可编程定时/计数器8253在扬声器中的应用技术

定时/计数器都有定时或对外部事件计数的功能。通常，定时/计数器归纳起来一般有3种类型：  

硬件计数器 可在简单软件控制下计数，特点是成本低，使用方便，但是专用性强，使用不广泛。  

软件定时/计数器 特点是几乎没有硬件费用，但他占用CPU的运行时间，降低了CPU的工作效率。  

可编程定时/计数器 特点是工作灵活，而且不占用CPU的运行时问，缺点是成本较高。其中可编程定时/计数器8253是一种使用较为普遍的可编程定时/计数器。  

可编程定时/计数器8253通过软件设定，可以产生各种时间延迟信号，他的使用非常广泛，通常被用于定时控制、延时、计数等场合，如定时刷新RAM、系统时钟的计时、扬声器的发音长短的控制。在使用的时候，需要进行严密的计算和精确的测试，以满足不同的要求。  

1 可编程定时/计数器8253的工作原理  

可编程定时/计数器8253是NMOS工艺制成的大规模集成电路，通过简单编程可实现不同的功能，图1为可编程定时/计数器8253的基本原理图。  

从图1可以看出，芯片内有3个独立的计数器，分别为计数器0，计数器1，计数器2，每一个计数器都是16位的，可以分别对他们设定工作方式(通过控制字设定)。  

图2为封装后的8253引脚图。

可编程定时/计数器8253可以应用在两种情况下：定时、计数。当用作定时器时，可以循环计数，信号来源一般为系统本身；当用作计数器时，信号来源一般为系统文件。在扬声器驱动系统中，可编程定时/计数器8253是作定时器来使用的。  

图2中对应引脚的含义如下：  

CLK0，CLK1，CLK2：对应计数器的时钟输入。  
GATE0，GATE1，GATE2：对应计数器输出信号。  
OUT0，OUT1，OUT2：对应计数器输出信号。  
RD：读信号。低电平有效，读出计数器的计数值送入缓冲器。  
WR：写信号。低电平有效，接收由缓冲器送来的数据。  
CS：片选信号。低电平有效。只有在CS信号低电平时8253才能产生读写操作，否则不会读写。  
A1～A0：对3个计数器和1个控制寄存器端口进行寻址。  
D7～D0：方式控制字。可编程定时/计数器能正确工作与否，与方式控制字密切相关。方式控制字格式如下：

方式控制字对应位的含义见数据手册。  


VCC：+5 V电源。  
GND：接地引脚。   

2 可编程定时/计数器8253在扬声器中的应用  

扬声器驱动系统的硬件组成如图3所示。利用8253驱动扬声器发声是由系统插件上8255的外围电路来发出驱动信号的。如图3中的SPK DATA和TIM GATESPK就是接在8255的输出端口上。其中TIM GATESPK控制8253定时器来驱动扬声器，SPK DATA来控制扬声器的门电路。直接由门电路驱动发出的声音比较难听，通过滤波器滤掉杂波之后会更动听一些，所以最好如图3所示加一个滤波器。  

  
(1)首先以流程图的方式说明使用扬声器发声的过程，如图4所示。

(2)可编程定时/计数器8253在扬声器中应用的编程。一般情况下，8255的输出端口地址为61H，分配给8253的控制口地址为46H，3个计数器端口地址分别为40H，42H，44H，让计数器2工作在模式3下，可使8253作为定时器驱动扬声器发声。  

则编写程序如下： 

从程序中可以看到利用可编程定时／计数器8253可以发出各种频率的声音，只要在程序中稍微更改一下输入时钟频率或计数初值即可实现。