微型计算机原理与应用课件

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1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,,本教案内容,第,9,章,,定时/计数器8253应用设计,,,8253,的引脚功能及特点,,8253的原理结构及工作原理,,8253的控制字及工作方式,,8253与系统总线的接口方法,,8253的应用设计,,在采用8253进行定时/计数器设计时，首先应该将它与,CPU,正确连接，在已经设计好8086系统总线情况下，可以直接利用系统总线中的信号与8253连接。,,这里给出三种系统总线情况下8253的连接方法：,,,8086的最小方式,,8086的最大方式,,IBM PC,系统机,。,8253与系

2、统总线的接口方法,,,8253与系统总线的接口方法,,图,,8086最小方式系统总线与8253的连接框图,,在8086最小方式总线下，系统总线与8253连接框图如右图所示。图中译码电路根据给定的8253端口地址确定，这里,,和,A0,均为低电平有效，而且约定采用,A2、A1,作为8253的内部地址线。图中给出使用偶地址的情况，当采用奇地址时，只需要将图中的地址信号,A0,换成 ，并且将8086总线的,D7～D0,换成,D15～D8。,,,图 8086最大方式系统总线与8253的连接框图,,在8086最大方式总线下，系统总线与8253连接框图如图9.15所示。与图9.14类似，只是将读写信

3、号变成为 和 。图中给出使用偶地址的情况，当采用奇地址时，只需要将图中的地址信号,A0,换成,,,并且将8086总线的,D7～D0,换成,D15～D8。,,8253与系统总线的接口方法,,,在,IBM PC,机系统中，采用8088的最大方式，而且由于系统中包含,DMA,机构，因此，设计端口和存储器的译码电路时，必须是非,DMA,操作模式，即,AEN=0，,这样，,IBM PC,机系统总线与8253连接框图如右图所示。应该注意，系统的数据总线只有8位，故没有,,信号。,,图,IBM PC,机系统总线与8253的连接框图,,8253与系统总线的接口方法,,,8253的应用设计,例9.1,

4、在以8086构成的最大方式系统中，有一片8254的端口地址分别为301,H、303H、305H,和307,H，,给定的外部时钟为512,kHz。,要求：,,（1） 利用计数器0产生周期为1,ms,的周期信号，请编写初始化程序；利用这一计数器能产生的最低信号频率为,,，这时的时常数,CR0=,,。,,（2）,利用计数器1和2产生如下图所示的周期信号，并编写初始化程序。,,（3）画出8253的端口译码电路（地址线只使用,A0～A9）,及其连接图。,,图 8253所要产生的周期信号,,解：设给定的外部时钟为,CLK，,其周期,T = 1/512kHz = 1.953125μs。,,（1）,为了得到

5、1,ms,的周期信号，因此计数器0应该采用方式2或方式3，其时常数,CR0 = 1ms/1.953125μs =512。,利用这个计数器分频时，其最大的分频次数为62256，这时得到最低的频率为512,kHz/62256，,即约为8.22,Hz。,,（2）,为了产生如图9.17所示的周期信号，应该采用方式2，但在方式2下，其低电平时间仅为一个时钟周期，因此，利用一个计数通道无法实现这个任务。现在采用计数器1和计数器2联合，先利用计数器1产生周期为1.5,ms,的周期信号，然后将输出,OUT1,信号作为计数器2的时钟输入,CLK2，,这样可以实现题目的要求。,,对于计数器1，工作方式可以选用方式

6、2或方式3，一般采用方式3，这样可以使产生的信号（近似）对称，其时常数,CR1 = 1.5ms/1.953125μs = 768 ，,需要采用16位的时常数表示。对于计数器2，工作方式只能选用方式2，其时常数,CR2 =（3s +1.5ms）/ 1.5ms = 3001,,也需要采用16位的时常数表示。,8253的应用设计,,8253的应用设计,8253的初始化程序段如下：,,MOV DX,307H ；,写计数器1方式控制字,,MOV AL,0111 0110B,,OUT DX,AL,,MOV DX,303H ；,写计数器1时常数,,MOV AX,768,,OUT DX,AL,,XCH

