第十周 可编程数字接口电路
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第十周 可编程数字接口电路
内容提要：
两种可编程并行接口芯片的应用
可编程芯片：可以通过软件命令，控制芯片的工作方式
数据传输方向
输入/输出方式
可编程定时计数器8253
可编程并行接口8255
第51讲 可编程定时计数器8253
计数与定时
定时/计算器的工作基准是时钟脉冲
计数脉冲周期恒定——定时
定时的时间长度取决于时钟脉冲的周期及脉冲数
要求定时100秒——计数脉冲数：100
计数初值
由需求和条件决定
8253芯片特点
可编程的逻辑器件；
非通道型的接口，具有特定功能；
可实现计数和定时；
工作方式：
减法计数
计数值减为0时输出相应控制信号
输出控制信号的形式可通过软件设置
① 外部主要引脚信号功能及内部结构
② 计数启动方式
③ 工作方式
④ 控制命令字格式
⑤ 应用
1. 外部引线及内部结构
连接系统端的主要引线：
D0----D7
#CS
#RD
#WR
A0，A1
连接外设端的主要引线
CLK ----------- 时钟脉冲输入
GATE ---------- 门控信号输入
OUT ------------ 定时输出
内部结构特点
具有三个完全相同的、独立的计数/定时器
控制寄存器存放控制命令字
每个计数器占用1个端口地址
(3个计数器、一个控制寄存器所以占四个端口 A1A0是片内地址)
结构特点
内部3个计数器均为减法计数器
根据计数脉冲的频率及需要定时的时间长度确定计数初值
每个计数器含16位初值寄存器、16位计数寄存器。(相同端口地址。存放计数初值)
控制寄存器 存放控制命令字
外部引线及内部结构
三个可独立工作的16位定时/计数器，一个控制寄存器。共占用4个端口地址。
4个端口的地址编码：
A1 A0
0 0 CNT0
0 1 CNT1
1 0 CNT2
1 1 控制寄存器
2. 计数启动方式
启动方式由GATE端信号的形式决定
软件启动——GATE端为高电平
硬件启动——GATE端有一个上升沿
3. 工作方式
方式0
软件启动，不自动重复计数；
计数结束输出高电平。
方式1
硬件启动，不自动重复计数；
计数开始输出低电平，结束后又变高。
① 计数一旦启动，GATE端既使变低也不会影响计数。
② 可重复触发。当计数到0后，不用再次写入计数初值，只要再次出现GATE上升沿，即可产生一个同样宽度的负脉冲
方式2
软、硬件启动，自动重复计数。
计数到最后一个脉冲时输出低电平
① 可输出频率为（1/N）CLK脉冲频率的连续方波信号。
② 每1个OUT端脉冲包含（N-1）*CLK的正脉冲，1CLK的负脉冲。
方式3
软、硬件启动，自动重复计数。
输出对称方波
① 若N为偶数，输出频率为（1/N）CLK频率的连续对称方波信号。
② 若N为奇数，输出波形为 (N+l)/2CLK 周 期 正脉 冲 ， (N-1)/2CLK 负脉冲。
方式4
软件启动，不自动重复计数。
计数结束输出一个CLK宽度的低电平
方式5
硬件启动，不自动重复计数
波形与方式4相同
工作方式小结
需要两个写脉冲——两次写操作
第1个写脉冲写入控制字
第2个写脉冲写入计数初值
不同的工作方式，有不同的计数启动方法。
可根据对输出波形的要求，选择不同的工作方式。
能输出连续波形的只有方式2和方式3。
4. 控制字
用于设定各计数器的工作方式
最大16位BCD数：9999
最大16位二进制数：FFFF
8253为减法计数器
最大计数初值：0(1000000000000000)
5. 8253的应用
硬件设计：与系统的连接
软件设计
初始化程序设计
写入控制字
置计数初值
与系统的连接示意
应用中的注意点
每一次启动计数，需有两次写操作：
写控制字
写计数器初值：如果初值为8位字长，则一次写入；若初值为16位字长，则需两次写入
每个计数器的控制命令字均送入控制寄存器
各计数器的计数初值送到该计数器的计数寄存器及初值寄存器
初始化程序流程
当有两个以上计数器被应用时的初始化程序设计流程：
原则：先写入控制字，后写入计数初值
8253应用例：
采用8253作定时/计数器，其接口地址为0120H~0123H。
输入8253的时钟频率为2MH。要求：
CNT0每10ms输出一个CLK周期宽的负脉冲
CNT1输出10KHz的连续方波信号
CNT2在定时5ms后产生输出高电平
画线路连接图，并编写初始化程序.
