微型计算机原理与接口技术
第7章 可编程定时器/计数器8253及其应用
8253主要包括以下几个主要部分： 1．数据总线缓冲器 实现8253 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。 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。 CS 、 A1 、 A0 与 CPU 的 连接决定8253芯片的端口地址。。
（2）写入初值后， 计数过程中OUT的初始电平为低电平；计数 结束时， OUT的电平变为高电平，并维持到装入新的初值或重设 工作方式。 （3）门控GATE的触发方式为高电平触发。
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第7章 可编程定时器/计数器8253及其应用
7.1.3 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。下面我们逐个介绍：
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第7章 可编程定时器/计数器8253及其应用
几条基本原则： （1）控制字写入计数器时，相应通道的所有控制逻辑电路立即 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）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（电平 触发，或者是边沿触发）。 （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。二进制时相当于 216，用BCD码计数时，相 当于104。
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2．定时的实现方法 (1) 软件法
利用一段延时子程序来实现定时操作。
特点：无需硬件支持，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。 (2)硬件法 专门设计一套电路（比如555定时器）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。
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00 01 10 11
选择通道 0 选择通道 1 选择通道 2 无效
计数器锁存，供 CPU 读 只读/写计数器低字节 只读/写计数器高字节 先读/写计数器低字节，后读/写高字节
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计数方式选择位BCD： 为 1 ： BCD 码计数，进行十进制减法计数。写入 初值也用 BCD码表示，其中 0000H表示十进制数最大 值10000。例如，进行BCD码计数时，写入初值1200H， 相当于计数值为十进制的1200。 为 0 ：二进制计数。写入初值为二进制数，进行 二进制减法计数。0000H表示最大值 10000H，相当于 十进制的 65536 。例如，进行二进制计数时，写入初 值1200H，相当于计数值为十进制的4608。
Vcc WR RD CS A1 A0 CLK2 OUT2 GATE2 CLK1 GATE1 OUT1
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1．D7~D0： 8位，双向，三态数据线，用来与系统数 据总线相连。 2 ． CS 、 WR 、 RD 、 A1 、 A0 （ 内 部 4 个 端 口 ） , A1A0=00, 选中通道0； A1A0=01, 选中通道1； A1A0=10, 选中通道2； A1A0=11, 选中控制寄存器端口。 3．CLKi：i= 0, 1, 2，第i个通道的计数脉冲输入引脚， 每输入一个时钟脉冲，计数器数值减1。 4 ． GATEi ： i=0 ， 1 ， 2 ，第 i 个通道的门控信号输入 引脚，用于控制启/停计数器计数。 5．OUTi：i= 0，1，2，第i个通道的定时/计数信号输 出引脚，输出信号的波形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。 6． VCC、GND。
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例1 设8253的端口地址为：40H～43H，要使计数 器 T1 工作在方式 0 ，计数初值为 80H ，二进制计数， 进行初始化编程。 控制字为：01010000B=50H 初始化程序： MOV AL，50H OUT 43H，AL ；向控制端口送命令字 ；向T1端口送计数初值
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数据 总线 缓冲器
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CLK0 GATE0 OUT0
D7~D0
计数器 0
RD WR A0 A1 CS
读/写 控制 电路
计数器 1
CLK1 GATE1 OUT1
控制字 寄存器 内部总线
计数器 2
CLK2 GATE2 OUT2
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4．每个通道有6种工作方式, 工作方式由程序设定。
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Intel 8253的外部引脚（24DIP）
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CLK0 OUT0 GATE0 GND
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1 24 2 23 3 22 4 21 5 20 6 8253 19 7 18 8 17 9 16 10 15 11 14 12 13
（4）在计数期间， GATE无效时，计数停止； GATE 再次有效时，计数器从何处开始继续计数。 （5）在计数期间若重新写入初值（在GATE有效情况 下）时，计数器从何处开始计数。
（6）8253一次定时结束，能否自动重新装入初值。
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8.1.2 8253的初始化编程和门控信号的功能 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步骤， 控制字写入8253的控制字寄存器(A1A0=11)，而初始值 则 写 入 相 应 通 道 的 计 数 初 值 寄 存 器 中 (A1A0=00/01/10) 。 初始化编程包括如下步骤： (1) 写入通道控制字，规定某个通道的工作方式。 (2) 给这个通道写入计数值，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。 定时时间 = 计数初值 * 脉冲周期 山东工商学院 高群
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例 3 利用 8253 产生定时。设 8253 的端口地址为： 40H～ 43H ，若用通道 2 工作在方式 3 ，按二进制计数， 定时时间为20ms，设8253的CLK频率为2MHz，写出初 始化程序。 初值得计算： 计数初值=定时时间/ CLK周期 = 20ms÷（1/ 2MHz ）=40000=9C2CH 初始化程序： MOV AL，0B6H OUT 43H，AL MOV AL，2CH OUT 42H，AL ；计数初值低字节2CH MOV AL，9CH OUT 42H，AL ；计数初值高字节9CH
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8253的控制字
D7 SC1 D6 SC0 D5 RL1 D4 RL0 D3 M2 D2 M1 D1 M0 D0 BCD 1 BCD 码计数 0 二进制计数 000 001 X10 X11 100 101 00 01 10 11 方式 0 方式 1 方式 2 方式 3 方式 4 方式 5
MOV AL，80H
OUT 41H，AL
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例2 设8253的端口地址为：40H～43H，若用通道 T0工作在方式1，按十进制计数，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，33H OUT 43H，AL ；向控制端口送命令字 MOV AL，80H OUT 40H，AL ；向T0端口送计数初值低8位 MOV AL，50H OUT 40H，AL ；向T0端口送计数初值高8位
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(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，定时或计数的过程不需要 CPU的参与，而这些芯片具有中断控制能力，定时、 计数结束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。
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3．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8位控制字寄存器； 一个16位的计数初值寄存器，存放计数初始值； 一个16位的减法计数器（计数器执行部件，减法 计数器）； 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，用以锁存当前计数值，供CPU读取。 这些16位的计数器、锁存器均可被分为高8位、低 8位两个部分，因此也可作为8位寄存器使用。