加计数。
-当计数器的值达到计数上限时，计数器会自动清零，并产生一个电平翻转。
-根据初始计数值和计数上限的设置，可以实现不同频率和占空比的方波信号输出。
3.计时器模式
计时器模式下，计数器工作在外部输入时钟的驱动下，并可以测量和记录时间间隔。
具体的工作流程如下：
-设置计数器控制寄存器，确定计数方式为计时器模式。
-将外部时钟信号连接到计数器输入端口，计数器开始根据时钟信号进行计数。
-当计数器的值达到计数上限时，计数器会自动清零。
-记录并保存计数器的值，即可获得时间间隔。
除了3种主要工作模式外，8253还支持扩展功能，如重装载功能、手动加载功能和读写操作功能。
这些功能可以通过设置计数器控制寄存器来实现。
总结：
8253是一种微机原理的专接本技术，提供了多种计数和计时功能，
具有较高的灵活性和可配置性。
它通过设置计数器控制寄存器来配置工作
模式，并通过计数器输出端口来产生相应的信号输出。
方波发生器模式下，8253可以产生固定频率的方波信号；比率发生器模式下，8253可以产生
不同频率和占空比的方波信号；计时器模式下，8253可以测量和记录时
间间隔。
除了这3种主要工作模式外，8253还支持扩展功能，如重装载
功能、手动加载功能和读写操作功能。
它在微处理器系统中得到了广泛应用，为计数和计时应用提供了便利。