1、第三章 CHMOS可编程时间间隔定时器芯片82C54,3.1 概述82C54是专为Intel系列微处理机而设计的一种可编程时间间隔定时器/计数器，它是一种通用芯片，在系统软件中可以把多级定时元素当成输入/输出端口中的一个阵列看待。,82C54的特点：,1. 与所有Intel系列兼容 2. 操作速度高，与8MHz的8086、80186一起可实现“零等待状态”的操作。 3. 可处理从直流到10M频率的输入。 4. 适应性强 5. 三个独立的16位计数器 6. 低功耗的CHMOS 7. 与TTL完全兼容 8. 6 种可编程的计数模式 9. 以二进制或BCD计数 10. 状态读返回命令,82C54解决
2、了在系统控制之下精确的时间延迟问题。,82C54的计数器/定时器功能还有： 1. 实时时钟 2.平滑计数器 3. 数字一次通过 4.可编程速率生成 5. 方波发生器 6. 二进制速率乘法器 7. 复杂波形发生器 8.复杂马达控制器,3.2 82C54的体系结构,3.2.1 82C54的方框图 D7D0 CLK0GATE0 RD# OUT0 WR# CLK1GATE1 A0 OUT1 A1 CLK2GATE2 CS# OUT2,82C54,图3-1,3.2.2 82C54的体系结构,CLK0 GATE0OUT0RD CLK1 WR GATE1 A0 OUT1 A1 CSCLK2GATE2OUT2
3、,数据 缓冲 总线,读写 逻辑,控制字 寄存器,计数 器0,计数 器1,计数 器2,D7D0,图3-3,数据总线缓冲器、读/写逻辑、控制字寄存器与三个计数器部件介绍：,1.数据总线缓冲器：是82C54与系统总线连接的接口，由三态门、双向8位的缓冲器。 2.读/写逻辑部件：对82C54的控制信号，A1和A0是计数器的选择；RD#和WD#为读写控制；CS#是控制RD#和WD#的信号。 3.控制字寄存器：由A1A0的二进制数和读写逻辑部件来选择控制字寄存器。 4.计数器：三个独立的16位计数器（216值）,举例：例3-1,82C54接收到10010000B的控制字，在这种情况下其配置如何设置？ 分析
4、：控制字寄存器的格式为：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D08位 SC1 SC0 RW1 RW0 M2 M1 M0 BCDSC1 SC0选择计数器； RW1 RW0读写控制 M2 M1 M0计数器的方式选择； BCD二进制或二进制编码的十进制计数。,10010000B控制字为： SC1 SC0 = 10时，选择计数器0。 RW1 RW0 = 01时，读写低字节。 M2 M1 M0 = 000时，计数器工作在方式0。 BCD = 0时，为16位二进制计数器。,4.三个计数器,表3-2 读/写82C54寄存器操作CS# RD# WR# A1 A0 描述0 1 0 0 0 写计数器00 1
5、 0 0 1 写计数器10 1 0 1 0 写计数器20 1 0 1 1 写控制字0 0 1 0 0 读计数器00 0 1 0 1 读计数器10 0 1 1 0 读计数器2,例3-2 82C54的微处理机接口,图结构： 82C54IORC#IOWC#A15 A14 A2A7 A3A6A5A4,RD# WR# A0 A1 CS#,D7D0,图3-5,要求：,计数器0：二进制计数，方式0，初值1234H 计数器1：BCD计数，方式2，初值100H 计数器2：二进制计数,方式4，初值1FFFH. 1.确定82C54的基址：即计数器0的地址，这是通过A3A2 = 00来确定的。为选择82C54工作，必
