微機可編程記數定時器接口1第1頁，課件共39頁，創作于2023年2月可編程定時／計數器接口芯片8253功能:

定時和脈沖信號的處理與接口是完全有別于并行信號的，其特點是信號形式簡單但需要連續檢測，下面介紹的INTEL8253可編程定時／計數器就是可以實現所要求這方面功能。8253內部有3個獨立的16位定時／計數器通道。計數器可按照二進制或十進制計數，計數和定時范圍可在1—65535之間改變，每個通道有6種工作方式，計數頻率可高達2MHz以上。2第2頁，課件共39頁，創作于2023年2月8253的管腳分配

通道管腳數據線通道選擇控制線3第3頁，課件共39頁，創作于2023年2月8253的編程:

8253只有一個控制字，8253的一個方式控制字只決定一個計數通道的工作模式。8253的控制字格式如圖所示。共分為4部分，通道選擇、計數器讀/寫方式、工作方式和計數碼的選擇。4第4頁，課件共39頁，創作于2023年2月D7、D6：選擇計數器，11為非法；D5、D4：控制計數器讀/寫的字節及讀寫高低字節的順序；00-鎖存命令；01-只讀/寫一個低字節；10-只讀/寫一個高字節；讀/寫2個字節，先低后高；D3、D2、D1：選擇計數器的工作方式，自方式0至方式5；D0：計數器碼制，0-二進制，1-二十進制。5第5頁，課件共39頁，創作于2023年2月編程結構—程序員的觀點計數器(3個)——包括控制寄存器——存放控制命令字（只寫）占用4個地址—3個計數器，1個控制寄存器16位初值寄存器16位計數寄存器（減法計數器）6第6頁，課件共39頁，創作于2023年2月定時/計數的工作過程1.設置8253的工作方式2.設置計數初值到初值寄存器3.第一個CLK信號使初值寄存器的內容置入計數寄存器4.以后每來一個CLK信號，計數寄存器減15.減到0時，OUT端輸出一特殊波形的信號注：以上計數過程中還受到GATE信號的控制7第7頁，課件共39頁，創作于2023年2月計數啟動方式軟件啟動過程硬件啟動過程GATE端保持為高電平寫入計數初值后的第2個CLK脈沖的下降沿開始計數GATE端有一個上升沿對應CLK脈沖的下降沿開始計數程序指令啟動————軟件啟動外部電路信號啟動——硬件啟動8第8頁，課件共39頁，創作于2023年2月五、工作方式方式0——計數結束中斷方式1——可重復觸發的單穩態觸發器方式2——頻率發生器方式3——方波發生器方式4——軟件觸發選通方式5——硬件觸發選通9第9頁，課件共39頁，創作于2023年2月工作方式方式0軟件啟動，不自動重復計數。裝入初值后OUT端變低電平，計數結束OUT輸出高電平。(計數結束中斷)10第10頁，課件共39頁，創作于2023年2月1、方式0——計數結束中斷方式工作方式0有如下特點：a、門控信號GATE必須為1，計數器才能計數；b、計數時通道輸出端OUT一直為0；c、通道計數器計數到0后，OUT由0到1，同時計數器停止工作。11第11頁，課件共39頁，創作于2023年2月方式1

硬件啟動（GATE上升沿觸發），不自動重復計數。裝入初值后OUT端變高電平，計數開始OUT端變為低電平，計數結束后又變高。(單穩態觸發器)方式112第12頁，課件共39頁，創作于2023年2月2、方式1——可編程序的單個負脈沖

（單穩）方式1工作過程如下：a、門控信號GATE是觸發信號，上升沿有效。即開始計數是由GATE的上升沿觸發的；b、

觸發后，通道計數器開始計數，輸出端OUT由高變低；c、

計數器計數到0，OUT再由低變高。方式113第13頁，課件共39頁，創作于2023年2月方式2軟、硬件啟動，自動重復計數。裝入初值后OUT端變高電平，計數到最后一個CLK時OUT輸出負脈沖，并連續重復此過程。GATE=1允許計數；=0后停止計數。恢復=1后，按原定的計數值重新開始計數。(頻率發生器)方式2-頻率發生器14第14頁，課件共39頁，創作于2023年2月3、方式2——頻率發生器（自動裝入時間常數的N分頻器）方式2的特點如下：a、

