1、3. 心得体会 53.1 感受和收获 53.2思考与扩展 54参考文献 75. 附录 75.1 8253编程命令字 7某机械零件加工产品包装流水线上需一自动计数定时装置：一个包装箱装 24个零件，要求每通过 24个，流水线要暂停 5秒钟，等待封箱打包完毕，然后重启流水线继 续装箱。微机控制流水线作业时按 ESC键则停止生产。28253 功能实现2.1分析题目为了实现设计要求，有两个工作要做：一是对 24个零件计数：一是对 5 秒钟停顿 定时。并且两者之间又是相互关联的，因此，通过定时器的通道 0 作计数器，通道 1 作定时器，并且把通道 0的计数已到（24）输出 OUT0信号连到通道 1的GA
2、TE。线上 作为外部硬件启动信号去触发通道 l的 5秒定时，以及去控制流水线的暂停与重启。电路结构原理如图 1所示，定时器端口地址为： 320H（通道 0），321H（通道 1），322H（通 道 2），323H（命令口）。图 1中的虚线框是流水线工作台示意图， 其中零件计数检测部 分的原理是，零件从光源和光敏电阻 R 之间通过时，在晶体管 T 发射极上会产生零 件的脉冲信号，此脉冲信号即可作为计数脉冲，接到 CLK 。对零件进行计数。2.2方式选择与工作流程8253是24脚双列直插式芯片， +5V 电源供电。通道 0作为计数器，工作在方式 2，因为 PTC82535 的 6 种工作方式中，只
3、有 2 方式和 3 方式具有自动重装计数初 值的功能，能输出连续波形，保证生产流水线循环往复运行。 GATE0 接+5V 电源电 压，输出端 OUT0直接连接到通道的 GATE1 方式，以作通道 1定时器的外部硬件启动信号通道 1作为定时器，工作在 1 方式， CLK1 为 100 Hz 时钟脉冲。输出端 OUT1 接流水线工作台，进行 5秒钟定时后重启流水线， 继续工作，通道 0又重新开始计数。2.3软件编程2.3.1 计数初值计算计数初值的计算分两种情况，若 8253 作计数器用时，则将要求计数的次数就作 计数初值，直接装入计数初值寄存器和减法计数器， 不要经过计算； 若作定时器用时， 则
4、计数初值也就是定时常数需要经过换算才能得到。其换算方法如下：要求产生定时时间间隔的定时常数Tc=fclk*T （其中 fclk 为 100Hz，T 为 5s。）通道 0的方式命令 =00010100B=14H通道 0的计数初值 =24=18H通道 1的方式命令 =01110010B=72H通道 1 的定时系数 Tc=5*100=500=1F4H2.3.2 主体代码初始化部分省略，要注意的是通道一的初值大于 256 需要分两次写入。 下面给出等待按键的代码：CHECK: MOV AH,0BHINT 21HCMP AL,00H ; 无键按下则等待。JE CHECKMOV AH,08HCMP AL,
5、1BH ; 若不是 ESC 则等待。JNE CHECKMOV AH,4CH ; 若是则结束。3. 心得体会3.1感受和收获此应用的特殊之处，在于把计数器和定时器组合应用。把定时和计数连结起来， 相互作用，使其在实际生活中发挥更大的作用。还有一点特别地方，在于此例程巧妙应用了 8253 计数器在不同方式下的输出不 同的特性。 结合流水线设备的触发条件， 使整个工作流程衔接流畅， 前后联系紧密才 得以实现其整体功能。3.2思考与扩展这就引发我们对定时器 /计数器几种不同工作方式的思考。由于工作方式不同， 其计数过程，基本功能，启动方式，输出波形，初值重装，中止方式及典型应用都有 差别。因此，在使用
6、 8253或 8254时，应根据不同的用途来选择不同的工作方式，以 充分发挥其作用。在此，再把 8254的 6 中工作方式的特点复习一下。1方式 0 的计数结束中断计数结束，输出端产生 0-1 的上升沿，利用此信号可申请中断。2方式 1 的可编程单稳态触发器功能负脉冲的宽度可以由程序控制，改变计数初值就可以改变延时时间。3方式 2 的分频功能产生宽度相等连续的负脉冲，可以用作分频器，分频系数即计数初值。4方式 3 的方波发生器功能输出占空比近 1:1 的重复连续波形。5方式 4 和方式 5 的单个负脉冲发生器方式 4 和方式 5 都是单个负脉冲发生器， 输出一个完整负脉冲， 但两者启动方式 不
