第一讲：第九章定时器与计数器回顾：可编程芯片的概念，端口的概念。

重点和纲要：定时与计数的基本概念及其意义，定时/计数器芯片Intel8253的性能概述，内、外部结构及其与CPU的连接。

讲授内容：9.1 定时与计数1．定时与计数在微机系统或智能化仪器仪表的工作过程中，经常需要使系统处于定时工作状态，或者对外部过程进行计数。

定时或计数的工作实质均体现为对脉冲信号的计数，如果计数的对象是标准的内部时钟信号，由于其周期恒定，故计数值就恒定地对应于一定的时间，这一过程即为定时，如果计数的对象是与外部过程相对应的脉冲信号（周期可以不相等），则此时即为计数。

2．定时与计数的实现方法(1)．硬件法专门设计一套电路用以实现定时与计数，特点是需要花费一定硬设备，而且当电路制成之后，定时值及计数范围不能改变。

(2)．软件法利用一段延时子程序来实现定时操作，特点，无需太多的硬设备，控制比较方便，但在定时期间，CPU不能从事其它工作，降低了机器的利用率。

(3)．软、硬件结合法即设计一种专门的具有可编程特性的芯片，来控制定时和计数的操作，而这些芯片，具有中断控制能力，定时、计数到时能产生中断请求信号，因而定时期间不影响CPU的正常工作。

9.2 定时/计数器芯片Intel8253Intel8253是8086/8088微机系统常用的定时/计数器芯片，它具有定时与计数两大功能，同类型的定时/计数器芯片还有Intel8254等。

一、8253的一般性能概述1．每个8253芯片有3个独立的16位计数器通道2．每个计数器通道都可以按照二进制或二—十进制计数3．每个计数器的计数速率可以高达2MHz4．每个通道有6种工作方式，可以由程序设定和改变5．所有的输入、输出电平都与TTL兼容§9.2.2 8253内部结构8253的内部结构如图6-16(P160)所示，它主要包括以下几个主要部分：图6-16 8253的内部结构1．数据总线缓冲器8253内部实现与CPU数据总线连接的8位双向三态缓冲器，用以传送CPU向8253的控制信息、数据信息以及CPU从8253读取的状态信息，包括某一方面时刻的实时计数值。

2．读/写控制逻辑控制8253的片选及对内部相关寄存器的读/写操作，它接收CPU发来的地址信号以实现片选、内部通道选择以及对读/写操作进行控制。

3．控制字寄存器在8253的初始化编程时，由CPU写入控制字，以决定通道的工作方式，此寄存器只能写入，不能读出。

4．计数通道0#、1#、2#：这是三个独立的，结构相同的计数器/定时器通道，每一个通道包含一个16位的计数寄存器，用以存放计数初始值，和一个16位的减法计数器和一个16位的锁存器，锁存器在计数器工作的过程中，跟随计数值的变化，在接收到CPU发来的读计数值命令时，用以锁存计数值，供CPU读取，读取完毕之后，输出锁存器又跟随减1计数器变化。

另外，计数器的值为0的状态，还反映在状态锁存器中，可供读取。

二、 8253的外部引脚8253芯片是具有24个引脚的双列直插式集成电路芯片，其引脚分布如图 6－17所示。

8253芯片的24个引脚分为两组，一组面向CPU ，另一组面向外部设备， 各个引脚及其所传送信号的情况，介绍如下：1．D 7~D 0：双向、三态数据线引脚，用以与系统的数据线连接，传送控制、数据及状态信息。

、、、2．RD ：来自于CPU 的读控制信号输入引脚，低电平有效。

3．WR ：来自于CPU 的写控制信号输入引脚，低电平有效。

4．CS ：芯片选择信号输入引脚，低电平有效。

图6－17 8253的引脚5．A 1、A 0：地址信号输入引脚，一般接CPU 地址总线的A 1、A 0位，用以选 择8253芯片的通道及控制字寄存器。

0A 、1A 的状态与8253端口地址的对应 关系如表6－4所示(P161)6．V CC 及GND ：+5V 电源及接地引脚7．CLK i ：i=0,1,2,第i 个通道的计数脉冲输入引脚，8253规定，加在CLK 引脚的输入时钟信号的频率不得高于2.6MHZ，即时钟周期不能小于380ns。

8．GATE i：i=0,1,2,第i个通道的门控信号输入引脚，门控信号的作用与通道的工作方式有关。

9．OUT i：i=0,1,2,第i个通道的定时/计数到信号输出引脚，输出信号的形式由通道的工作方式确定，此输出信号可用于触发其它电路工作，或作为向CPU发出的中断请求信号。

三、8253的控制字8253有一个8位的控制字寄存器，其格式如下：图6-18 8253的控制字其中：D0：数制选择控制。

为1时，表明采用BCD码进行定时/计数；否则，采用二进制进行定时/计数。

D3~D1：工作方式选择控制。

000，0；001，1；X10，2；X11，3；100，4；101，5；D5、D4：读写格式。

00，计数锁存命令；01，读/写高8位命令；10，读/写低8位命令；11，先读/写低8位，再读写高8位命令。

D7、D6：通道选择控制。

00 0通道；01，1通道；10，2通道；11，非法1．8253的初始化编程要使用8253，必须首先进行初始化编程，初始化编程包括设置通道控制字和送通道计数初值两个方面，控制字写入8253的控制字寄存器，而初始值则写入相应通道的计数寄存器中。

