微机接口 8253定时器实验报告剖析

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：

D7-D0

112

20

1

002

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（GA TE高电平时计数）

方式1——计数期间低电平输出（GA TE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GA TE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。

CLK

WR OUT 方式2初值n＝4

43214321

GATE=1

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。

CLK

WR OUT 方式2初值n＝3

3213321

GATE=1

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。