6、须使CS# = 0,这样就要让高位地址A15A4 = 000000000100B。若将低位地址A3A2A1A0 = 0000拼接在一起，形成基地址为：0000 0000 0100 0000B = 40H,2.控制寄存器的选择：在选择控制寄存器时，使82C54的A1A0 =A3A2 = 11(外接地址）。最后形成：A15A0 = 0000 0000 0100 1100B = 4CH 计数器0的地址：40H 计数器1的地址：44H 计数器2的地址：48H 3.根据82C54 控制字中各位的定义，确定这三个计数器的方式字，即； 计数器0的方式字 = 0011 0000B = 30H 计数器1的方式字
7、 = 0101 0101B = 55H 计数器2的方式字 = 1011 1000B = B8H,设置程序段：,MOV AL, 30H OUT 40H AL OUT 4CH, AL MOV AL 00H MOV AL, 55H OUT 44H, AL OUT 4CH AL MOV AL, 01H MOV AL , 0B8H OUT 44, AL OUT 4CH, AL MOV AL, 0FFH MOV AL, 34H OUT 48H, AL OUT 40H, AL MOV AL, 1FH MOV AL, 12H OUT 48H, AL,例3-3 编写一个在计数进行的过程中进行读计数器2内容的程序
8、段，并把读取的值装入AX寄存器。82C54的地址40H,分析：先锁存计数器2的内容，然后从斩存器中读取这个值。其程序为 MOV AL, 1000 x x x xB OUT 4CH, AL IN AL , 48H MOV AH , AL MOV AL, BL,计数器的内部结构（图3-6）,控制字寄存器,控制 逻辑,状态锁存,状态寄存,CRm,CR1,计数部件CE,OLm,OL1,1,2,2,3,3,内部总线,工作原理：,CE-计数部件，是16位的同步计数器。 OLm和OL1-是两个8位的锁存器，m和1分别表示最高和最低有效字节。 CRm和CR1也是两个8位的寄存器。 控制逻辑是由CLKn、GAT
9、En和OUTn控制的。,5. 82C54系统接口,OUT GATE CLK OUT GATE CLK OUT GATE,地址总线（16位）,控制总线,数据总线（8位）,A1 A0 CS# D0D7 RD# WR# 82C54 计数器0 计数器1 计数器2,3.3 程序设计基础,1. 82C54程序控制通过给82C54写一个控制字，然后再用初始化计数值的方法对计数器进行程序控制。当A1A0 = 11时，全部控制字信息都写入被选中的控制字寄存器内。相反，初值被写进了计数器，而不是将其写入控制字寄存器。用A1A0的输入信号来选择被写入的计数器，初值计数值格式由所用控制字确定。,2. 写操作,必须记住
10、两点： （1）对每一个计数器而言，在写初始计数值之前，必须写控制字寄存器。 （2）初始计数值必须根据控制字所规定的格式计数，要么只是最低有效字节，要么只是最高有效字节，或者先低后高。 表3-3列出了一些常用的程序设计次序P84,3. 读操作,读计数器内的值有三种可行办法选择： （1）简单的读操作 （2）计数器锁存命令操作：它相当于一个控制字，因为它是把命令写到控制字寄存器内的：如下图A1A0 = 11;CS# = 0;RD# = 1;WR# = 0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0sc1 sc0 0 0 x x x x Sc1、sc0表示计数器被锁存 D5、D4 =00表示计数器锁
11、存命令,图3-8,（3）读回命令操作（READ-BACK）,读回命令的格式如下图A1A0 = 11 ;CS# = 0 ;RD# = 1;WR# = 0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D01 1 COUNT# STATUS# CNT2 CNT1 CNT0 0D5 = 0 锁存选中的计数器计数值 D4 = 0 锁存选中的计数器状态 D3 = 1 选择计数器2 D2 = 1 选择计数器1 D1 = 1 选择计数器0 D0 保留,图3-9,计数器状态字节格式,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 = 1,表示输出管脚为1 D7 = 0 , 表示输出管脚为0 D6 = 1 , 表