工作的计数器
工作方式
计数初值
启动方式
计数脉冲频率
计算计数初值：
CNT0：10ms/0.5us=20000 (可有2MH推出周期0.5us)
CNT1：2 MHz/10KHz=200
CNT2： 5ms/0.5us=10000
确定控制字：
CNT0：方式2，16位计数值 控制字00110100
CNT1：方式3，低8位计数值 控制字01010110
CNT2：方式0，16位计数值 控制字10110000
初始化程序
CNT0：
MOV DX，0123H；控制器的地址
MOV AL，34H；计数器0的控制字
OUT DX，AL
MOV DX，0120H；计数器0的位置
MOV AX，20000
OUT DX，AL；写低8位
MOV AL，AH
OUT DX，AL；写高8位（OUT的操作数不能直接是AH）
CNT1：
……
CNT2：
……
8253接口
可编程8bit并行接口(但是内部计数器是16位的)。通过软件初始化控制其工作方式和计数/ 定时时长
实现对外部设备的定时/计数控制。
减法计数器。
第52讲 可编程并行接口8255
补充知识：并行通信和串行通信
在通信过程中，如果能够同时传送数据的所有位（位数山机器的字长决定）就称为并行通信；如果数据是逐位顺序传送，则称为串行通信
1. 并行接口8255的特点：
通道型接口
主要用于数据的输入或输出
含3个独立的8位并行输入/输出端口
2个为8位端口（PA，PB）；
1个可拆分为两个4位端口（PC口）
各端口均具有数据的控制和锁存能力
既可作为输入端口，也可以作输出端口。
可通过编程，设置各端口工作在某一确定状态下。
2. 结构
A组控制：A端口，C口高4位
B组控制： B端口，C口低4位
针对A、B组的控制字存放在控制寄存器中
3. 引线
连接系统端的主要引线：
D0----D7
#CS
#RD
#WR
A0，A1
REAST
连接外设端的引脚：
PA0 —— PA7
PB0 —— PB7
PC0 —— PC7
分别对应ABC三个端口
8255与系统的连接示意图
4. 工作方式
基本输入/输出方式（方式0）
选通工作方式（方式1）
双向传送方式（方式2）
方式0：
相当于三个独立的8位简单接口
各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出
C端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口
常用于连接简单外设，适于无条件或查询方式
方式0的应用：
习惯上：
A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口
C口的某些位作为状态输入
注：
若使C端口低4位中某一位作为输入口，则低4位中其他位都应作为输入口。同时可设高4位作为输出。
方式1：
利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出
A口、B口作输入或输出口，C口的部分位用作选通控制信号
A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同
方式1下A、B端口作为输出的选通控制信号和输出波形
方式1下A、B端口作为输入的选通控制信号和输出波形
方式1的应用：
方式1主要用于中断控制方式下的输入输出
C口的8位除用作选通信号外，其余位可工作于方式0下，作为输入或输出口。
方式2：
双向输入输出方式。可以既作为输入口，又作为输出口。
只有A端口可工作在方式2下
方式2下A端口的选通控制信号和输出波形
方式2的应用：
可使A端口作为双向端口所有
用于中断控制方式
当A口工作于方式2时：
B口可工作于方式1，此时C口的所有位都用作选通控制信号的输入输出
B口也可工作于方式0，此时C口的剩余位也可工作于方式0
4. 方式控制字及位控制字
方式控制字：
用于确定3个端口的工作方式及数据传送方向；
位控制字
仅用于C端口
可设置C口某位的初始状态（为高电平或低电平）
当其工作于方式0下且作为输出口时，一般需要对作为输出的位设置初始状态（即初始化）
8255控制字
5. 8255芯片的应用
芯片与系统的连接
芯片的初始化
相应的控制程序
8255应用例：
8086CPU通过8255实施监控。8255端口地址为1020H-1023H，启动操作由端口B的PB7控制（高电平有效），端口A输入8个监控点的状态（每个引脚接一个监控点），只要其中任一路出现异常情况（高电平），系统就通过与PC0相连的信号灯报警（高电平灯亮），要求信号灯亮灭3次。要求：
设计系统线路图，要求用138译码器设计译码电路；
编写8255初始化程序及启动、测试和报警控制程序
地址范围0001 0000 0010 00XX
控制流程
控制程序
MOV DX，1023H；控制寄存器地址
MOV AL，10010000B；方式控制字
OUT DX，AL
MOV AL，0；位控制字
OUT DX，AL
MOV DX，1021H
MOV AL，80H；PB7输出高电平，启动布防
OUT DX，AL
A：MOV DX，1020H；这里的四句是监控程序
IN AL，DX
CMP AL，0
JZ A
MOV CX，3
MOV DX，1022H；C端口
MOV AL，1；PC0位输出1(高电平)
B: OUT DX，AL
CALL DELAY
NOT AL;按位取反 C0位变换亮灭(高低电平)
CALL DELAY
LOOP B
JMP A
8255应用要求
主要引线功能及结构
3种工作方式及其特点
应用:
芯片与系统的连接
芯片的初始化编程
数据输入/输出控制程序设计
可编程数字接口小结
学习要求
了解什么是可编程
可编程定时/计数器8253
启动方式
不同工作方式下的输出波形
初始化编程
与系统的连接
还要注意根据需要选择相应的工作方式
可编程并行数字接口8255
不同工作方式适应场合
与系统的连接
初始化编程
相关控制程序
利用8255和8253构造报警系统
(略)
