定時計數技術第一頁，共五十五頁，2022年，8月28日(1)定時與計數定時計算機系統是通過定時器、按照一定的節奏(時間間隔)來進行工作的。如：系統的日歷時鐘、存儲器的動態刷新、應用系統的定時中斷、定時查詢與檢測等。計數生產線上產品的計數，如藥片、飲料等。

5.1定時/計數基本概念

2定時和計數實質上都是計數。定時是通過記錄高精度晶振的脈沖個數，輸出準確的時間間隔。第二頁，共五十五頁，2022年，8月28日微機系統中常需定時信號為處理器或外設提供時間基準；或對外部事件進行計數。例：分時系統的程序切換，向外設周期性發控制信號。微機中的定時分為以下2類：內部定時：是計算機本身運行的時間基準或時序關系。計算機的每個操作都嚴格按照固定的時間節拍來進行。外部定時：外設與CPU，或外設與外設之間的時間基準和時序關系，計數脈沖來自CPU外部。3重點

(2)微機系統中的定時與計數第三頁，共五十五頁，2022年，8月28日軟件定時通過軟件編程，循環執行一段程序來實現。優點：無需專用硬件，方法簡單、靈活。缺點：CPU開銷大，效率低；定時不精確。適用于定時時間不長、精度要求不高的場合。4MOVCX，0FFFFHL1：LOOPL1LOOP指令的作用：執行一次，CX-1送CX，同時檢測CX是否等于零，不等于零就轉到指定的LP去執行，否則順序執行下一條指令。

(3)微機中的定時方法第四頁，共五十五頁，2022年，8月28日不可編程的硬件定時采用分頻器、單穩電路或簡易定時電路控制定時時間。例：簡易定時炸彈、空調遙控器。優點：不占用處理器時間，電路也不復雜。缺點：缺少靈活性，電路一旦設計好，其定時時間和范圍就不能改變。5第五頁，共五十五頁，2022年，8月28日可編程的硬件定時用可編程定時器芯片構成一個定時電路，定時時間軟件可調。優點：軟、硬件相結合，克服了純軟件和純硬件定時的缺點。不占用CPU資源、定時準確、定時時間長、使用靈活。常用的可編程定時芯片：

8253-5：5MHz。8253：2MHz8254-2：10MHz。8254：8MHz6兩者在芯片功能、外形和引腳上大同小異，8254附加功能：讀當前計數單元；讀狀態寄存器內容。第六頁，共五十五頁，2022年，8月28日(1)總體結構

5.28253/8254定時/計數器

7第七頁，共五十五頁，2022年，8月28日數據總線緩沖器三態雙向8位寄存器，是系統數據總線與8253/8254的接口，與D7~D0相連，可寄存以下3種數據：CPU向8253/8254寫入的工作方式命令字；CPU向計數寄存器寫入的計數初值；從計數器讀出的當前計數值。讀/寫控制邏輯用來接收CPU發來的讀寫信號、片選信號和地址信號，選擇相應的寄存器，并確定數據傳輸的方向（寫入、讀出）。8第八頁，共五十五頁，2022年，8月28日控制字寄存器接收CPU發來的控制字。控制字只能寫入，其功能為：選擇計數器；確定計數器的工作方式；確定寫入計數初值的格式（高低8位或16位）；確定計數格式：二進制或BCD格式。計數器0~23個結構完全相同、相互獨立的計數器。每個計數器包含一個16位初值寄存器、一個16位減1計數器和一個16位輸出鎖存器。9注意，它們都是減1計數器。第九頁，共五十五頁，2022年，8月28日24引腳、DIP雙列直插封裝，單一+5V供電。內含3個獨立的定時/計數器(T/C)，各自具有獨立的時鐘信號CLK、門控信號GATE和輸出信號OUT。可通過編程，分別設定各定時/計數器的工作方式。10

(2)8253/8254外部引腳定義第十頁，共五十五頁，2022年，8月28日數據總線D7~D0用于將8253/8254與系統總線相連，供CPU向8253/8254讀寫數據、命令和狀態信息。內部端口地址譯碼信號A1A0用于片內端口選擇。A1A0=00，選擇計數器0A1A0=01，選擇計數器1A1A0=10，選擇計數器2A1A0=11，選擇控制端口11第十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日片選信號CS輸入信號，低有效，由CPU輸出的地址線譯碼產生。讀寫信號RD和WR輸入信號，低有效。分別連接系統總線的IOR和IOW。時鐘信號CLK0~CLK2各自獨立。作用：定時或計數時，每個CLK下降沿，計數減1。12第十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日門控信號GATE0~GATE2作用：允許或禁止計數過程。計數輸出信號OUT0~OUT2計數減為0（或設置值）時，OUT端輸出一個電平或脈沖信號，指示定時或計數已到。OUT的用途：可作為外部定時、計數控制信號，控制或啟動I/O設備的某種操作。可作為定時、計數已到的狀態信號，供CPU監測。可作為中斷請求信號使用。13OUT第十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日14━CS━RD━WRA1A0操作地址01000