7、同，前者为软件启动，后者为硬件启动。以上 5 种功能为 8254 的基本功能，用户以这些原始功能为基础，通过组合和设 计可以进一步开发各种各样的应用。例如，用于计时系统，作定时中断；用于通信系 统，作波特率始终发生器；用于实时控制系统，作数据采集和速度控制；还可以用于 发声系统，作音乐发生器等。它们都是基于 8254 的原始功能或相互间的组合来实现 的。4参考文献1. 刘乐善主编，华中科技大学出版社， 32 位微型计算机接口技术及应用2. 李玉声，现代机械 2006年第一期，机加零件自动包装计数定时装置的设计5. 附录5.1 8253 编程命令字使用 8253 时，必须首先进行初始化编程。初始
8、化编程的步骤和内容如下： 首先写入方式控制字， 以选择计数通道， 确定其工作方式。 每一计数通道的方式 控制字都是由 CPU 依次写入控制字寄存器的，控制字寄存器端口地址只有一个。然 后写入计数初值到对应的计数通道中。若规定只写低 8 位，则写入的计数初值为低 8 位，高 8位自动清 0；若规定只写高 8位，则写入的计数初值为高 8位，低 8位自动 清 0 ；若规定写 16 位，则分两次写入，先写入的计数初值为低 8 位，后写入的计数 初值为高 8 位，每个计数通道均有自己的端口地址。方式控制字的格式如下：SC1、SC0：计数通道选择。确定这个方式控制字是确定哪个计数通道的工作方式 的。若 S
9、C1SC0=00，选择计数通道 0；若 SC1SC0=01，选择计数通道 1；若 SC1SC0=10， 选择计数通道 2；若 SC1SC0=11，为非法选择。RL1、RL0：规定 CPU 向计数通道写入计数初值的格式和向计数通道锁存器发锁 存命令，以及未锁存时 CPU 从计数通道读取当前计数值的格式。数据读 /写格式为：RL1RL0 = 00，计数器锁存命令RL1RL0 = 01，只读/写低 8 位数据RL1RL0 = 10，只读/写高 8 位数据RL1RL0 = 11，读/写 16位数据，先低 8位，后高 8位CPU 写入计数通道的计数初值是写到计数通道的初值寄存器中的，而初值寄 存器是 1
10、6位的寄存器。如果只写入低 8 位初值，则初值寄存器的高 8 位自动清 0； 如果只写入高 8位初值，则初值寄存器的低 8 位自动清 0；如果写入 16位初值，则 先写入低 8 位初值后写入高 8 位初值。计数通道在计数过程中， CPU 可以随时读取计数通道的当前值且不影响计数 通道的现行计数， CPU 读取的计数通道的当前值是锁存寄存器中的值。在未锁存时 （RL1RL000），减 1 计数器减 1 计数的同时把当前值送到锁存寄存器中，即锁存寄 存器的值跟随减 1 计数器当前值的变化而变化。 若在读计数通道当前值之前， 先写入 锁存命令（ RL1RL0 = 00），则在计数过程中，减 1计数器
11、减 1 计数虽然照常进行，但 不把当前值送到锁定寄存器中， 即锁定寄存器的值被锁定， 当对计数通道重新初始化 或 CPU 读计数通道锁定值后，自动解除锁存命令，锁定寄存器的值又随减 1 计数器变化。在未锁定时，若 RL1RL0 = 11，可能会使从计数器直接读出的数值不正确，因 为若先读入的低 8位值 00H 时，由于在两次读数值之间计数器计数低 8 位可能向高 8位有借位，造成后读入的高 8位值错误，克服的办法可以用 GATE 无效或阻断 CLK 时钟脉冲输入等方法，使计数器暂停计数，以保证 CPU 读到正确的计数器当前值。为了计数过程照常进行和保证 CPU 读到正确的计数器当前值，常常采用
12、先写入锁存 命令后读入计数器当前值的方法。例如，若要读取计数通道 2 的 16 位计数值，初始化时若计数通道 2 工作在方式0，按二进制计数，设控制字寄存器地址为 F6H，计数通道 2 地址为 F4H，则程序为：MOV AL ，10000000B ；计数器 2 锁存命令OUT 0F6H， AL ；写入锁存命令IN AL ，0F4H ；读低 8 位当前值MOV CL ， AL ；存入 CL 中读高 8 位当前值并解除锁存状态MOV CH ，AL ；存入 CH 中M2M1M0 ：由这 3 位决定计数通道的工作方式。规定如下： 000，计数通道工作在方式 0 001，计数通道工作在方式 1X10 ，
