El temporizador /contador Intel 8254

EL TIMER 8254
Microprocesadores
El temporizador /contador Intel
8254
• Su Arquitectura interna
• Modos de programación
programaci
• Su interconexión interconexi n con un µprocesador
procesador
• Aplicaciones
EL TIMER 8254
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Características principales del 82C54
�� Frecuencia del reloj de entrada de 8MHz a 12MHz
�� Versión Versi n mejorada del NMOS 8253
�� Tres contadores independientes de 16 bits
�� Seis modos programables de Contador
�� Comando Read Back de Status
�� Conteo en Binario o BCD
�� Completamente compatible con TTL
�� Una fuente de poder de 5V
�� Baja Potencia
– ICCSB ICCSB (corriente (corriente en en Stand Stand By). By). ... ... . . . . . . . . . . .10µµAA .10
– ICCOP ICCOP (corriente (corriente en en operacióón) operaci n) . . .. .. .. .. . . . . . . . . 10mA 10mA a a 8MHz
8MHz

EL TIMER 8254
Microprocesadores
Ejemplo de Aplicaciones del 8254
Algunas de las otras funciones computadora/timers comunes a
las microcomputadoras los cuales pueden ser implementados
con el 8254 son:
� Reloj de Tiempo Real
� Contador de Eventos
� One-Shot Digital
� Generador de baudaje Programable
� Generador de Onda Cuadrada
� Multiplicador Binario
� Generador de forma de onda compleja
� Controlador complejo de motor
EL TIMER 8254
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Arquitectura interna del 8254

EL TIMER 8254
D0-D7
Arquitectura interna del 8254
WR
RD
A0
A1
CS
EL TIMER 8254
Registro
Registro
de
de
control
control
Lógica Lógica de de
Control
CLK n GATE n OUT n
Buffer
Buffer
del
del
bus
bus
de
de
datos
datos
Lógica
Lógica
de
de
lectura/
lectura/
escritura
escritura
Registro
Registro
de
de
control
control
Latch Latch de de status status
Registro Registro de de status status
Contador
Contador
0
0
Contador
Contador
1
1
Contador
Contador
2
2
BUS
BUS
INTERNO
INTERNO
Bus
Bus
interno
interno
de
de
Datos
Datos
Registro
Registro
de
de
conteo
conteo
(CRM)
(CRM)
MSB
MSB
Registro
Registro
de
de
conteo
conteo
(CRL)LSB
(CRL)LSB
CONTADOR n n (CE) (CE)
Latch
Latch
De
De
Salida
Salida
(OLM)
(OLM)
Latch
Latch
de
de
salida
salida
(OLL)
(OLL)
MSB
MSB
LSB
LSB
Microprocesadores
CLK0
GATE0
OUT0
CLK1
GATE1
OUT1
CLK2
GATE2
OUT2
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Arquitectura interna de un contador del 8254

EL TIMER 8254
D0-D7 D0 D7
RD
WR
A0
A1
CS
EL TIMER 8254
Distribución Distribuci n De Terminales
Contador 0
Contador 1
Contador2
OUT0
GATE0
CLK0
OUT1
GATE1
CLK1
OUT2
GATE2
CLK2
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
CLK0
OUT0
GATE0
GND
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
8254
Microprocesadores
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
VCC
WR
RD
CS
A1
A0
CLK2
OUT2
GATE2
CLK1
GATE1
OUT1
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Tabla de verdad de la operación operaci n del 8254
CS
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
RD
1
1
1
1
0
0
0
0
X
1
WR
0
0
0
0
1
1
1
1
X
1
A1
0
0
1
1
0
0
1
1
X
X
A0
0
1
0
1
0
1
0
1
X
X
FUNCION
CARGA CONTADOR 0
CARGA CONTADOR 1
CARGA CONTADOR 2
ESCRIBIR PALABRA DE CONTROL
LEER CONTADOR 0
LEER CONTADOR 1
LEER CONTADOR 2
READ BACK (LEER STATUS)
BUS DE DATOS EN TRI- STATE
BUS DE DATOS EN TRI-STATE