向計數器0寫入“計數初值”40H01001向計數器1寫入“計數初值”41H01010

向計數器2寫入“計數初值”42H01011

向控制寄存器寫入“方式控制字”43H00100從計數器0讀出“當前計數值”40H00101從計數器1讀出“當前計數值”41H00110從計數器2讀出“當前計數值”42H00111

無操作(三態)1××××

禁止(三態)011××

無操作(三態)

(3)8253/8254讀寫操作及端口地址第十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日8253/8254的每個計數器有6種工作方式：方式0——計數期間低電平輸出（GATE高電平時計數）方式1——計數期間低電平輸出（單穩態，GATE上升沿重新計數）方式2——周期性輸出負脈沖（不對稱分頻）分頻器方式3——周期性輸出方波（對稱分頻）方波發生器方式4——軟件觸發輸出單脈沖方式5——硬件觸發輸出單脈沖6種工作方式的區別在于：輸出波形不同。啟動計數器的觸發方式不同。計數過程中門控信號GATE對計數操作的影響不同。

5.38253/8254工作方式

15第十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日寫方式字和初值（基本計數過程）向計數器寫入方式字0后，WR的上升沿使OUT信號變低。寫入計數初值后，WR的上升沿將初值寫入初值寄存器，在下一個CLK下降沿，才將計數初值寫入減1計數器。之后每個CLK下降沿，計數減1。減為0時，OUT變高。16

(1)方式0——計數期間輸出低電平(GATE高電平計數)第十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日門控信號GATE為高時允許計數；為低時暫停計數，其計數值保持不變。當GATE再次變高時，計數器從暫停處繼續計數。GATE信號的變化不影響OUT信號的狀態。17第十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日重新計數計數期間，若再次寫入計數初值，則計數器立即按新的初值重新計數。18第十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日寫方式字和初值寫入方式字2后，WR的上升沿使OUT信號變高。寫入初值后，計數器在CLK下降沿的作用下進行減1計數。當減為1時，OUT變低并維持一個CLK周期，然后又變高，并自動裝入初值重新進行計數。19

(3)方式2——周期性輸出負脈沖該方式能連續工作，且輸出固定頻率的脈沖，因此稱之為頻率發生器或分頻器。第十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日門控信號GATE為高，允許計數；否則，終止計數。待GATE恢復為高后，計數器將從初值重新進行計數。20第二十頁，共五十五頁，2022年，8月28日重新計數計數期間，若重新寫入計數初值，則不會影響正在進行的計數過程，必須等到計數器減到1之后，才裝入新的初值，并按照新的初值進行計數。21第二十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日與方式2基本相同，都具有自動裝入計數初值、連續計數的功能。不同在于：方式3下OUT端連續輸出比例為1:1或近似1:1的方波，因此稱為方波發生器。相同點回顧寫入方式字后，OUT信號變高。寫入初值后，計數器進行減1計數。方式2：當減為1時，OUT輸出一個周期負脈沖后變高，重新裝入初值繼續計數。GATE同前：高時計數；低時停止計數；恢復后重新計數。重新計數同前：重裝初值后，必須等上輪計數完成后再按新的初值計數。22

(4)方式3——周期性輸出方波第二十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日初值為偶數時寫入方式字后，OUT信號變高。寫入初值后開始減1計數；減到n/2時，OUT變低，繼續減1計數；減到0時，OUT變高，并自動裝入初值，重新計數。23OUT端連續輸出占空比為1/2的方波。占空比：脈沖序列中，正脈沖的持續時間與脈沖總周期的比值。第二十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日初值為奇數時寫入方式字后，OUT信號變高。寫入初值后開始減1計數；減到(n-1)/2時，OUT變低，繼續減1計數；減到0時，OUT變高，并自動裝入初值，重新計數。24第二十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日6種工作方式比較25方式功能門控情況OUT輸出波形