GATE門為1，計數器才能工作，對CLK端上的脈沖進行計數；b、

當計數器“減”計數到1時，OUT由高變低，再經過一個CLK周期，即計數器計數到0時，輸出端OUT又跳變為高。方式2輸出周期性負脈沖信號，其寬度固定為一個CLK周期；c、

當計數器的值減為0時，自動重新裝入計數初值，實現循環計數。15第15頁，課件共39頁，創作于2023年2月16第16頁，課件共39頁，創作于2023年2月工作方式3

方式3軟、硬件啟動，自動重復計數。裝入初值后OUT端變高電平，然后OUT連續輸出對稱方波：(方波發生器)前N/2或（N+1）/2個CLK，OUT為高，后N/2或（N-1）/2個CLK，OUT為低。17第17頁，課件共39頁，創作于2023年2月4、方式3——方波發生器

方式2雖然可以作分頻電路，但其輸出是窄脈沖，如果是方波，就只有選方式318第18頁，課件共39頁，創作于2023年2月方式4方式4軟件啟動，不自動重復計數。裝入初值后輸出端變高電平，計數結束輸出一個CLK寬度的負脈沖(軟件觸發選通)19第19頁，課件共39頁，創作于2023年2月5、方式4——軟件觸發方式方式4在工作過程中有以下特點：a、

門控信號GATE為高電平，計數器開始減1計數，OUT維持高電平；b、

當計數器減到0，輸出端OUT變低，再經過一個CLK輸入時鐘周期，OUT輸出又變高。方式420第20頁，課件共39頁，創作于2023年2月方式4——軟件觸發方式21第21頁，課件共39頁，創作于2023年2月方式5

方式5

硬件啟動，不自動重復計數。OUT端波形與方式4相同(硬件觸發選通)22第22頁，課件共39頁，創作于2023年2月6、方式5——硬件觸發方式這種工作方式同方式4很相似，當控制字寫入控制寄存器后，輸出端OUT變高。同方式4不同的一點是當計數值寫入通道計數器后，通道并未被觸發，也就是計數器并不立即開始計數。只有當GATE信號的上升沿觸發通道后，通道計數器才開始計數。23第23頁，課件共39頁，創作于2023年2月方式5——硬件觸發方式24第24頁，課件共39頁，創作于2023年2月各種工作方式特點方式0（計數結束中斷）計數過程中，GATE端應保持高電平。每寫入一次初值計數一個周期，然后停止計數。OUT端輸出是一個約(N+1)TCLK寬度的負脈沖。計數過程中可隨時修改初值重新開始計數。方式1（單穩態觸發器）門控信號GATE端的跳變觸發計數，可重復觸發。若下一次GATE上升沿提前到達，則OUT端負脈沖拉寬為兩次計數過程之和。計數過程中寫入新初值不影響本次計數。25第25頁，課件共39頁，創作于2023年2月各種工作方式特點方式2（頻率發生器）GATE為計數的控制信號：GATE變低計數停止，再變高時的下一個CLK下降沿，從初值開始重新計數。每個計數周期結束時（減到1時），OUT端輸出一個TCLK寬度的負脈沖。計數過程自動重復進行。計數過程中修改初值不影響本輪計數過程。方式3（方波發生器）OUT輸出方波，前半周期為高，后半周期為低。計數過程中修改初值不影響本半輪計數過程。其余的與方式2類似。26第26頁，課件共39頁，創作于2023年2月各種工作方式特點方式4（軟件觸發選通）計數過程中，GATE端應保持高電平。每寫入一次初值，計數一個周期，然后停止計數。每個計數周期結束時（減到0時），OUT端輸出一個TCLK寬度的負脈沖。計數過程中修改初值不影響本輪計數過程。方式5（硬件觸發選通）寫入初值時，GATE端應保持低電平。GATE每出現一次正脈沖，計數一個周期，然后停止計數。每個計數周期結束時（減到0時），OUT端輸出一個TCLK寬度的負脈沖。計數過程中修改初值不影響本輪計數過程。27第27頁，課件共39頁，創作于2023年2月8253的工作方式小結8253的六種工作方式可歸為兩類，一個是充當頻率發生器，另一類主要是作計數器來使用。下面我們就從這個角度來討論總結OUT和GATE門的作用。