EL TIMER 8254
D7
FORMATO DE LA PALABRA DE CONTROL
D6
D5
D4
SC1 SC1 SC0 SC0 RW1 RW1 RW0 RW0 M2 M2 M1 M1 M0 M0 BCD BCD
D3
Elegir contador:
0 0 contador 0
0 1 contador 1
1 0 contador 2
1 1 comando Read Back Operación:
0 0 comando de enclavamiento
0 1 leer/escribir byte bajo
1 0 leer/escribir byte alto
1 1 leer/escribir byte bajo y
después el alto
EL TIMER 8254
D2
D1
Modo:
0 0 0 modo 0
0 0 1 modo 1
x 1 0 modo 2
x 1 1 modo 3
1 0 0 modo 4
1 0 1 modo 5
Microprocesadores
D0
Contador:
0 binario 16 bits
1 BCD 4 décadas
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Operaciones de lectura de conteo.
�Existen tres posibles métodos para leer el valor de conteo de un
contador del 8254:
1).-Con un comando Read-Back.
2).-Leer simplemente el contador accediendo a su puerto
correspondiente:
este método requiere inhibir la entrada CLK al contador (por
ejemplo, a través de la línea GATE o utilizando circuitería
exterior de apoyo) con objeto de evitar leer la cuenta en medio
de un proceso de actualización de la misma, lo que daría un
resultado incorrecto.
3).- Con un comando de enclavamiento
Microprocesadores

EL TIMER 8254
D7
D6
D5
D4
1 1 -CONTEO -CONTEO -STATUS -STATUS CONTADOR2 CONTADOR1 CONTADOR0 0
D3
0 si enclava la cuenta
A 1 los contadores seleccionados
de los contadores
seleccionados 0 si enclava el byte de status del contador
seleccionado
D2
Microprocesadores
Formato de Comando Read-Back.
Read Back.
Permite enclavar la cuenta en varios latches de salida (OL's ( OL's ) de varios
contadores de una sola vez, sin requerir múltiples m ltiples comandos de
enclavamiento, poniendo el bit 5 a cero.
Los contadores permanecen enclavados hasta ser leídos, le dos, los que no son leídos le dos
permanecen enclavados. También Tambi n es posible enviar información informaci n de estado al
latch de salida ( OL), enclavándola enclav ndola para que puede ser leída le da con comodidad
por el puerto que corresponda a ese contador.
EL TIMER 8254
D7
D6
Palabra de status
D5
D4
D1
D0
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
OUTPUT OUTPUT NULL NULL COUNT COUNT RW1 RW1 RW0 RW0 M2 M2 M1 M1 M0 M0 BCD BCD
Valor de la
terminal out
D3
Modo del
contador activo Contador:
0 binario 16 bits
1 “Null count”
1 BCD 4 décadas
0 cuenta disponible para ser leída
D2
Microprocesadores
Al leer la palabra de status se permite leer el valor actual de la cuenta, así as
como averiguar también tambi n el modo programado para un contador y el estado
actual de la terminal OUT, además adem s de verificar la bandera de cuenta nula
(Null Null Count) Count)
de los contadores que se indiquen
D1
D0

EL TIMER 8254
Microprocesadores
Comando de enclavamiento (Counter ( Counter Latch Command). Command).
D7
D6
D5
D4
SC1 SC1 SC0 SC0 0 0 0 0 X X X X X X X X
contador afectado:
0 0 contador 0
0 1 contador 1
1 0 contador 2
Si se envían env an varios comandos de enclavamiento al mismo contador, separados por un
cierto intervalo de tiempo, sólo s lo se considerará considerar el primero (por tanto, la cuenta leída le da
corresponderá corresponder al valor del contador cuando fue enclavado enclavado por vez primera).
EL TIMER 8254
D3
D2
D1
D0
Este comando se envía env a como una palabra de control
(A1=A0=1) con los bits 5 y 4 a cero.
Cuando se envía env a el comando, el latch de salida (OL) del
contador seleccionado queda congelado hasta que la CPU
lo lee, momento en el que se descongela descongela y pasa de nuevo a
seguir a CE.
Esto permite leer los contadores al al vuelo vuelo sin afectar la
cuenta en curso. Se pueden enviar varios de estos
comandos a los diversos contadores, cuyos latches de
salida (OL's ( OL's) ) quedarán quedar n enclavados hasta ser leídos. le dos.
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Modos de programación programaci n del timer
8254