0計數期間低電平輸出(GATE高電平計數)高電平寫入初值后OUT變低，且開始減1計數，經過n個CLK后，OUT變高。（不連續）1計數期間低電平輸出(GATE↑重新計數)上升沿輸出寬度為n個周期的低電平。（不連續）2周期性輸出負脈沖高電平連續輸出周期為n個CLK、寬度為1個CLK的負脈沖。（自動連續）3周期性輸出方波高電平連續輸出比例為1:1或近似1:1的方波。（自動連續）4軟件觸發輸出單脈沖高電平寫入初值后OUT變高，經n個CLK后，輸出1個CLK的負脈沖。（軟件觸發才繼續）5硬件觸發輸出單脈沖上升沿寫入初值后OUT變高，有門控信號后才計數，經n個CLK后輸出1個CLK的負脈沖。（GATE上升沿才可再次觸發）6種模式中，2、3兩種是重復多次的，其它是單次的，實質都是計數，都受GATE控制，用的較多的是0、1、2、3四種。第二十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-1】如圖所示，計數器1工作在方式3，計數初值為十進制數15。請計算OUT1上的輸出波形的周期。262MH第二十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日解：輸出波形特性

本題中計數初值n=15為奇數，故輸出波形的一個周期中，高電平的持續時間為(n+1)/2個CLK，低電平的持續時間為(n-1)/2個CLK。所以有：

Tclk1=1/2MHz=0.50μsT1=(n+1)/2×Tclk1=8×0.5≈4μsT2=(n-1)/2×Tclk1=7×0.5≈3.5μsT=T1+T2=7.5μs

故輸出波形特性為：輸出總周期為7.5μs的方波，其中一個周期中高電平的持續時間約為4μs，低電平的持續時間約為3.5μs。27第二十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-2】計數器0工作在方式0，計數初值為100，采用BCD計數。GATE0和CLK0信號的時間關系如圖所示。試計算T0的輸出端出現正跳變時的延遲時間TD。282MH第二十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日

解：OUT0的持續時間計算正常情況下（GATE0保持高電平），OUT0持續為低的時間共為N個時鐘脈沖寬度。N為計數初值。實際計數期間，GATE0禁止計數了2個時鐘周期，故輸出端OUT0持續低電平的總寬度為：TD

=(N+2)×Tclk0=102×(1/2MHz)=102×1/(2×106)

=51μs

29第二十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日

5.48253編程與應用

30AB控制寄存器高8位低8位CR高8位低8位CEOL高8位低8位123地址譯碼CLK0GATE0OUT0CLK1GATE1OUT1CLK2GATE2OUT2VccGNDDBRDWRREADYM/IOA0A1CSCR:CountRegisterCE:CountExecutorOL:OutputLatchRegister第三十頁，共五十五頁，2022年，8月28日方式字的作用指定使用哪個計數器。指定某個計數器的工作方式。指定計數初值的長度、裝入順序以及計數值的碼制。指定是向計數器寫入初值，還是鎖存其當前計數值。31

(1)方式字第三十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日8253方式命令字的格式32D7D6D5D4D3D2D1D000:計數器001:計數器110:計數器211:8253不用計數器00:鎖存當前值01:只讀寫初值低8位,高8位置010:只讀寫高8位,低8位置011:先讀寫低8位,然后高8位讀寫格式000:方式0001:方式1x10:方式2x11:方式3100:方式4101:方式5工作方式0:二進制編碼1:BCD編碼數制第三十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日計數初值的計算8253/8254是一種減1計數器，計數初值決定了定時的長短與計數的多少。已知：定時時間Tout=計數時鐘周期TCLK×計數初值，故舉例已知8253的計數脈沖頻率為1MHz，若要定時1ms時間，則計數初值n=1M/(1/10-3)=1000。33

(2)計數初值第三十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日寫方式字將方式字送入控制端口，其對應的A1A0

=11。寫計數初值將計數初值寫入相應的計數器端口。計數器0的初值寫入A1A0=00對應的端口。計數器1的初值寫入A1A0=01對應的端口。計數器2的初值寫入A1A0=10對應的端口。34

(3)8253初始化編程與應用第三十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日35━CS━RD━WRA1A0操作地址01000

向計數器0寫入“計數初值”40H01001向計數器1寫入“計數初值”41H01010

向計數器2寫入“計數初值”42H01011

向控制寄存器寫入“方式控制字”43H00100從計數器0讀出“當前計數值”40H00101從計數器1讀出“當前計數值”41H00110從計數器2讀出“當前計數值”42H00111

無操作(三態)1××××

禁止(三態)011××

無操作(三態)第三十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-3】設計數器的端口地址為40H~43H。已知：選擇2號計數器，工作在方式3，計數初始值為533H，采用二進制計數。請寫出初始化程序段。36

MOVAL，10110110B；計數器2的初始化命令字OUT43H，AL；寫入命令寄存器MOVAX，533H；計數初值OUT42H，AL；先送低字節到計數器2MOVAL，AH；取高字節送入ALOUT42H，AL；后送高字節到計數器2第三十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-4】設8253計數器的端口地址為40H~43H。請編寫程序，實現讀出并檢查1號計數器的當前值是否為全1（假定計數值只有低8位）。

