實驗十四 可編程的計數、定時器 8253芯片實驗

實驗十四 8253 可編程計數器/定時器實驗要求一、實驗目的 1、掌握8253的主要性能及其初始化編程。 2、學會根據實驗要求設計8253的接口電路。二、實驗技術準備8253主要功能有： （1）一片上有三個獨立的16位計數器通道。 （2）每個計數器都可以按照二進制或十進制計數。 （3）每個計數器的計數速率可達2MHz。 （4）每個通道有6種工作方式，可由程序設置和改變。1 / 15 8253內部結構 8253管腳圖 注：實驗箱上使用的是8254芯片，8254芯片是8253芯片的增強型，管腳完全相同。實驗箱上的8254芯片電源和數據線均已連接好，實驗時連接好讀寫控制模塊信號芯片即可工作。 8253的端口選擇表 CS RD WR A1 A0 寄存器選擇和操作 0 1 0 0 0 寫入計數器0 0 1 0 0 1 寫入計數器1 0 1 0 1 0 寫入計數器2 0 1 0 1 1 寫入控制寄存器 0 0 1 0 0 讀計數器0 0 0 1 0 1 讀計數器1 0 0 1 1 0 讀計數器2 0 0 1 1 1 無操作（三態(tài)） 1 禁止（三態(tài)） 0 1 1 無操作（三態(tài)） 8253控制字格式 計數值N與輸出波形關系 方式 N與輸出波形的關系 0寫入計數值N后，經過N1個CLK脈沖輸出變高 1單拍脈沖的寬度為N個CLK脈沖 2每N個CLK脈沖，輸出一個寬度為CLK周期的脈沖 3寫入N后,輸出:1)1/2N個CLK高電平,1/2N個CLK低電平(N為偶數)2)(N+1)/個CLK高電平,(N-1)/2個CLK低電平(N為奇數) 4寫入N后過N+1個CLK,輸出寬度為1個CLK脈沖 5門控觸發(fā)后,過N+1個CLK,輸出寬度為1個CLK脈沖門控輸入信號的作用 方式 GATE 低或變?yōu)榈?上升沿 高 0 禁止計數 允許計數 1 1)啟動計數2)下一個CLK脈沖使輸出變低 2 1)立即計數 2)立即使輸出變高 1)重新裝入計數值2)啟動計數 允許計數 3 1)禁止計數 2)立即使輸出變高 啟動計數 允許計數 4 禁止計數 允許計數 5 啟動計數 8253有六種不同的工作方式： 方式0計數結束產生中斷方式 方式1可編程單次脈沖方式 方式2分頻工作方式 方式3方波方式 方式4軟件觸發(fā)選通方式方式5硬件觸發(fā)選通方式我們要求通過對方式0、方式1的實驗，來了解和掌握8253主要性能及其初始化編程。1、 方式0 計數器結束中斷方式當選定8253工作于方式0，并對選定的計數器寫入控制字時，該計數器的輸出端OUT立即變?yōu)榈碗娖?。要使計數器能夠進行計數，門控信號GATE必須為高。若CPU利用輸出指令向計數器寫入計數值時（N=5），寫WRn的上升沿把計數值寫入計數寄存器。在WRn上升沿后的下一個時鐘脈沖CLK的下降沿時，才把計數值N寫入計數寄存器執(zhí)行單元CE。在CLK到來時開始減1計數?？偣惨涍^N+1個CLK脈沖后計數器減為0，這時OUT引腳由低電平變?yōu)楦唠娖?。利用由低電平變?yōu)楦唠娖秸冃盘栂駽PU發(fā)出中斷請求。 方式0波形圖2、 方式1 可編程單穩(wěn)態(tài)輸出方式當CPU用控制字設定計數器工作于方式1時，計數器的輸出OUT立即變?yōu)楦唠娖?，在CPU裝入計數值N后，必須等到GATE由低電平到高電平的跳變，產生一個上升沿后，才能在下一個時鐘脈沖CLK的下降沿將N值裝入計數器執(zhí)行單元，同時輸出端OUT由高電平向低電平跳變，以后每來一個時鐘脈沖，計數器就開始減1操作，當計數器的值減為0時，OUT產生由低到高的正跳變。這樣，在OUT的引腳得到一個負的單脈沖，單脈沖的寬度可以由程序控制，寬度等于時鐘脈沖寬度乘以計數器N的值。 方式1波形圖實驗內容:第一題：8253方式0：用消抖電路產生的脈沖作為CLK信號，OUT接LED。程序運行5秒后將計數器的余值顯示在屏幕上。分析計數常數N與CLK的關系（要求在5秒鐘內產生LCK脈沖若干次）。 硬件測試：1、 硬件接線完畢檢查無誤后，點擊工具欄中的“工具軟件”，選“接口調試工具”。 2、 在數據發(fā)送框里，選“IO地址”，在“起始地址”欄里先填寫8254控制字地址，在右邊輸入框內填寫控制字，再點擊“發(fā)送數據”。（寫8254控制字）3、 在數據發(fā)送框里，選“IO地址”，在“起始地址”欄里先填寫選中計數器地址，在右邊輸入框內填寫計數值，再點擊“發(fā)送數據”。（填寫計數器值）4、 在數據接收框里，選“IO地址”，在“起始地址”欄里填寫選中計數器地址，按動消抖脈沖按鈕一次，產生一個計數脈沖，再點擊“接收數據”，在右邊輸出框內為填入計數器的值。5、 再按動消抖脈沖按鈕一次，產生一個計數脈沖，再點擊“接收數據”，在右邊輸出框內為計數器（N-1）的值。 第二題：8253方式1：計數器1工作在方式1，CLK1和GATE1信號由消抖電路產生，OUT1接LED，驗證CLK1、GATE1和OUT1三者關系。 要求：CLK1、GATE1分別接LED監(jiān)視，初態(tài)LED均滅。思考題：在不改動源程序的條件下，如何控制GATE信號的再次插入，來加寬輸出脈沖的寬度。 實驗要求：1、 畫出正確的邏輯圖；2、 寫出正確的源程序并加以必要的注釋；3、 4、 5、6、 溫馨提示：最好仔細閱讀后才下載使用，萬分感謝！7、8、