EL TIMER 8254
CLK
WR
GATE
OUT
CLK
WR
GATE
OUT
Microprocesadores
Modo 0: Interrupt On Terminal Count (Interrupción al final de la
cuenta).
EL TIMER 8254
CLK
WR
GATE
(TRIGGER)
OUT
Pulso de
escritura
Pulso de
escritura
Se carga la cuenta al
registro de conteo
(4)
(4)
(3) (2) (1) (0)
Inicia conteo
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Final de conteo
(3) (2) (1) (0)
Conteo detenido
Microprocesadores
Modo 1:Hardware Retriggerable One-Shot (Monoestable
programable).
N=4
(4)
(3) (2) (1) (0)
Disparos del monoestable
T=NTc
(4) (3) (2) (1)

EL TIMER 8254
CLK
WR
GATE
OUT
EL TIMER 8254
CLK
WR
GATE
OUT
Modo 2: Rate Generator (Generador de ritmo).
N=4
(4)
(3) (2) (1) (0) (4) (3) (2) (1)
T=NTc
N=cuenta cargada
Tc=periodo del reloj en CLK=1/fclk
N=4
(4)
N = cuenta cargada
Tc = periodo del reloj en CLK = 1/fclk
T= NTc
Microprocesadores
un periodo de reloj (Tc)
(3) (2) (1) (0) (4) (3) (2) (1)
(0) (4) (3)
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Modo 3: Square Wave Mode (Generador de onda cuadrada).
T1 T0-
(0) (4) (3)
Ya que es una onda cuadrada T1 = T0 = N/2
Si N es impar entonces T1 = (N+1)/2 y T0 = (N-1)/2

EL TIMER 8254
Microprocesadores
MODO 4: Software Triggered strobe Mode (Pulso Strobe iniciado
por programa)
CLK
WR
GATE
OUT
EL TIMER 8254
CLK
WR
GATE
(TRIGGER)
OUT
N=4
(4)
(3) (2) (1) (0)
T=NTc
N=cuenta cargada
Tc=periodo del reloj en CLK=1/fclk
N=4
(4)
(3) (2) (1) (0)
T=NTc
un periodo de reloj (Tc)
Strobe Strobe
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
MODO 5: Hardware Triggered strobe Mode (Pulso Strobe iniciado
por hardware)
Disparo del Strobe
un periodo de reloj (Tc)
Strobe Strobe

EL TIMER 8254
Microprocesadores
Interconexión Interconexi n del 8254 con un
microprocesador
EL TIMER 8254
Z80
Ejemplo de Conexión del 8254 con el Z80
RD
IORQ
WR
A0
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
Bus
Bus
de
de
Datos
Datos
Bus
Bus
de
de
Direcciones
Direcciones
(Bajo)
(Bajo)
A2
A3
A4
A5
A6
A7
IORD
IOWR
74LS138
A
B
C
G1A
G1B
G2
RD
WR
A0
A1
CS
Y1=84H-87H
Contador 0
Timer
8254
Contador 1
Contador 2
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Out 0
Gate 0
Clock 0
Out 1
Gate 1
Clock 1
Out 2
Gate 2
Clock 2
Direcciones
Direcciones
válidas
válidas
para
para
el
el
8254:
8254:
84h
84h
�
�
contador
contador
0
0
85h
85h
�
�
contador
contador
1
1
86H
86H
�
�
contador
contador
2
2
87H
87H
�
�
r.
r.
control
control

EL TIMER 8254
Microprocesadores
EJEMPLO DE APLICACIONES DEL
8254
EL TIMER 8254
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Control de velocidad de un motor de CD con PWM

