(整理)8253定时器实验.

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实验报告

实验名称可编程定时器／计数器（8253）

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，读/写格式设置为01，写入时只写入计数器初值低8位，高8位置0，采用二进制格式计数。计数器初值为N （N>=0FH），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

TPC-USB平台上有一块8253定时/计数器芯片，PC可以通过8253芯片进行计数和定时。

（1）8253定时/计数器芯片的内部结构：

8253定时/计数器芯片的内部结构如图1所示。

D7-D0

112

20

1

002

图1 8253内部结构

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。

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。

控制字寄存器：接收CPU 发来的控制字（只写）。控制字用来选择计数器并确定计数器的工作方式、读写格式（高低8位或16位）和计数格式（二进制或BCD 格式）。

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，如图2所示。

计数工作之前，首先要向计数器装入计数初值。这个初值存放在初值寄存器中，此后该值被送入减1计数器。当允许计数条件满足时，在时钟脉冲CLK 的作用下，开始进行计数减1，计数直至计数值减为0时，OUT 端输出结束信号，输出信号的波形由工作方式决定。

由于计数单元的计数值随时在变化，如果需要获得计数过程中的计数值，不能直接从减1计数单元中读出，必须先将当前值锁存后，再从输出锁存器中读出。

图2 8253计数器内部结构

（2）8253工作方式

8253/8254 的每个计数器有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。

本次实验的工作方式是方式2、方式3.

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3所示。

CLK

WR OUT 方式2初值n＝4

43214321

GATE=1

图3 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4所示。

CLK

WR OUT

方式2

初值n ＝3

3

2

1

3

3

2

1

GATE=1

图4 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5所示。

CLK WR

OUT

方式2

初值n ＝4

4

3

2

1

3

2

1

n ＝33

图5 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6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。

GATE ＝1

CLK

WR OUT

方式3

初值n ＝4

4

3

2

1

4

3

2

1

图6 方式3计数初值为偶数的工作时序