13、计数通道工作在方式 2 X11，计数通道工作在方式 3 100，计数通道工作在方式 4 101，计数通道工作在方式 5BCD：该位用来决定计数通道在减 1 计数过程中是按二进制计数还是按二検疲CD计数制）以及写入的计数初值是二进制还是 BCD 数，若 BCD=0 ，则按二进制 计数，写入的计数初值是二进制数初值范围是 0000FFFFH，其中 0000 为最大值， 代表 65536；若 BCD=1，则按 BCD 计数，初值范围是 00009999H，它是十进制数 的 BCD 码，其中 0000是最大值，代表 10000，9999H 代表 9999。 注：读取计数器的当前值直接读计数器： 输出锁
14、存器在非锁存状态会跟随计数器计数的变化而变化， 直 接读计数器是从锁存器得到计数器的当前值。 但由于计数器处于工作状态， 读出值不先锁存再读取： 通过方式选择控制字对指定通道 （SC1、SC0）的计数值锁入锁 存器（RL1RL0=00） ， 锁存器一旦锁存了当前计数值，就不再随计数器变化直到被读 取。读计数器通道（有锁存器） 。5.28253 的6种工作方式详细介绍8253 的六种工作方式区别三个计数通道可有 6 种可供选择的工作方式， 以完成定时、计数或脉冲发生器 等多种功能：方式 0：计数结束则中断工作方式 0被称为计数结束中断方式。 当任一通道被定义为工作方式 0 时， OUTi 输出为
15、低电平；若门控信号 GATE 为高电平，当 CPU 利用输出指令向该通道写入计 数值使 WR#有效时， OUT 仍保持低电平，之后的下一时钟周期下降沿计数器开始减 “1”计数， 直到计数值为“ 0”，此刻 OUT 将输出由低电平向高电平跳变，可用它 向 CPU 发出中断请求， OUT 端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止。在工作方式 0情况下，门控信号 GATE用来控制减“ 1”计数操作是否进行。当 GATE=1 时，允许减“1”计数；GATE=0 时，禁止减“1”计数； 计数值将保持 GATE 有效时的数值不变， 待 GATE 重新有效后，减“ 1”计数继续进行。显然，利用工作方式
16、0 既可完成计数功能， 也可完成定时功能。当用作计数器 时，应将要求计数的次数预置到计数器中，将要求计数的事件以脉冲方式从 CLK 端 输入， 由它对计数器进行减 “1”计数，直到计数值为 0，此刻 OUTi 输出正跳变， 表 示计数次数到。当用作定时器时，应把根据要求定时的时间和 CLKi 的周期计算出定 时系数，预置到计数器中。从 CLK ，输入的应是一定频率的时钟脉冲，由它对计数 器进行减“ 1”计数， 定时时间从写入计数值开始，到计数值计到“ 0”为止，这时 OUTi 输出正跳变，表示定时时间到。有一点需要说明，任一通道工作在方式 0 情况下， 计数器初值一次有效，经过 一次计数或定时
17、后如果需要继续完成计数或定时功能，必须重新写入计数器的初值。 方式 1：单脉冲发生器工作方式 1 被称作可编程单脉冲发生器。进入这种工作方式， CPU 装入计数值 n后 OUT输出高电平， 不管此时的 GATE输入是高电平还是低电平， 都不开始减 “1”计数，必须等到 GATE 由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后，计数过程才 会开始。与此同时， OUT 输出由高电平向低电平跳变，形成了输出单脉冲的前沿， 待计数值计到“ 0”， OUT 输出由低电平向高电平跳变， 形成输出单脉冲的后沿， 因 此，由方式 l所能输出单脉冲的宽度为 CLK 周期的 n倍如果在减“ 1”计数过程中， GATE 由高
18、电平跳变为低电乎，这并不影响计数过 程，仍继续计数；但若重新遇到 GATE 的上升沿，则从初值开始重新计数， 其效果 会使输出的单脉冲加宽，如教材图 9-22（b）中的第 2 个单脉冲。这种工作方式下， 计数值也是一次有效， 每输入一次计数值， 只产生一个负极性 单脉冲。方式 2：速率波发生器工作方式 2被称作速率波发生器。进入这种工作方式， OUT 输出高电平，装入 计数值 n后如果 GATE为高电平，则立即开始计数， OUT 保持为高电平不变； 待计 数值减到“ 1”和“ 0”之间， OUT 将输出宽度为一个 CLK 周期的负脉冲，计数值 为“ 0”时，自动重新装入计数初值 n，实现循环计