EL TIMER 8254
+VS
CIRCUITO DE CONTROL DE SENTIDO DE GIRO DE UN
MOTORES DE CD USANDO UN CI (½) ( ) L293
8
7
EL TIMER 8254
6
½ L293B
M
D VEN
C
1
3
2
16
+VCC=5v
Microprocesadores
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Circuito de un sensor óptico ptico herradura para un encoder
220Ω
DISCO RANURADO O ENCODER
+5V
10 kΩ
7414
CLK 0
CLK 0
Al 8254
CIRCUITO SUGERIDO PARA LIMPIAR LOS PULSOS
ENVIADOS POR EL ENCODER
Microprocesadores
Motor

EL TIMER 8254
Microprocesadores
Circuito para contar el número n mero de revoluciones de un motor de CD
Z80 Z80
INT
+5v
Out 0
EL TIMER 8254
+5V
PPI PPI
8255 8255
4.7 kΩ
T0
GATE0
OUT 0
Bus de Datos
gate0
8254 8254
+5V
IN1
4.7 kΩ
EN1
IN2
8254
8254
CONTADOR
CONTADOR
0
0
Clk 0
PPI PPI
8255 8255
Circuito L293B
doble puente” H”
1
(½)L293B
(½)L293B
CLK 0
2
Out1
Out2
74LS14
L293 L293
Motor de CD
10 kΩ
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Motor de CD
220 Ω
+VS
Microprocesadores
alimentación
del motor
10 kΩ
220 Ω

EL TIMER 8254
Start
Uso del 8254 para controlar el conteo del giro de un motor de CD
Circuito
Circuito
De
De
reloj
reloj
del
del
z80
z80
PA.7
INT
Z80
No No
se se
usa
usa
EL TIMER 8254
PPI PPI
8255 8255
PB.0
PB.1
PC.0
fclk =2Mhz
L293B L293B
Gate0
Contador0
Contador0
Out 0
Gate1
Contador1
Contador1
Clk 1
Contador2
Contador2
Clk0
Out 1
TIMER 8254
Encoder Encoder
Microprocesadores
Programado en modo 0
Tono de 1khz
Programado en modo 3
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Esquemático Esquem tico de la conexión conexi n del 8254 con el z80 para la práctica pr ctica 9
START
VCC
4.7 K
PRACTICA NUM.9
APLICACIONES DEL TIMER /CONTADOR 8254
2
3
7
1A
1Y
6
10
2A
2Y
11
15
3A
3Y
MOTOR CD
14
PA.7 4A
4Y
D1
D2
+5V
PB.0
1
PPI
9
1/2EN
1 2
3/4EN
PB.1
8255
16
D4
8
VCC1
VCC2
PPI
8255
INT
IORD
IOWR
CIRCUITO DE
RELOJ DEL
Z80
PC.0
A0
A1
A2
A3
A4
2
BUS DE DATOS
7414
BUS DE DIRECCIONES
A7
A6
A5
1
15
2
A Y0
14
3
B Y1
13
C Y2
12
Y3
74LS138 11
6
Y4
10
4
G1 Y5
9
5
G2A Y6
7
G2B Y7
1
84H-87H
+5V
A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0
1 0 0 0 0 1 X X
LAS DIRECCIONES SELECCIONADAS SON DE 84H A 87H
24
8
7
6
5
4
3
2
1
22
23
19
20
VCC
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
RD
WR
A0
A1
21
12
CS
GND
VS
8254
AL 8254
G0
OUT0
CLK0
CLK1
G1
OUT1
OUT2
CLK2
G2
11
10
9
15
14
13
17
18
16
+5V
2
L293
7414
2.7 K
2
1
+5V
3
1
10K
2N3904
+5V
220
SENSOR ÓPTICO
SPEAKER
D3
Carlos Canto

