單片機8051與定時器8253的擴展

1、基本概述基本概述intel8253是NMOS工藝制成的可編程計數(shù)器定時器，有幾種芯片型號，外形引腳及功能都是兼容的，只是工作的最高計數(shù)速率有所差異，例如8253（2.6MHz）82535(5MHz)8253內(nèi)部有三個計數(shù)器，分別成為計數(shù)器0、計數(shù)器1和計數(shù)器2，他們的機構(gòu)完全相同。每個計數(shù)器的輸入和輸出都決定于設(shè)置在控制寄存器中的控制字，互相之間工作完全獨立。每個計數(shù)器通過三個引腳和外部聯(lián)系，一個為時鐘輸入端CLK，一個為門控信號輸入端

2、GATE，另一個為輸出端OUT。每個計數(shù)器內(nèi)部有一個8位的控制寄存器，還有一個16位的計數(shù)初值寄存器CR、一個計數(shù)執(zhí)行部件CE和一個輸出鎖存器OL。執(zhí)行部件實際上是一個16位的減法計數(shù)器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器的值是通過程序設(shè)置的。輸出鎖存器OL用來鎖存計數(shù)執(zhí)行部件CE的內(nèi)容，從而使CPU可以對此進行讀操作。順便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器來用。工

3、作原理工作原理8253具有3個獨立的計數(shù)通道，采用減1計數(shù)方式。在門控信號有效時，每輸入1個計數(shù)脈沖，通道作1次計數(shù)操作。當(dāng)計數(shù)脈沖是已知周期的時鐘信號時，計數(shù)就成為定時。一、8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)8253芯片有24條引腳，封裝在雙列直插式陶瓷管殼內(nèi)。1.數(shù)據(jù)總線緩沖器數(shù)據(jù)總線緩沖器與系統(tǒng)總線連接，8位雙向，與CPU交換信息的通道。這是8253與CPU之間的數(shù)據(jù)接口，它由8位雙向三態(tài)緩沖存儲器構(gòu)成，是CPU與8253之間交換信息的必經(jīng)之路。2

4、.讀／寫控制讀／寫控制分別連接系統(tǒng)的I#和IOW#，由CPU控制著訪問8253的內(nèi)部通道。接收CPU送入的讀／寫控制信號，并完成對芯片內(nèi)部各功能部件的控制功能，因此，它實際上是8253芯片內(nèi)部的控制器。A1A0：端口選擇信號，由CPU輸入。8253內(nèi)部有3個獨立的通道和一個控制字寄存器，它們構(gòu)成8253芯片的4個端口，CPU可對3個通道進行讀／寫操作3對控制字寄存器進行寫操作。這4個端口地址由最低2位地址碼A1A0來選擇。如表9.3.1

5、所示。3.通道選擇(1)CS#——片選信號，由CPU輸入，低電平有效，通常由端口地址的高位地址譯碼形成。(2)RD#、WR#——讀／寫控制命令，由CPU輸入，低電平有效。RD#效時，CPU讀取由A1A0所選定的通道內(nèi)計數(shù)器的內(nèi)容。WR#有效時，CPU將計數(shù)值寫入各個通道的計數(shù)器中，或者是將方式控制字寫入控制字寄存器中。CPU對8253的讀／寫操作如表9.3.2所示。在工作方式0情況下，門控信號GATE用來控制減“1”計數(shù)操作是否進行。當(dāng)

6、GATE=1時，允許減“1”計數(shù)；GATE=0時，禁止減“1”計數(shù)；計數(shù)值將保持GATE有效時的數(shù)值不變，待GATE重新有效后，減“1”計數(shù)繼續(xù)進行。顯然，利用工作方式0既可完成計數(shù)功能，也可完成定時功能。當(dāng)用作計數(shù)器時，應(yīng)將要求計數(shù)的次數(shù)預(yù)置到計數(shù)器中，將要求計數(shù)的事件以脈沖方式從CLKi端輸入，由它對計數(shù)器進行減“1”計數(shù)，直到計數(shù)值為0，此刻OUTi輸出正跳變，表示計數(shù)次數(shù)到。當(dāng)用作定時器時，應(yīng)把根據(jù)要求定時的時間和CLKi的周期

7、計算出定時系數(shù)，預(yù)置到計數(shù)器中。從CLKi，輸入的應(yīng)是一定頻率的時鐘脈沖，由它對計數(shù)器進行減“1”計數(shù)，定時時間從寫入計數(shù)值開始，到計數(shù)值計到“0”為止，這時OUTi輸出正跳變，表示定時時間到。有一點需要說明，任一通道工作在方式0情況下，計數(shù)器初值一次有效，經(jīng)過一次計數(shù)或定時后如果需要繼續(xù)完成計數(shù)或定時功能，必須重新寫入計數(shù)器的初值。2.方式1：單脈沖發(fā)生器工作方式1被稱作可編程單脈沖發(fā)生器，其定義波形如圖9.3.5。進入這種工作方式，

8、CPU裝入計數(shù)值n后OUTi輸出高電平，不管此時的GATE輸入是高電平還是低電平，都不開始減“1”計數(shù)，必須等到GATE由低電平向高電平跳變形成一個上升沿后，計數(shù)過程才會開始。與此同時，OUTi輸出由高電平向低電平跳變，形成了輸出單脈沖的前沿，待計數(shù)值計到“0”，OUTi輸出由低電平向高電平跳變，形成輸出單脈沖的后沿，因此，由方式l所能輸出單脈沖的寬度為CLKi周期的n倍。如果在減“1”計數(shù)過程中，GATE由高電平跳變?yōu)榈碗姾?，這并不影

9、響計數(shù)過程，仍繼續(xù)計數(shù)；但若重新遇到GATE的上升沿，則從初值開始重新計數(shù)，其效果會使輸出的單脈沖加寬，如教材圖922(b)中的第2個單脈沖。這種工作方式下，計數(shù)值也是一次有效，每輸入一次計數(shù)值，只產(chǎn)生一個負極性單脈沖。3.方式2：速率波發(fā)生器工作方式2被稱作速率波發(fā)生器，其定時波形如圖9.3.6所示。進入這種工作方式，OUTi輸出高電平，裝入計數(shù)值n后如果GATE為高電平，則立即開始計數(shù)，OUTi保持為高電平不變；待計數(shù)值減到“1”和

10、“0”之間，OUTi將輸出寬度為一個CLKi周期的負脈沖，計數(shù)值為“0”時，自動重新裝入計數(shù)初值n，實現(xiàn)循環(huán)計數(shù)，OUTi將輸出一定頻率的負脈沖序列，其脈沖寬度固定為一個CLKi周期，重復(fù)周期為CLKi周期的n倍。如果在減“1”計數(shù)過程中，GATE變?yōu)闊o效（輸入0電平），則暫停減“1”計數(shù)，待GATE恢復(fù)有效后，從初值n開始重新計數(shù)。這樣會改變輸出脈沖的速率。如果在操作過程中要求改變輸出脈沖的速率，CPU可在任何時候，重新寫人新的計數(shù)值