19、数， OUT 将输出一定频率的负脉 冲序列， 其脉冲宽度固定为一个 CLK 周期， 重复周期为 CLK 周期的 n 倍。如果在减“ 1”计数过程中， GATE 变为无效（输入 0 电平），则暂停减“ 1”计 数，待 GATE 恢复有效后，从初值 n开始重新计数。这样会改变输出脉冲的速率。如果在操作过程中要求改变输出脉冲的速率， CPU 可在任何时候，重新写人新 的计数值， 它不会影响正在进行的减“ 1”计数过程，而是从下一个计数操作用期开 始按新的计数值改变输出脉冲的速率。方式 3：方波发生器工作方式 3 被称作方波发生器。任一通道工作在方式 3， 只在计数值 n 为偶数， 则可输出重复周期为
20、 n、占空比为 1：1 的方波。进入工作方式 3， OUT 输出低电平， 装入计数值后， OUT 立即跳变为高电平 如果当 GATE为高电平， 则立即开始减“ 1”计数， OUT 保持为高电平，若 n为偶 数，则当计数值减到 n/2时，OUT 跳变为低电平，一直保持到计数值为“ 0”，系统才 自动重新置入计数值 n，实现循环计数。这时 OUT 端输出的周期为 n CLKi 周期， 占空比为 1:1的方波序列； 若n为奇数， 则OUTi端输出周期为 nCLK 周期，占 空比为 （n+1）/2）/（n-1）/2）的近似方波序列。如果在操作过程中， GATE 变为无效，则暂停减“ 1”计数过程，直到
21、 GATE 再 次有效，重新从初值 n 开始减“ l ”计数。如果要求改变输出方波的速率， 则 CPU 可在任何时候重新装入新的计数初值 n， 并从下一个计数操作周期开始改变输出方波的速率。方式 4：软件触发方式计数工作方式 4被称作软件触发方式。进入工作方式 4，OUT 输出高电平。 装入计 数值 n 后， 如果 GATE 为高电平，则立即开始减“ 1”计数，直到计数值减到“ 0” 为止，OUT 输出宽度为一个 CLKi 周期的负脉冲。由软件装入的计数值只有一次有效， 如果要继续操作， 必须重新置入计数初值 n。如果在操作的过程中， GATE 变为无效， 则停止减“ 1”计数， 到 GATE
22、 再次有效时，重新从初值开始减“ 1”计数。显然，利用这种工作方式可以完成定时功能， 定时时间从装入计数值 n 开始，则 OUT 输出负脉冲 （表示定时时间到），其定时时间 nCLK 周期。 这种工作方式也 可完成计数功能，它要求计数的事件以脉冲的方式从 CLK 输入，将计数次数作为计 数初值装入后，由 CLK 端输入的计数脉冲进行减“ 1”计数，直到计数值为“ 0”，由OUTt 端输出负脉冲（表示计数次数到）。当然也可利用 OUT 向CPU发出中断请求 因此工作方式 4与工作方式 0很相似，只是方式 0在OUT 端输出正阶跃信号、方式4 在 OUT 端输出负脉冲信号。方式 5：硬件触发方式计
23、数工作方式 5被称为硬件触发方式。 进入工作方式 5， OUT 输出高电平， 硬件触 发信号由 GATE端引入。 因此，开始时 GATE 应输入为 0， 装入计数初值 n 后，减 “1”计数并不工作，一定要等到硬件触发信号由 GATE 端引入一个正阶跃信号，减 “1”计数才会开始，待计数值计到“ 0”， OUT 将输出负脉冲，其宽度固定为一个 CLK 周期，表示定时时间到或计数次数到。这种工作方式下，当计数值计到“ 0”后， 系统将自动重新装入计数值 n，但并 不开始计数， 一定要等到由 GATE 端引入的正跳沿， 才会开始进行减 “1”计数， 因 此这是一种完全由 GATE 端引入的触发信号
24、控制下的计数或定时功能。如果由 CLKi 输入的是一定频率的时钟脉冲， 那么可完成定时功能，定时时间从 GATE 上升沿开始， 到 OUT 端输出负脉冲结束。 如果从 CLK 端输入的是要求计数的事件， 则可完成计数 功能，计数过程从 GATE 上升沿开始，到 OUT 输出负脉冲结束。 GATE 可由外部电 路或控制现场产生，故硬件触发方式由此而得名。如果需要改变计数初值， CPU 可在任何时候用输出指令装入新的计数初值 m， 它将不影响正在进行的操作过程， 而是到下一个计数操作周期才会按新的计数值进 行操作。从上述各工作方式可看出， GATE 作为各通道的门控信号，对于各种不同的工作方式，它所起的作用各不相同。在 8253的应用中，必须正确使用 GATE 信号，才能 保证各通道的正常操作门控信号 GATE的作用方式功能GATE=1GATE=0GATE上升沿计数结束产生中断允许计数停止计数不受影响1可重触发单稳从初值开始重新计数2分频器3方波信号发生器4软件触发选通5硬件触发选通硬件触发信号
