计数器和定时电路（8254A）

5.计数器和定时电路（8254A）

5.1 概述

8254引脚
- 8254与CPU接口
  - 8位数据线：D0~D7
  - 寻址控制线：A0、A1、/CS
  - 读写控制线：/RD、/WR
- 8254与外设接口（每个对应）
  - 时钟输入：CLK
  - 输入门控：GATE
  - 波形输出：OUT

5.2 8254的控制字

D7D6：
- 8253:选取0-2控制寄存器
- 8254:11读回
  - D5=0 锁存计数值
  - D4=0 将计数器状态存入状态寄存器
D5D4：
- 00：锁定计数器值（供CPU读）
- 01：读写低8位
- 10：读写高8位
- 11：先读写低8位，再8高位
D3D2D1：
- 选取0-6工作方式
D0：
- 0：二进制
- 1：二-十进制
Tips：
- 先减一，再判断是否为0，最长时间为初值0，代表65536
- 十进制范围0001~10000←初值0000H
- 二进制范围0001H~10000H（65536）←初值0000H
- 共4个端口，地址从低到高为计数器0、1、2、控制字

5.3 可编程定时/计数器的工作方式

共同点:
- 控制字写入时，复位
- 写入初值后，经过一个时钟周期，CE才开始工作，即N+1个脉宽
- CLK的上升沿，门控信号GATE被采样
不同点：
- 输出的波形
- 触发方式
- GATE对计数操作的影响
方式0：__——：计数结束产生中断输出（软件控制）
- 预置初值后低电平，计数值减为0时，输出高电平并维持
- GATE=0，计数停止；GATE=1,继续计数
- 计数过程中可重写或改变计数值
方式1：__ ——：重复触发的单稳输出（硬件触发）
- 预置初值后低电平，计数值减为0时，输出高电平并维持
- 计数未完成时，允许GATE多次重触发，
- GATE上升沿触发，在下一个CLK下降沿开始计数
- 下个GATE触发信号到来时，需当前计数值计满回0，将新初值装入CE，开始计时
方式2：—— _ —— _：分频器（软件控制）
- 计数减到1时，OUT输出一个CLK脉宽低电平，自动装入重新计数
- GATA上升沿重新装入初值
- 新初值下次计数才起作用
方式3：— __ — __：方波发生器（软件控制)
- 计数值一半**(n+1)/2**时，OUT变低，任务完成OUT变高
- 其他与方式2同
方式4：—— _—：选通信号发生器（软件控制）
- 写入初值开始计数，计数减到0，输出一个脉宽低电平
- GATE=0，计数停止；GATE=1,继续计数
- 新初值立即起作用
方式5：—— _—：选通信号发生器（硬件触发）
- 多次重触发
- GATE上升沿开始触发，计数减到0，输出一个脉宽低电平
- 下个GATE触发信号到来时，需当前计数值计满回0，将新初值装入CE
方式0与方式4（软件控制特点）
- GATE=1，工作；GATE=0，暂停
- 无法自动重装
- 新初值立即生效
- 方式0：__ ——— 计数结束产生中断输出
- 方式4：—— _ — 选通信号发生器
方式1与方式5（硬件触发特点）
- GATE上升沿触发
- 允许多次重触发
- 当前计数结束，才可在下个GATE上升沿到来时装入初值，并开始计数
- 方式1：__ — 重复触发的单稳输出，计数结束后，会继续输出相应宽度的负脉冲
- 方式5：**—— _ — **选通信号发生器
方式2与方式3（波形输出）（软件控制）
- 预置初值自动装入
- 方式2： —— _ —— _ 分频器
- 方式3：— __ — __ 方波发生器

例题

定时功能例题

设某应用系统中，系统提供一个频率为10kHz的时钟信号，要求每隔100ms采集一次数据。在系统中，采用8254定时器的通道0来实现这一要求。将8254芯片的CLK0接到系统的10kHz时钟上，OUT0输出接到CPU的中断请求线上，8254的端口地址为10H~13H
10kHZ = 1*10^-4s = 0.1ms

使用端口10H与13H，方式2，初值为1000

MOV AL,00110101B
OUT 13H,AL
MOV AL,00H
OUT 10H,AL
MOV AL,10H
OUT 10H,AL

计时功能例题

通过PC机系统总线在外部扩展一个8254，利用其通道0记录外部事件的发生次数，每输入一个高脉冲表示事件发生1次。当事件发生100次后就向CPU提出中断请求（边沿触发），假设8254片选信号的I/O地址范围为200H~203H
中断，需要上升沿__——
使用端口200H与203H

选用方式0，初值为100H

MOV AL,00110001B
MOV DX,203H
OUT DX,AL
MOV DX,200H
MOV AL,00H
OUT DX,AL
MOV AL,01H
OUT DX,AL

级联例题

已知某8254占用I/O空间地址为320H~323H，如下图所示，输入其CKL1端的脉冲频率为1MHz，要求用8253连续产生10秒的定时信号。
1/1MHZ=10^-6 为10^7倍，需要两片
设N1=500=1F4H,N2=20000=4E20H

通道1

MOV DX,323H
MOV AL,01110100B
OUT DX,AL
MOV DX,321H
MOV AL,0F4H
OUT DX,AL
MOV AL,01H
OUT DX,AL

通道2

MOV DX,323H
MOV AL,10110100B
OUT DX,AL
MOV DX,322H
MOV AL,20H
OUT DX,AL
MOV AL,4EH
OUT DX,AL

应用举例

某产品的包装流水线中，一个包装箱能装24罐饮料。装箱时希望流水线上每通过24罐饮料，流水线要停4秒以等待包装箱封口，然后继续通过下一箱的24罐。流水线就是这样周而复始的运作。试利用一片8253来完成流水线控制中的定时和计数功能。假设8253的端口地址为8CH~8FH，采用的时钟频率是2KHz。
需要能够重复触发，1、2、3
通道一
- 需要软件触发 2、3，计数结束后输出上升沿
- 选择2
通道二
- 需要使通道一暂停输出，需输出4s的低电平，之后持续高电平，选用方式1
- 选择方式1，初值8000

通道一计数饮料，方式2，初值24

MOV DX,8FH
MOV AL,01010101B
OUT DX,AL
MOV DX,8DH
MOV AL,24H
OUT DX,AL

通道二计时，方式1，初值8000

MOV DX,8FH
MOV AL,10110011B
OUT DX,AL
MOV DX,8EH
MOV AL,00H
OUT DX,AL
MOV AL,80H
OUT DX,AL

5.计数器和定时电路（8254A）

5.1 概述

8254引脚

8254与CPU接口

8254与外设接口（每个对应）

5.2 8254的控制字

D7D6：

8253:选取0-2控制寄存器

8254:11读回

D5D4：

D3D2D1：

D0：

Tips：

5.3 可编程定时/计数器的工作方式

共同点:

不同点：

方式0：__——：计数结束产生中断输出（软件控制）

方式1：__ ——：重复触发的单稳输出（硬件触发）

方式2：—— _ —— _：分频器（软件控制）

方式3：— __ — __：方波发生器（软件控制)

方式4：—— _—：选通信号发生器（软件控制）

方式5：—— _—：选通信号发生器（硬件触发）

方式0与方式4（软件控制特点）

方式1与方式5（硬件触发特点）

方式2与方式3（波形输出）（软件控制）

例题

定时功能例题

计时功能例题

级联例题

应用举例

方式3：— — ：方波发生器（软件控制)