第12章定时计数器资料.doc

第12章 定时/计数器 学习目标 通过本章的学习掌握定时/计数器8253的有关定时、计数的概念，掌握定时计数器8253的编程结构、工作方式、控制命令字的含义、初始化流程以及应用。 学习重点 定时计数器8253的编程结构、工作方式； 定时计数器8253的控制命令字的含义与格式、初始化流程； 定时计数器8253的应用。 12.1定时/计数概述 计算机的许多应用都与时间有关，例如实时时钟、定时中断、定时检测、定时扫描等。 因此，微机系统常常需要为处理机和外设提供时间标记，或对外部事件进行计数。例如，分时系统的程序切换，向外部设备定时周期性地输出控制信号，外部事件发生次数达到规定值后产生中断，以及统计外部事件发生的次数等，这些工作就需要靠定时/计数技术来实现。 1、定时器功能 定时器的功能就是在经过预选设置的时间后，将定时时间已结束的状态以一定的形式反映出来。 定时器在工作时，对时间的计时有两种方式：一是正计时，将当前的时间定时加1，直到与设定的时间相符时，提示设定的时间已到，如闹钟就是使用这种工作模式；另一种是倒计时，将设定的时间定时减1，直到为0，此时提示设定的时间已到，如微波炉烹调、篮球比赛等，就使用这种计时方式。 实现定时器的核心电路是计数器。计数器的用途广泛，利用计数器可记录某个事件的发生次数，即计数器的计数脉冲由外部某一事件触发产生，计数的结果也就反映了该事件发生的次数。例如，可将计数器用于生产流水线的产量记录，每个产品经过流水线的特定位置时，通过传感器产生一个计数脉冲，由计数器记录脉冲的个数，这个计数值就是产量。 若在某个应用中，输入到计数器的计数脉冲是频率恒定的时钟信号，那么，计数器的计数结果就能反映出计数所经过的时间的长短。例如：有一个4位二进制加一计数器，对计数器的输入端加入一个脉冲，计数值就加1。若输入的计数脉搏冲的频率为1Hz，则输入脉冲的周期T=1s。由此可知，计数值每增加1，所经过的时间就增加1s。如计数值为10（0AH），那么计数所经过的时间就为10s。 若将一个4位计数器开始工作的初值设为0，当计数器计数值达到15（0FH）时，再输入一个脉冲，计数器会就会溢出，同时将计数值又复位到初值。利用溢出信号可作为计数的结束信号，这样从计数开始到结束的时间就是确定的，当时钟脉冲为1Hz时，即为16s。用该时间作为定时时间，就实现了定时的功能。显然，只要对计数器设置不同的初值，就可实现不同的定时时间。如设初值为6，到计数溢出的整个定时时间就为10s。 在计算机应用中，定时器的计数功能可以用软件方法来实现，也可用硬件电路来实现，或采用软件与硬件结合的方式实现。 从定时、计数问题还可以引出或派生出一些其他概念和术语。例如，如果把计数和定时联系起来，就会引出频率的概念。如上述，采集数据的次数，再加上时间，就会引出每秒钟采集多少次，即采样频率。由频率可以引出声音，频率高，声音的音调高；频率低，声音的音调低。如果不仅考虑发生频率的高低，还考虑发声所占时间的长短，就会引出音乐的概念。把音调的高低和发声的长短巧妙地结合起来，便产生了美妙动听的音乐。 2、微机系统定时的分类 微机系统的定时，可以分为两类：内部定时和外部定时。 ⑴内部定时：内部定时是计算机本身运行的时间基准，它使计算机每种操作都按照严格的时间节拍执行。 ⑵外部定时：外部定时是外部设备实现某种功能时，在外设与CPU之间或外设与外设之间的时间配合。 ⑶两者区别：内部定时以由CPU硬件结构确定了，有固定的时序关系，无法更改。外部定时则由于外设和被控对象的任务不同，功能各异，无一定模式，因而往往需要用户自己设定。 3、微机系统的定时方法 为获得所需要的定时，要求准确而稳定的时间基准，产生这种时间基准通常采用两种方法——软件定时和硬件定时。 ⑴软件定时 所谓软件定时，就是利用CPU内部定时机构，使每执行一条指令需要若干个指令周期的原理，运用软件编程，让机器循环执行一段程序，而得到一个固定的时间段，就将这段时间作为定时时间。软件定时的时间长短完全取决于指令的执行时间，通过正确地选择指令和安排循环次数很容易实现软件定时。此方法主要用于短时间定时。 例1采用软件方法设置一个502μs的定时时间。 可编制如下的子程序段用于软件定时。 DELAY： MOV BL，64H ；1μs DL1： NOP ；1μs NOP ；1μs DEC BL ；1μs JNZ DL1 ；2μs RET ；1μs 在该程序段中，采用减1指令（DEC）实现减1计数，计数初值100（64H）预先设置在寄存器BL中，各指令的执行时间如程序段中的注释所示。软件定时的时间可由各指令的执行时间以及循环次数1