EL TIMER 8254
Out 0
Final Final de de
conteo conteo
Gate1
Out 1
EL TIMER 8254
Inicio
Inicio
Ubica
Ubica
el
el
Stack
Stack
Configurar
Configurar
PPI
PPI
Programar
Programar
El
El
8254
8254
Inicializar
Inicializar
El
El
8254
8254
Habilitar
Habilitar
Interrupciones.
Interrupciones.
en
en
modo1
modo1
Arranca
Arranca
motor
motor
1 segundo
Tono de 1KHZ
Microprocesadores
Pita Pita la la bocina bocina por por 1 1 seg. seg.
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
Diagrama de flujo que muestran las tareas a realizar por el
programa
Aquí Aqu el Z80 entra en un
estado HALT hasta que ocurra
la interrupción
interrupci
Si
Motor
Motor
giró
giró
1000
1000
vueltas?
vueltas?
Out
Out
0=alto?
0=alto?
No
CALL
CALL
RSI
RSI
RETI
RETI
RSI
RSI
Detener
Detener
el
el
motor
motor
iniciar
iniciar
pitido
pitido
Bocina
Bocina
a
a
1khz
1khz
Delay
Delay
1 seg
1 seg
Parar
Parar
pitido
pitido
De
De
bocina
Si bocina
Inicializar
Inicializar
El
El
8254
8254
Rehabilitar
Rehabilitar
Interrupciones.
Interrupciones.
Invertir
Invertir
giro
giro
del
del
motor
motor

EL TIMER 8254
Microprocesadores
Definición de los símbolos usados en el programa
STACK EQU 1000H ; Inicio del stack
PORT_A EQU 80H ; dirección del puerto A
PORT_B EQU 81H ; dirección del puerto B
PORT_C EQU 82H ; dirección del puerto C
CTRL_PPI EQU 83H ; dirección del registro de control del PPI
PAL_CTRL EQU 88H ; palabra de control del PPI el pto.Ch =entrada
CONT_0 EQU 84H ; dirección del contador 0
CONT_1 EQU 85H ; dirección del contador 1
CTRL_TIM EQU 87H ; dirección del registro de control del 8254
CONT_0_MOD0 EQU ; palabra de control para el contador 0, en modo 0
CONT_1_MOD3 EQU ; palabra de control para contador 1 en modo 3
CONT_INICIAl_LSB EQU ; Byte menos significativo del valor de conteo inicial
CONT_INICIAl_MSB EQU ; Byte menos significativo del valor de conteo inicial
DIV_LSB EQU 0F0H ; Byte divisormenos significativo
DIV_MSB EQU 07H ; Byte divisor más significativo
EL TIMER 8254
;UBICA EL STACK
LD SP, STACK
; CONFIGUARCIÓN DEL PPI
LD A , PAL_CTRL ; Carga de palabra de control del PPI
OUT (CTRL_PPI) , A
; PROGRAMACIÓN DEL TIMER 8254
LD A , CONT_0_MOD0 ;Configura el contador 0 en modo 0
OUT (CONT_0) , A
LD A , CONT_1_MOD3 ; Configura contador 1 en modo 1
OUT (CONT_1) , A
Carlos E. Canto Quintal M.C. M.C
Microprocesadores
; INICIALIZACIÓN DEL TIMER 8254
CALL INICIA_8254
; HABILITACIÓN DE LA INTERRUPCIONES Y SELECCIÓN DEL MODO1
IE ; Habilita las interrupciones del Z80
IM1 ; Selección del modo 1 de interrupciones
;ARRANCA EL MOTOR
LEER: IN A , (PTO_A) ;leer tecla start del puerto A
AND 80H ;enmascara bits no usados
JP NZ, LEER ;si no se oprimió la tecla vuelve a checar
LD A, 01H
OUT (PTO_B) , A ; si se oprimió la tecla , arranca el motor
HALT ; espera que ocurra la interrupción

EL TIMER 8254
INICIA_8254 :
;INICIALIZACIÓN DEL CONTADOR 0
LD A, CONT_INICIAL_LSB ;Carga el byte menos significativo del valor
OUT (CONT_0) , A ; de conteo inicial al contador 0
LD A, CONT_INICIAL_MSB ;Carga el byte más significativo del valor
OUT (CONT_0) , A ; de conteo inicial al contador 0
;INICIALIZACIÓN DEL CONTADOR 1
LD A , DIV_LSB ;Cargar al contador1 con el divisor de frecuencia
OUT (CONT_2) , A ; menos significativo
LD A , DIV_MSB ; Cargar al contador1 con el divisor de frecuencia
OUT (CONT_2) , A ; más significativo
RET
Microprocesadores
Generador de señales en una IBM PC