微机原理与接口技术学习笔记 定时器／计数器概

6.1.1 微机系统中的定时器/计数器

    在微机应用系统中，经常会提出这样的要求：一种是要求一些外部实时时钟，以实现延时控制或定时；另一种是要求能对外部事件计数的计数器。实现上述要求可采用三种方法：

    （1）设计数字逻辑电路来实现计数或定时要求。即由硬件电路实现的计数器渡时器；这种电路，若要改变计数／定时的要求，必须改变电路参数。通用性、灵活性差。

    （2）编制一段程序，用软件来实现计数器和定时的要求。这种方法通用性和灵活性都好，但要占用CPU的时间。

    （3）采用可编程定时器／计数器，其定时与计数功能可由程序灵活地设定，设定后与CPU并行工作，不占用CPU的时间。

    本章介绍的8253-5SPIT（Programmable Interval Timer）就是一种可编程定时器／计数器芯片，又称为“可编程间隔定时器”。

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    6.1.2 可编程定时器／计数器的基本工作原理

    图6-1是可编程16位定时器／计数器的基本原理图。其中，左边的三个寄存器都是CPU可以访问的，而计数器执行单元CPU不能直接访问。16位计数初值寄存器CR用来存放计数初值，可通过程序来设定。计数执行单元CE是一个16位减1计数器，它的初值便是计数初值寄存器的内容，它只对CLK脉冲计数，一旦计数器被启动后，每出现一个CLK脉冲，计数执行单元中的计数值减1，当减为零时，通过OUT输出指示信号，表明计数执行单元已为零。显然，当CLK是一个周期性时钟信号时，计数器呈定时器功能；当CLK是一个非周期性事件计数信号时，此时呈计数器功能。计数输出锁存器OL通常跟随计数执行单元的内容而变化，当接收到CPU发来的锁存命令时，就锁定当前的计数值而不跟随计数                    

           图6-1 计数器逻辑原理国

执行单元变化，直到CPU从中读取锁存值后，才恢复到跟随计数执行单元变化的状态，从而避免了CPU直接读计数执行单元时干扰计数工作的可能。GATE是控制输入端，它有多种控制作用，如允许/禁止计数、启动/停止计数等。控制字寄存器用来控制计数器/定时器的工作方式，就是控制CLK脉冲和GATE门控信号适当配合来产生OUT端的输出信号的形状。所以，计数器／定时器可以归纳为以下几种工作方式：

    （1）门脉冲控制时钟输入。此时，当门脉冲GATE到来时，时钟CLK有效，进行计数操作；当门脉冲结束时，时钟无效，计数停止。

    （2）用门脉冲重新启动计数器。

    （3）用门脉冲停止计数器工作。

    （4）单次计数。此时仅要求GATE为高电平即可。

    （5）循环计数。此时，每当计数执行单元为零时，输出端OUT输出一个信号，同时又重新装入计数初值寄存器内容到计数执行单元，重复原来的计数过程，从而在OUT端上可输出周期性的脉冲信号。