初始化编程包括如下步骤：(1)．写入通道控制字，规定通道的工作方式(2)．写入计数值，若规定只写低8位，则高8位自动置0，若规定只写高8位，则低8位自动置0。

若为16位计数值则分两次写入，先写低8位，后写高8位。

D0：用于确定计数数制，0，二进制；1，BCD码例1：设8253的端口地址为：04H～07H，要使计数器1工作在方式0，仅用8位二进制计数，计数值为128，进行初始化编程。

控制字为：01010000B=50H初始化程序：MOV AL，50HOUT 07H，ALMOV AL，80HOUT 05H，AL例2：设8253的端口地址为：F8H～FBH，若用通道0工作在方式1，按二――十进制计数，计数值为5080H，进行初始化编程。

控制字为：00110011B=33H初始化程序：MOV AL，33HOUT 0FBH，ALMOV AL，80HOUT 0F8H，ALMOV AL，50HOUT 0F8H，AL例3：设8253的端口地址为：04H～07H，若用通道2工作在方式2，按二进制计数，计数值为02F0H，进行初始化编程。

（P164例3）控制字为：10110100B=0B4H初始化程序：MOV AL，0B4HOUT 07H，ALMOV AL，0F0HOUT 06H，ALMOV AL，02HOUT 06H，AL2．读取8253通道中的计数值8253可用控制命令来读取相应通道的计数值，由于计数值是16位的，而读取的瞬时值，要分两次读取，所以在读取计数值之前，要用锁存命令，将相应通道的计数值锁存在锁存器中，然后分两次读入，先读低字节，后读高字节。

当控制字中，D5、D4=00时，控制字的作用是将相应通道的计数值锁存的命令，锁存计数值在读取完成之后，自动解锁。

如要读通道1的16位计数器，编程如下：地址F8H～FBH。

MOV AL，40H；OUT 0FBH，AL ；锁存计数值IN AL，0F9HMOV CL，AL；低八位IN AL，0F9H；MOV CH，AL；高八位四、8253在系统中的典型连接8253在系统中的连接如图6-25所示。

图6-25 Intel8253在系统中的连接习题与思考：1．试说明定时和计数在实际系统中的应用？这两者之间有和联系和差别？2．定时和计数有哪几种实现方法？各有什么特点？3．试说明定时/计数器芯片Intel8253的内部结构。

4．定时/计数器芯片Intel8253占用几个端口地址？各个端口分别对应什么？第二讲：9.2 定时/计数器芯片Intel8253回顾：定时/计数器芯片Intel8253的性能概述，内、外部结构，端口寻址及控制字的格式及初始化编程。

重点和纲要：Intel8253的工作方式，编程设置及应用。

讲授内容：六、8253的工作方式8253共有6种工作方式，各方式下的工作状态是不同的，输出的波形也不同，其中比较灵活的是门控信号的作用。

由此组成了8253丰富的工作方式、波形，下面我们逐个介绍：1．几条基本原则(1)．控制字写入计数器时，所有的控制逻辑电路立即复位，输出端OUT进入初始状态。

初始状态对不同的模式来说不一定相同。

(2)．计数初始值写入之后，要经过一个时钟周期上升沿和一个下降沿，计数执行部件才可以开始进行计数操作，因为第一个下降沿将计数寄存器的内容送减1计数器。

(3)．通常，在每个时钟脉冲CLK的上升沿，采样门控信号GATE。

不同的工作方式下，门控信号的触发方式是有具体规定的，即或者是电平触发，或者是边沿触发，在有的模式中，两种触发方式都是允许的。

其中0、2、3、4是电平触发方式，1、2、3、5是上升沿触发。

(4)．在时钟脉冲的下降沿，计数器作减1计数，0是计数器所能容纳的最大初始值。

二进制相当于216，用BCD码计数时，相当于1042．方式0—计数结束产生中断方式0的波形如图6-19所示，当控制字写入控制字寄存器后，输出OUT就变低，当计数值写入计数器后开始计数，在整个计数过程中，OUT保持为低，当计数到0后，OUT变高；GATE的高低电平控制计数过程是否进行。

图6-19方式0波形从波形图中不难看出，工作方式0有如下特点：①计数器只计一遍，当计数到0时，不重新开始计数保持为高，直到输入一新的计数值，OUT才变低，开始新的计数；②计数值是在写计数值命令后经过一个输入脉冲，才装入计数器的，下一个脉冲开始计数，因此，如果设置计数器初值为N，则输出OUT在N＋1个脉冲后才能变高；③在计数过程中，可由GATE信号控制暂停。

当GATE＝0时，暂停计数；当GATE＝1时，继续计数；④在计数过程中可以改变计数值，且这种改变是立即有效的，分成两种情况：若是8位计数，则写入新值后的下一个脉冲按新值计数；若是16位计数，则在写入第一个字节后，停止计数，写入第二个字节后的下一个脉冲按新值计数。

3．方式1—可编程的硬件触发单拍脉冲方式1的波形如图6-20所示，CPU向8253写入控制字后OUT变高，并保持，写入计数值后并不立即计数，只有当外界GATE信号启动后（一个正脉冲）的下一个脉冲才开始计数，OUT变低，计数到0后，OUT才变高，此时再来一个GATE正脉冲，计数器又开始重新计数，输出OUT再次变低，…，因此输出为一单拍负脉冲。

图6-20 方式1波形从波形图不难看出：方式1有下列特点：①输出OUT业宽度为计数初值的单脉冲；②输出受门控信号GATE的控制，分三种情况：✧计数到0后，再来GATE脉冲，则重新开始计数，OUT变低；✧在计数过程中来GATE脉冲，则从下一CLK脉冲开始重新计数，OUT保持为低；✧改变计数值后，只有当GATE脉冲启动后，才按新值计数，否则原计数过程不受影响，仍继续进行，即新值的改变是从下一个GATE开始的。