微机接口8253定时器实验报告.docx

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微机接口8253定时器实验报告

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

姓名

学号

班级

教师

日期

一、实验内容与要求

1.1实验内容

计数器方式2实验：

将8253芯片的计数器0的工作方式设置为方式2，计数器初值为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

（1）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；

（2）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；

（3）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；

（4）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；

（5）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18253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：

ØCPU向8253/8254写入的工作方式命令字；

ØCPU向计数寄存器写入的计数初值；

Ø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：

Ø选择计数器；

Ø确定计数器的工作方式；

Ø确定计数初值的格式（高低8位或16位）；

Ø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。

计数器内部结构如下图所示：

2、8253的工作方式：

8253A一共有6种工作方式：

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：

Ø输出波形不同。

Ø启动计数器的触发方式不同。

Ø计数过程中门控信号GATE对计数操作的影响不同。

本次实验要用到的是方式2和方式3：

（1）方式2——周期性输出负脉冲：

1）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

2）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

3）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的方式控制字：

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：

00010100B=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：

00110110B=36H；

将计数器1设置为方式3对应的方式控制字：

01110110B=76H；

（2）8253的初始化编程：

初始化编程分两步，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。

方式控制字要送到控制端口，即对应A1A0=11。

计数初值要送到相应的计数器端口：

计数器0的初值要送到A1A0=00所对应的端口；计数器1的初值要送到A1A0=01所对应的端口；计数器2的初值要送到A1A0=10所对应的端口。

2.2硬件连线

（1）计数器方式2实验的连线如图6所示：

CS接端口地址280H~287H，CLK0接单脉冲按钮，GATE0接+5V电源，OUT0接LED灯。

图6TPC-USB平台计数器方式2实验连线图

（2）计数器方式3实验的连线如图7所示：

CS接端口地址280H~287H，GATE0、GATE1接+5V电源，CLK1与OUT0连接，CLK0接1MHZ的时钟脉冲。

图7TPC-USB平台计数器方式3实验连线图

三、设计思路、步骤和程序流程图

3.1设计思路

本次实验做的是计数器实验，需要用到8253定时/计数器芯片，了解芯片的内部结构后，理解芯片的计数原理，8253芯片的工作方式有多种，所做的实验是方式2和方式3，理解了工作方式后，便可根据8253芯片的初始化编程步骤画出程序流程图，再根据流程图，写出实验程序。

根据实验连接图连接好电路，运行程序，便可达到计数和计时的目的。

本次实验采用方式2而不是方式0的原因：

项计数器写入方式2控制字后，OUT端输出高电平作为起始电平。

写入计数初值后，计数器开始在CLK时钟下降沿进行减1计数；当减到1时，OUT端将由高电平变为低电平并维持一个CLK周期宽度，然后OUT又变为高电平。

并自动重新装入原计数初值，重新开始计数过程。

这刚好与实验内容相符，而方式0是自动减1的，而且无法自动重新装入原计数初值。

计数器方式3实验的原理：

计数器0工作在方式3下，方式3的特点是输出方波，由于初始值为1000，所以相当于CLK0输出1000个脉冲后，OUT0输出一个方波；相对的，计数器1也工作在方式3下，初始值也为1000，相当于OUT0输出1000个方波后，OUT1才输出一个方波，归结起来，CLK0的频率是OUT1频率的1000000倍，所以最后输出的方波频率为1HZ。

3.2实验步骤

（1）按图6连接好实验电路；

（2）根据图8流程图编写程序，并运行；

（3）用手动开关逐个输入单脉冲，观察屏幕显示结果和TPC-USB平台上LED灯亮灭状态；

（4）按图7连接好实验电路；

（5）根据图9流程图编写程序，并运行；

（6）观察TPC-USB平台上LED灯亮灭状态，和亮灭的频率。

3.3程序流程图

图8TPC-USB平台计数器方式2实验流程图

图8TPC-USB平台计数器方式3实验流程图

四、程序清单与执行结果

4.1程序清单

（1）计数器方式2实验：

codesegment

assumecs:

code

start:

moval,14h;设置8253通道0为工作方式2,二进制计数

movdx,283h

outdx,al

moval,14h

movdx,280h

outdx,al

AA:

;moval,0000000;锁存

;movdx,283h

;outdx,al

movdx,280h

inal,dx;读锁存器

cmpal,9;判断是否小于9

jbePRINT

movah,0

movbl,10

divbl

pushax

movdl,al

adddl,30h;将十位的数字转换成ASCII码

movah,2;显示十位

int21h

popax

moval,ah

PRINT:

addal,30h;将小于9的数字转换成ASCII码

movdl,al

movah,2;显示存在dl中的个位

int21h

movdl,0dh;换行,回车

movah,02h

int21h

movdl,0ah

movah,02h

int21h

movah,06h;判断有无键按下

movdl,0ffh

int21h

jzAA;若无，则继续计数输出

movah,4ch;否则，退出

int21h

codeends

endstart

（1）计数器方式3实验：

codesegment

assumecs:

code

start:

movdx,283h;向8253写控制字

moval,36h;使计数器0为工作方式3

outdx,al

movax,1000;写入循环计数初值1000

movdx,280h

outdx,al;先写入低字节

moval,ah

outdx,al;后写入高字节

movdx,283h

moval,76h;使计数器1为工作方式3

outdx,al

movax,1000;写入循环计数初值1000

movdx,281h

outdx,al;先写低字节

moval,ah

outdx,al;后写高字节

movah,4ch;程序退出

int21h

codeends

endstart

4.2执行结果

（1）计数器方式2实验：

连接好的实验电路图，如图10所示：

图10计数器方式2实验电路连接实物图

用手动开关逐个输入单脉冲，观察屏幕上显示的内容，计数从20开始，每按一次开关，计数减1，减到1后，又从20开始计数，如图12、13、14所示；并同时用TPC-USB平台上的LED灯观察OUT0电平变化，当输入第20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，如图10所示。

当计数减到1时，输出从高电平变成低电平，LED灯灭，如下图11所示。

之后再从20开始计数，如上图12~20这些图所示。

图11计数值为01时的LED灯的情况

当键盘有键按下时，程序退出，如下图21所示：

图21程序退出图

（2）计数器方式3实验：

连接好的实验电路图，如图22、23所示：

运行程序，观察TPC-USB平台上的LED灯观察OUT1电平变化，发现LED等周期性地亮灭，频率为1Hz。

五、程序调试说明和实验感想

5.1调试说明

（1）因为方式3的实验比较简单，我们先做的是方式3的，在程序运行时，就是无法达到理想的实验结果，刚开始我还以为是代码的问题，但在我按照流程图从头到尾比对之后，感觉代码应该没什么问题，而实验箱我们又没什么办法检测它是不是正常工作，在考虑了几分钟之后，找不出问题的我们只好找老师来帮忙看看代码