微型计算机接口及控制技术 教学课件 ppt 作者 古辉 第3章 定时-计数技术.ppt

微机接口技术 第三章 定时/计数技术 第三章 定时/计数技术 本章内容 3.1 基本概念 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 3.3 8253-5/8254-2的应用举例 3.4 实时钟电路MCl46818及其应用 3.1 基本概念 一、定时/计数 1.定时 计算机系统是按一定的节奏(时间间隔)来进行工作的。如系统的日历时钟，动态存储器的刷新，应用系统的定时中断、定时查询与检测等。这种时间间隔的产生是通过定时器实现的。 2.计数 定时的本质就是计数。定时器的核心是由计数器组成的。 依所需时间间隔，设置计数器的时间常数，在一外部脉冲驱动下进行减1计数，计数值为0时，产生输出(定时)信号，供系统使用。 3.1 基本概念 二、频率—声音—音乐 把计数和定时联系起来，就会引出频率的概念。 每秒钟采集数据的次数，称为采样频率。 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。 把音调的高低和发声的长短巧妙地结合起来，就能够产生音乐。 3.1 基本概念 三、微机系统中的定时 微机系统常常需要为处理器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，向外设周期性地发出控制信号等。 微机系统的定时，分为内部定时和外部定时两类。 内部定时是计算机本身运行的时间基准或时序关系，计算机每个操作都是按照严格的时间节拍执行的，是固定的时序关系，无法更改。 外部定时是外部设备实现某种功能时，以计算机的时序关系为依据，来设计外部定时机构，以满足时序配合。下面重点讨论外部定时技术。 3.1 基本概念 四、定时方法 定时通常采用软件定时和硬件定时两种方法 软件定时：利用CPU内部定时机构，运用软件编程，循环执行一段程序而产生的等待延时。 优点是不需增加硬设备; 缺点是增加CPU的时间开销。主要用于短时延时。 硬件定时：采用可编程通用的定时／计数器或单稳延时电路产生定时或延时。 特点是不占用CPU的时间，定时时间长，定时准确，不受主机频率影响，使用灵活。 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 可编程定时/计数器芯片型号很多，它们的外 形引脚及功能大多是兼容的，只是工作的最高频率有所差异，例如： 8253-5(5MHz) 和8254-2(1OMHz) 8253(2MHz) 8254(8MHz) 8254-5(5MHz) 下面以8253-5和8254-2为例进行分析。 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 一、外部特性与内部逻辑 1. 外部特性 24脚双列直插式芯片，+5V电源供电。 3个独立的计数器，各自独立的时钟输入CLK、计数输出OUT和门控制信号GATE。 通过编程，可设置计数器或定时器工作方式，称为定时/计数器，记作T/C。 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 数据总线缓冲器：三态、双向8位缓冲器，与系统总线D0～D7相连，具有3个基本功能： 向8253写入工作方式命令； 向计数寄存器置初值； 读出计数器的当前值。 读/写逻辑：A1A0确定计数器；确定数据传送方向。 控制命令寄存器。接受CPU的控制字。 计数器：有3个独立的计数器，内部结构完全相同。 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 16位计数初值寄存器： 计数初值寄存器的初值和减１计数器在初始化时一起装入，最大值为65536(64K)； 计数初值寄存器的初值在计数过程中保持不变； 当减 １计数器减１至０后，可以自动把计数初值寄存器的内容再装入减1寄存器，重新开始计数。 16位减1计数器： 每来一个时钟脉冲，它就作减１运算，直至将计数初值减为零。 如果要连续进行计数，可重装计数初值寄存器的内容到减１计数器。 16位当前计数值锁存器： 锁存减１计数器的内容，以供读出和查询。 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 二、计数初值 8253-5/8254-2是一种减１计数器，计数初值（定时常数）是决定8253的定时长短与计数多少的重要参数。 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 Tc = CLK/OUT （3.1） 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 三、编程命令 1.编程模型 3.2 可编程定时/计数器8253-5/8254-2 2．方式命令的作用 方式命令的作用主要有两点：进行初始化和对当前计数值进行锁存。 确定计数器（3个计数器之一）的工作方式（6种方式之一），指定计数器计数初值的长度和装入顺