12、示空计数值 D6 = 0 , 表示读的计数值有效 D5 D0 计数器程序控制方式,OUTPUT,NULL COUNT,RW1,RW0,M2,M1,M0,BCD,图3-10,3.4 82C54计数器的操作,操作常用术语 CLK脉冲： 一个上升沿，然后一个下降沿为一个计数器的CLK输入。 触发：由计数器GATE输入的上升边。 计数器装载：将计数值从计数器寄存器CR传送到计数部件CE。 对GATE输入的作用如下表,表3-5 GATE 对每种操作方式的影响,操作 方式,GATE信号状态及影响,低电平或下降沿,0,禁止计数,上升沿,高电平,允许计数,1,1、开始计数；2、下一 时钟后，输出为低电平,2,
13、1、禁止计数； 2、输出立变高电平,开始计数,允许计数,3,1、禁止计数； 2、输出立变高电平,开始计数,允许计数,4,禁止计数,允许计数,5,开始计数,3.4.1 操作方式0：计数终止中断方式,用于事件计数 控制字被写之后，最初OUT = 0 并在计数器到达0之前仍保持0电平。 当计数器到达0之后，OUT = 1（变高电平），并在一个新的计数值和新操作方式0控制字未写入计数器之前OUT = 0。 当GATE = 1时，允许计数。 当GATE = 0时，禁止计数操作，GATE对信号OUT无效。,全部操作方式时序说明：,1、计数器在程序的控制之下进行二进制计数，仅对最底有效字节（LSB）进行读/
14、写操作。 2、计数器总是被选（CS#总是低电平） 3、CW指的是控制字；CW = 10是指10个控制字中的一个控制字，写入计数器内的是十六进制数。 4、LSB指的是计数值的最低有效数字。 5、图中的数值是计数值：低位数是最低有效字节。高位数是最高有效字节。因为计数器在程序的控制之下仅对LSB进行读/写操作，最高有效字节则不能进行读操作。6、N表示的是尚没有定义的计数，竖线表示的是计数值之间的转换。,操作方式0时序,CW=10 LSB=4 WR#CLKGATE OUTN N N N 0 0 0 0 04 3 2 1 0,操作方式0时序（续）,CW = 10 LSB = 3 WR#CLKGATEO
15、UT0 0 0 0 0 0 FFN N N N 3 2 2 2 1 0 FF,3.4.2 操作方式1：可再触发的单稳,条件：信号OUT被初始化为高电平，而在CLK脉冲后触发器被触发，OUT又降为低电平，而且在计数器计至0之前，将保持低电平不变。在下次触发之后，CLK脉冲之前，OUT将变为高电平，且保持低电平不变。在写入控制字和初始化计数值之后，计数器处于待命状态在一个单稳脉冲期间，将一个新计数值写入计数器，当前单稳不受什么影响。,操作方式1的时序（图3-13）,CW=12 LSB=3 WR#CLKGATEOUT,3.4.3 操作方式2（速率发生器）,CW=12 LSB=3 WR#CLKGATE
16、OUTN N N N 0 0 0 0 0 0 03 2 1 3 2 1 2,图3-15,例3-5 P94,1.19318MHz+5VTT2=1/1.19318MHz=838ns T=18xT2=15.09us,CLK1GATE1OUT182C54,T2,图3-16,程序：,MOV AL, 01010101 B OUT 4C H, AL MOV AL 10010 B OUT 44 H, AL,3.4.4 操作方式3（方波发生器）,波特速率：每秒钟传输的二进制数的数据位数。 操作条件： 1、OUT = 1 (最初为高电平)。 2、GATE = 1时，则允许计数；当GATE = 0时，则禁止计数。