28第28頁，課件共39頁，創作于2023年2月與頻率發生器有關的工作方式

8253有兩種方式與頻率發生器有關，即方式2和發生3，對OUT端，方式2提供給用戶的是負脈沖，方式3提供給用戶的是方波。在這個兩種方式下，GATE信號要始終保持為高。29第29頁，課件共39頁，創作于2023年2月與計數器有關的工作方式

有方式0、1和方式4、5。啟動方式有兩種：一種是CPU把時間常數寫入相應通道后，計數器就開始工作，可稱之為軟件啟動方式。在這種啟動方式下，GATE要始終保持為高電平，所以方式0和方式4可以稱為軟件啟動方式。另一種是硬件啟動計數器，即CPU把時間常數寫入計數器后，即使GATE為高電平，計數器并不工作。只有GATE發生跳變，其上升沿啟動計數器工作，所以方式1和方式5就可以稱為硬件啟動方式。計數器溢出時，OUT有兩種輸出形式，要么是電平，要么是負脈沖。前者有方式0方式1，后者有方式4和方式5。

30第30頁，課件共39頁，創作于2023年2月8253應用舉例例1：現有一個高精密晶體振蕩電路，輸出信號是脈沖波，頻率為1MHz。要求利用8253做一個秒信號發生器，其輸出接一發光二極管，以0.5秒點亮，0.5秒熄滅的方式閃爍指示。設8253的通道地址為80H～86H（偶地址）31第31頁，課件共39頁，創作于2023年2月解：1、時間常數計算

這個例子要求用8253作一個分頻電路，而且其輸出應該是方波，否則發光二極管不可能等間隔閃爍指示。頻率為1MHz信號的周期為1微妙，而1Hz信號的周期為1秒，所以分頻系數N可按下式進行計算：32第32頁，課件共39頁，創作于2023年2月

由于8253一個通道最大的計數值是65536，所以對于N＝1000000這樣的大數，一個通道是不可能完成上述分頻要求的。由于即取兩個計數器，采用級聯方式。2、電路33第33頁，課件共39頁，創作于2023年2月

3、工作方式選擇由于通道1要輸出方波信號推動發光二極管，所以通道1應選工作方式3。對于通道0，只要能起分頻作用就行，對輸出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以選用。

這樣對于通道0，我們取工作方式2，BCD計數；對于通道1，我們取工作方式3，二進制計數（當然也可選BCD計數）34第34頁，課件共39頁，創作于2023年2月4、程序 moval,00110101b ；通道0控制字 out86h,al moval,00 ；通道0初始計數值 out80h,al moval,10h out80h,al moval,01110110b ；通道1控制字 out86h,almoval,0e0h ；通道1初始計數值，03E8H=1000BCD out82h,al moval,03h out82h,al35第35頁，課件共39頁，創作于2023年2月例2：計件系統。計件系統的功能就是記錄脈沖的個數。

一個脈沖代表一個事件，比如交通道路檢測系統中通過檢測點的車輛，工業控制系統中流水線上已加工好的工件。要求在計件過程中，PC機可以顯示當前計數器的內容，當完成10000個工件記錄后，系統發出1KHz信號推動喇叭發音通知用戶。36第36頁，課件共39頁，創作于2023年2月解：1、電路:需要兩個通道，一個作為計數，選用通道0。另一個產生1KHz信號，選用通道1。工作原理如下，傳感器電路把物理事件轉換為脈沖信號輸入到通道0計數，當記錄10000個事件后，通道0計數器溢出，GATE端輸出高電平，這時通道1開始工作，產生1KHz信號推動喇叭發音。37第37頁，課件共39頁，創作于2023年2月2、工作方式選擇對于通道1，