数字逻辑与微机原理教学课件作者宋振辉ppt 模块2-课题八 微型计算机的接口2.ppt

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1、课题八微型计算机的I/O接口技术任务五可编程计数器/定时器教学目标：从硬件角度讲，掌握8254的组成和工作原理；注意分辨计数器和定时器的异同。从编程角度讲，掌握8254控制字及其初始化。从系统角度讲，掌握CPU、8254以及I/O接口设备连接。掌握8254的工作方式及其应用范围。任务引入计数器是基本的数字电路。在计算机系统和工业控制领域，计数器、定时器已被广泛应用。常用的可编程计数器/定时器有Intel8253和Intel8254。在各种单片机内部配备有可编程计数器/定时器。当前常用的是Intel

2、8254芯片。任务分析所谓计数器是指对输入脉冲的个数进行统计的装置，计数方式有“+1”技术、“-1”计数。当计数结束时要发出信号作为标识。若输入脉冲之间的间隔是一定的（周期性脉冲）而不是杂乱的，则计数器就成了定时器。因此，定时器的基础是计数器。根据实现定时的技术不同，定时器分为软件定时器和硬件定时器。软件定时器是利用CPU执行一段循环程序来实现的。它的优点是定时时间可由数字来设定，修改方便，而且成本低；但是定时要占用CPU工作时间，两者不能并行，因而效率较低。硬件定时器有两种：一种是数字电路实现，

3、如555芯片，它的定时时间是确定的，很难修改，但是定时器和CPU可并行工作；另一种是用可编程计数器/定时器实现，它兼有上述两者的优点，不但定时器和CPU可并行工作，而且定时时间可有数字设定，因此应用很广泛。10.5.18254可编程计数器/定时器的功能与内部结构1、8254可编程计数器/定时器的基本功能8254基本功能是对外部输入脉冲进行计数，若外部输入脉冲是连续而均匀的，则利用脉冲个数×脉冲周期可以计算出时间，从而实现了定时功能。8254芯片内具有3个独立的16位减法计数器（或称为计数通道）。每

4、个计数器性能如下：（1）每个计数通道都是16位的，因此最大计数值是216，而且采用“-1”计数。（2）每个计数通道都可用编程选择6种工作方式。（3）每个计数通道都可用编程选择计数制，二进制或BCD码制。（4）8254允许的最高计数频率为10MHz，8253允许的最高计数频率为2.6MHz图10.23是8254内部结构。从图中可以看出，它是有6个功能模块组成。按接口的概念把他们分成三个部分。与CPU连接部分数据总线缓冲器。数据总线缓冲器是8254与系统数据总线（CPU）的接口，是双向三态缓冲器。它在

5、两者之间传递3种信息：CPU写入8254的编程控制字；从8254读入CPU的状态信息；以及CPU写入8254的计数初始值，从8254读入CPU的当前计数值。在8254内部，数据总线缓冲器利用内部数据总线与3个计数器通道以及内部寄存器相连，相互传送信息。读写控制逻辑。读写控制逻辑是8254与系统地址总线和控制总线的接口。一方面它接受芯片地址（通过)和地址A1A0，实现对内部口地址的译码；另一方面他又接受CPU的读/写命令，完成对8254的写入和读出操作。（2）与I/O连接部分它包含3个模块：计数器0

6、、计数器1和计数器2。计数器也称为通道。每个通道都能独立作为计数器或定时器使用，而且是可编程的；它可独立工作，也可联合工作。每一个通道都可以输出一个信号给外部，外部可以是I/O设备、I/O接口或其他电路等。内部逻辑电路内部逻辑电路主要有控制字寄存器等电路组成。控制字寄存器有2个，各8位，分别用来寄存CPU送来的工作方式控制字和读回命令控制字，并进行解释和执行。控制字寄存器只能写入、不能读出。3、计数器计数器有时称为通道。8254有3个独立的具有相同结构的计数器，每个计数器由16位的计数初值寄存器、

7、减法计数器、（当前计数值）输出锁存器以及状态寄存器等部分组成，如图10.24所示计数初值寄存器（16位）。它用于存放CPU送来的计数初值N(时间常数、分频系数），其最大计数值为216，即65536(简述为64KB)。N在初始化时写入计数初值寄存器，在计数器工作时装入减法计数器。计数初值寄存器的N，在计数器计数过程中始终保持不变。当减法计数器需要重新装入N时，自动把N装“-1”计数器，以重新开始计数。由于8254使用8位数据线，所以N需要分两次写入计数初值寄存器，先写低8位，后写高8位。减法计数器（

8、16位）。它一般用于进行-1计数操作（方式3时也可进行-2操作）。每输入一个计数脉冲CLK，它就进行减1，直至将N减至0。如果要重复进行计数，则可重新将计数初值寄存器的N装入。减数计数操作是由门控条件（GATE）控制的，符合条件才能进行N-1。GATE依8254的工作方式不同而有所不同。当N减至0时，会产生一个信号，该信号将从OUT引脚输出。OUT也依8254的工作方式不同而有所不同。计数器通道的工作过程是这样的：①CPU对8254初始化和写入计数初值；②在GATE信号满足时，对C