第十一章计数器定时器.ppt

第十一章计数器/定时器
第一节计数与定时
第二节可编程计数器/定时器 8253
第三节 8253的应用
在微机系统或微机应用系统,特别是控制系统中,经常有计数和计时的要求。如日历计时。
在计算机中的处理方法不外乎两种:
硬件方法和软件方法。
软件定时就是根据所需要的时间常数来设计一个延迟子程序。
优点:节省硬件;
缺点:耗费CPU的资源较多,降低了CPU效率,且编写软件略显麻烦;
通常延迟时间较小且重复次数有限的情况下,使用该方法。
   硬件定时就要用到计数器/定时器。
优点是不占用CPU时间,且利用计数器/定时器产生中断信号,就可以建立多作业环境,以提高CPU效率,由于计数器/定时器开销不大,因此得到了广泛应用。
第一节计数与定时
计数与定时的概念
在计算机处理计数问题时,首先要将计数量转化为电脉冲的形式,计数的任务即是对某电脉冲的出现次数进行度量的工作。引发计数工作的电脉冲称为计数脉冲。
  
     在计算机系统中,更常用的是定时工作(计时和延时),计时即对两事物发生的时间间隔进行计量;延时是对某事件发生后的时间进行计量,直到某个时间间隔后发生另一事件。时间计量是在统一的时间标准上进行的,这个标准时间通常由振荡器一类电路提供的恒定频率的电脉冲来担当,这样定时的工作就可转化为对具有恒定频率的计数脉冲进行计数的工作了。
二. 计数方法与计数器
通常按计数的实现方法,计数器可分为:
增量计数器:当计数脉冲到来后,计数的计数值加“1”
减量计数器:当计数脉冲到来后,计数的计数值减1。     增量计数器常用于对事件的累计,而减量计数常用于限量计数。增量计数关心的是当前计数的量,减量计数关心的是计数终到的时刻。
计算机系统中,计数操作
软件实现
硬件实现,
二者结合使用。
软件实现计数的方法:
利用计数脉冲引发CPU中断进行计数。
可解决CPU占用率的问题,但由于CPU响应中断的周期的限制,当计数脉冲的频率很高时,可能发生漏计。
硬件方法实现计数:
用专门的计数器芯片完成计数操作。
实际应用系统中多采用。将这种计数器连到计算机系统中,由CPU来设置初值,由CPU启动计数,并由CPU来读取计数器的当前值, 计数终到后向CPU发出中断请求,由CPU处理计数终到后的工作,则构成一种可编程计数器。
三. 定时方法与定时器
计算机系统中的定时操作又分成
延时操作关心时间间隔和延时终到的时刻;
计时操作要求随时了解现在时刻的标准时间。

软件延时是利用CPU的指令周期进行的延时。另一种方法是利用硬件,借助于可编程的计数器进行延时。
四. 计数/定时的工作原理
计数和计时本质上是相同的,它们都是对一个输入脉冲进行计数,如果输入脉冲的频率一定,那么记录脉冲的个数与所需的时间是一一对应的关系。
例如输入脉冲频率为2MHz,那么计数2106 计时1秒。
因此,使用同一个芯片,既能计数,又能计时——计时器/计数器
组成:
控制寄存器——决定工作模式
状态寄存器——反应工作状态
初值寄存器——计数的初值
计数输出寄存器——
CPU从中读当前计数值
计数器——执行计数操作,
CPU不能访问
OUT
控制寄存器
初始值寄存器
计数器
计数输出寄存器
状态寄存器
CLK
GATE
工作原理:对CLK信号进行减1计数
首先,CPU把控制字写入控制寄存器,计数初始值写入初值寄存器
计数从初值开始,每当CLK信号出现一次,计数值减1
当计数值减到0,从OUT端输出规定的信号
CLK信号出现时,计数器是否减1,由门控信号GATE控制