注：要遵循“先鎖存、后讀取當前值”的原則。37

L:MOVAL，01000000B；計數器1的鎖存命令

OUT43H，AL；寫入命令寄存器

INAL，41H；讀計數器1的當前計數值

CMPAL，0FFH；比較

JNEL；不是全“1”，再讀

HLT；是全“1”，暫停第三十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-5】設計數器的端口地址為40H~43H。計數器T2工作在方式1，進行8位二進制計數，計數初值低8位為BYTEL。請寫出初始化程序段。38MOVDX，43H；命令口

MOVAL，10010010B；方式字

OUTDX，ALMOVDX，42H；T2數據口

MOVAL，BYTEL；低8位，高8位自動補0

OUTDX，AL當地址≤0FFH時，也可用間接尋址方式。第三十八頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-6】設計數器的端口地址為40H~43H。計數器T1工作在方式4，進行8位二進制計數，并且只裝入高8位計數初值BYTEH。請寫出初始化程序段。39MOVAL，01101000B；方式字

OUT43H，ALMOVAL，BYTEH；高8位，低8位自動補0

OUT41H，AL當地址≤0FFH時，直接尋址更明了。第三十九頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-7】設某微機系統8253計數器的端口地址為60H~63H。已知：計數器0：方式0，計數初值0A8H，按二進制計數；計數器1：方式1，計數初值為2000，按BCD碼計數；計數器2：方式3，初值為1B3CH，按二進制計數。

請寫出初始化程序段。40第四十頁，共五十五頁，2022年，8月28日解：寫方式字：控制端口，A1A0=11T0：方式0，初值0A8H，二進制計數。T1：方式1，初值2000，BCD碼計數；T2：方式3，初值1B3CH，二進制計數。寫計數初值：寫入對應端口T0：將初值A8H寫入端口60H；（高8位自動補0）T1：將初值20H寫入端口61H；（低8位自動補0）T2：將初值1B3CH寫入端口62H。（先低8位，后高8位）4100010000B=10H01100011B=63H10110110B=B6H第四十一頁，共五十五頁，2022年，8月28日42MOVAL，10H；寫T0控制字

OUT63H，ALMOVAL，0A8H；向T0寫低8位計數初值

OUT60H，AL

MOVAL，63H；寫T1控制字

OUT 63H，ALMOVAL，20H；向T1寫高8位計數初值

OUT61H，ALMOVAL，0B6H ；寫T2控制字

OUT63H，ALMOVAL，3CH；向T2寫低8位計數初值

OUT62H，ALMOVAL，1BH；向T2寫高8位計數初值

OUT62H，AL第四十二頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-8】針對下圖，按要求編寫初始化程序段。計數器0：方式0，計數初值1234H，按二進制計數；計數器1：方式2，計數初值為100，按BCD碼計數；計數器2：方式3，初值為1FFFH，按二進制計數。43RD#WR#M/IO#第四十三頁，共五十五頁，2022年，8月28日解：(1)首先確定8253的端口地址。計數器0、1、2的地址分別是40H、44H和48H；方式字的端口地址是4CH。44A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A00000000001000000000000000100010000000000010010000000000001001100第四十四頁，共五十五頁，2022年，8月28日

(2)確定8253三個計數器的工作方式T0：方式0，初值1234H，二進制計數。T1：方式2，初值100，BCD碼計數；T2：方式3，初值1FFFH，二進制計數。4500110000B=30H01100101B=65H10110110B=B3H第四十五頁，共五十五頁，2022年，8月28日

(3)編寫程序段46MOVAL，30H;寫T0的方式字OUT4CH，ALMOVAL，34H;寫T0的計數初值1234HOUT40H，ALMOVAL，12HOUT40H，AL第四十六頁，共五十五頁，2022年，8月28日47MOVAL，0B3H;寫T2的方式字OUT4CH，ALMOVAL，0FFH;寫T2的計數初值1FFFHOUT48H，ALMOVAL，1FHOUT48H，ALMOVAL，65H;寫T1的方式字OUT4CH，ALMOVAL，01H;寫T1的計數初值0100HOUT44H，AL第四十七頁，共五十五頁，2022年，8月28日【5-9】請采用8253設計一個可以重復進行的計數系統，按下開關，LED開始亮，按到100下，LED則熄滅。如此反復。解：(1)硬件電路分析與設計8253中某個計數器的CLK端接開關，每按一下產生一個CLK下降沿，用其進行計數。初值可設為100。該計數器的OUT端可用于控制LED發光二極管亮或滅。該計數器的工作方式采用方式0