17、3、在写控制字（CW）和初始计数值（LSB）之后，下一个CLK脉冲期间装载计数器。 4、装偶数：每次减2计数，在计数过程中，前一半为高电平，后一半为低电平。 5、装奇数，在一个CLK时钟脉冲内将初值减1后（变成偶数）再进行装载。,操作方式3工作时序（图3-17）：,CW=16 LSB=4WR#CLKGATEOUTN N N N 4 2 4 2 4 2 4,例3-6-P95,图3-18所示的82C54的计数器的操作方式3之下操作，初值为十进制数15，设置为BCD计数，试计算在OUT1上输出方波的 周期T并编程 1.19318MHz+5VT2 T1T,CLK1GATE1OUT1 82C54,图3-
18、18,初始化程序段：,MOV AL , 01010111B OUT 4CH , AL MOV AL , 0FH OUT 44H , AL,计数器1,读写低字节,方式3,BCD计数,3.4.5 操作方式4（软件触发选通）,工作条件： 1、输出最初为高电平：OUT=1 ；当最初计数值终止时,OUT=0变低电平，低电平的时间为一个CLK脉冲，之后又变为高电平。 2、GATE=1时计数；GATE=0时禁止计数。 3、在写入一个控制字和初值之后的下一个CLK脉冲装载计数器。,操作方式4的工作时序,CW=18 LSB=3 WR#CLKGATEOUTN N N N 3 2 1 0 FF,图3-19,例3-7
19、P98,如图3-20所示的82C54用计数器1在操作方式4下运行，要求在装入计数器10us后产生一个选通信号，计算初值和并写出初始化程序段。1.19318MHz+5VWR# CLKWR# 初始化编程 ？ OUT1 T,CLK1GATE1OUT1 82C54,D0D7,图3-20,3.4.6 操作方式5（硬触发选通）,CW=1A LSB=3 WR#CLKGATEOUTN N N N N 3 2 1 0,图3-21,3.4.7 个种方式下的通用操作,1、6种工作方式的比较： （1）操作方式0和操作方式1：共同点是输出OUT波形类似，OUT在计数开始时为0（低电平），并在计数过程中保持0电平不变；在
20、计数结束时变为1（高电平）。OUT作为计数结束的中断请求信号，并无自动重装载。不同点：在GATE上升沿对计数的影响及启动计数器的触发信号不同。,（2）、操作方式2和操作方式3：共同点是具有自动再装入的能力（减到0时自动装入）。所以，,OUT可输出连续的波形，其频率为fCLK/初值。不同点在于：方式2在计数过程中OUT输出高电平，每当减到0时输出一个宽度为1个TCKL的负脉冲。方式3在计数过程中，输出1/2初值 x TCKL (方波）高电平。 （3）、操作方式4和操作方式5：相同点是OUT输出波形相同，在计数过程中OUT为高电平，在计数结束后OUT输出一负脉冲。并无自动装入的能力。不同点在于两种
21、方式的计数触发信号不同，方式4由WR#启动计数；方式5由GATE的上升沿开始计数。,2. 程序设计：当一个控制字写入一个计数器时，所有的控制逻辑立即复位，输出,OUT变为一个已知状态，这些操作不需要CLK脉冲。3. GATE：这个输入信号的采集总是在时钟CLK的上升沿时实施。4. 计数器 ：新计数值一旦被装，就要在CLK的下降沿进行减计数器的值。最初的最大值为0，即216=65536；相当于BCD（二十进制）计数的104。,第三章总结,1. 操作的对象实体：82C54定时/计数器 2. 特性描述：（1）三个独立的16位计数器。（2）时频10MHz。（3）6种可编程的计数方式。（4）以二进制或BCD码计数。（5）有状态读返回命令。（6）与TTL和所有Intel系列微处理器兼容。（7）低功耗。（8）温度范围广。 3. 体系结构：主要由4大部分组成： （1）数据缓冲器。（2）读写逻辑单元。（3）控制字寄存器。（4）三个独立的计数器。,4. 控制字寄存器、写操作和读操作命令格式：P78；P84; P85 。 5. 初始化编程规则： （1）必须先写控制字寄存器。（2）计算初值并置初值。 6.应用设计： （1）具体电路设计，即CS#译码问题。（2）初始化编程问题，即必须先写控制字寄存器，后写初值。（3）控制寄存器，写操作与读操作命令格式P79/P84/P85本章结束,
