微机接口8253定时器实验解决方案.doc

浙江工业大学计算机学院 实 验 报 告 实验名称 8253定时器实验一、实验内容与要求 1.1 实验内容 N，用手动开关逐个输入单脉冲，编程使计数值在屏幕上显示，并同时用TPC-USB平台上的LED灯观察OUT0电平变化（当输入第N倍数个脉冲后OUT0变低电平，LED灯由亮变灭，其余脉冲OUT0都是高电平，LED灯都处于亮状态）。 计数器方式3实验：将计数器0、计数器1的工作方式分别设置为方式3，计数初值设为1000，并同时用TPC-USB平台上的LED灯观察OUT1电平变化（频率1Hz）。 1.2 实验要求 具有一定的汇编编程的基础，能编写一些基本语句来实现实验。实验前根据实验流程图，写出对应代码； 要了解8253定时/计数器芯片内部结构和外部引脚，了解芯片的硬件连接方法、时序关系、各种模式的编程及应用，能熟练地对其进行编程； 熟悉实验平台TPC-USB了解各个接口的名称与功能，进行实验时能快速并正确地连接好实验电路； 计数器方式2实验：连接PC与TPC-USB平台，用微机实验软件运行程序，用手动开关逐个输入单脉冲，在屏幕上能一次显示计数值，当输入第N倍数个脉冲后OUT0变低电平，TPC-USB平台上的LED灯由亮变灭，其余脉冲OUT0都是高电平，LED灯都处于亮状态； 计数器方式3实验：连接PC与TPC-USB平台，用微机实验软件运行程序，TPC-USB平台上的LED灯能周期性地亮灭，频率为1Hz。 二、实验原理与硬件连线 2.1 实验原理 1、8253定时/计数器芯片的内部结构： 图1 8253内部结构图 1)数据总线缓冲器： 三态双向8位寄存器，与系统数据总线相连，可寄存以下3种数据： CPU向8253/8254写入的工作方式命令字； CPU向计数寄存器写入的计数初值； 从计数器读出的当前计数值。 (2)读/写控制逻辑： 接收CPU发来的读、写、片选和地址信号，选择相应的寄存器，进行读写操作。 (3)控制字寄存器： 接收CPU发来的控制字（只写）。 控制字的功能： 选择计数器； 确定计数器的工作方式； 确定计数初值的格式（高低8位或16位）； 确定计数格式：二进制或BCD格式。 (4)计数器 0~2： 3个结构相同、相互独立的计数器。 每个计数器包含一个16位初值寄存器、一个16位减1计数器和一个16位输出锁存器。 计数器内部结构 2、8253的工作方式： 8253一共有工作方式：0——计数期间低电平输出（GATE高电平时计数） 方式1——计数期间低电平输出（GATE上升沿重新计数） 方式2——周期性输出负脉冲 方式3——周期性输出方波 方式4——软件触发输出单脉冲 方式5——硬件触发输出单脉冲 6种工作方式的区别在于： 输出波形不同。 启动计数器的触发方式不同。 计数过程中门控信号GATE对计数操作的影响不同。 本次实验用的是方式方式 (1)方式2——周期性输出负脉冲： 向计数器写入方式2控制字后，WR的上升沿使OUT信号变高。写入初值后，在CLK 下降沿进行减1计数。减为1时，OUT变低并维持一个周期，然后又变高，并自动装入初值重新计数。工作时序如图2所示。 图2 方式2特点1工作时序 GATE为高电平允许计数，为低电平终止计数。待GATE恢复高电平后，计数器将按原 来设定的计数值重新计数。工作时序如图3所示。 图3 方式2特点2工作时序 若在计数过程中写入新的计数初值不会影响正在进行的计数过程，必须等计数器减到1 之后，计数器才装入新的计数初值，并按新的初值进行计数。工作时序如图4所示。 图4 方式2特点3工作时序 (2)方式3——周期性输出方波： 初值为偶数的工作时序如图5所示。写入方式字后，OUT信号变高。写入初值后开始减1计数；减到 n/2 时，OUT变低继续计数；减到0时，OUT变高，并自动装入初值重新计数。 图5 方式3计数初值为偶数的工作时序 3、8253的编程： (1)8253方式控制字： 实验中： 计数器方式2实验：将计数器0设置为方式2 对应的方式控制字=14H; 计数器方式3实验：将计数器0设置为方式3 对应的方式控制字=36H； 将计数器1设置为方式3 对应的方式控制字=76H； (2)8253编程： 编程分两步，即对所用到的计数器写方式控制字；将计数初始值写入相应的计数器。方式要送到控制端口，即对应=11。计数初值要送到相应的计数器端口：计数器初值要送到A1A0=00的端口；计数器初值要送到A1A0=01的端口；计数器初值要送到A1A0=10的端口。