7、G AL,AH,,OUT DX,AL,,MOV DX,307H ；,写计数器2方式控制字,,MOV AL,1011 0100B,,OUT DX,AL,,MOV DX,305H ；,写计数器2时常数,,MOV AX,3001,,OUT DX,AL,,XCHG AL,AH,,OUT DX,AL,,,（3）根据上面分析和题目给定的条件，可以画出8253的地址译码电路和连接图，如下图所示。,8253的应用设计,图9.18 8253的地址译码电路及其连接图,,8253的应用设计,例9.2 设8253的端口地址为260,H～263H，,外部时钟信号为1,MHz，,要求产生如下图所示的周期波形，

8、画出8253的连接图，并编写初始化程序段。,,,图 8253所要产生的周期信号,解：本题仅采用8253的三个计数通道来实现。分两步实现：（1）由于要产生周期信号，因此必定包含方式2或方式3，我们采用方式3产生周期为1,s+12ms = 1012ms,的方波信号，题目给定的外部时钟为1,MHz，,这时需要的分频系数（即时常数）为：1012,ms/1μs = 1012000，,显然，通过一个计数通道无法实现，所以，采用计数器0和计数器1联合产生,,CR0 = 1000,CR1=1012，,这样,OUT1,的周期为1,ms。,,（2）,利用计数器2的方式1实现单脉冲形成，以此作为要求产生信号的低

9、电平，其时常数,CR2 = 1s/1ms - 1 = 999,,计数器0的,OUT0,信号作为计数器2的时钟输入信号，,OUT1,作为计数器2的硬件触发信号，确保周期为1012,ms。8253,的连接图如图9.20所示，各个,OUT,端产生的信号如下图所示。,,图,OUT,端产生的信号,8253的应用设计,图 8253的连接图,,例9.3 有一个未知频率的对称周期信号,s（t）（,频率范围在100,Hz～2kHz,之间），现在8086最小系统中已经设计了一片8253，其端口地址为380,H、382H、384H,和386,H，,外部可以使用的标准信号源为1,MHz，,设计测量输入,s(t),信

10、号的频率，并将结果保存在,SFR,字单元中。,8253的应用设计,解：测量信号频率的方法有两种：计数法和测周期法，所谓计数法是指在一个确定的时间,t,内测出,s(t),的脉冲个数,N，,这样,s(t),的周期约为,t/N，,要求,t,足够长，使,N≥100。,所谓测周期法是指在,s(t),的一个周期内测出已知标准周期信号（设周期为,T0）,周期数,N，,则,s(t),的周期约为,N×T0，,这种方法也要求,N≥100，,即基准频率信号的周期足够短。,,根据题目给定的信号，这里应该采用测周期法，基准频率信号为1,MHz，T0 = 1 μs。,由于题目给定被测信号,s（t）,为对称的周期信号，因此

11、只需要测量半个周期,Th,，,根据给定的频率范围可以计算出250,μs≤,Th,≤5000μs，,这样可以保证测出的周期数250≤,N≤5000，,确保测量的精度要求。,,利用计数器0实现输入信号,s(t),频率的测量，将基准信号1,MHz,加到,CLK0,端，,s(t),加到,GATE0,端，并同时将,s(t),连接到8259的中断请求,TR0,端，8253的连接图如图9.22所示。信号频率测量关系如图9.23所示。计数器采用方式2，时常数取最大值，这样当,GATE0,端有上升沿查询时，可以启动计数器进行“减1”计数，当,GATE0,出现低电平时，暂停计数，并一直保留到,CPU,产生中断，在

12、中断服务子程序中可以读取计数值，与初值相减后再加1就可以得到,s(t),半周期内所包含的基准周期数。,图 信号频率测量关系,8253的应用设计,图 信号频率测量连接图,,8253的初始化程序段如下：,,MOV DX,386H ；,写计数器0方式控制字,,MOV AL,0011 0100B,,OUT DX,AL,,MOV DX,380H ；,写计数器0时常数,,MOV AL,0,,OUT DX,AL,,OUT DX,AL,,STI ；,开中断,中断服务子程序的主要内容为：,,PUSH AX,,PUSH BX,,PUSH DX,,MOV DX,386H ；,发计数器0的

13、锁存命令,,MOV AL,0000 0000B,,OUT DX,AL,,MOV DX,380H ；,读计数值,,IN AL,DX,,XCHG AL,AH,,IN AL,DX,,XCHG AL,AH,NEG AX,,INC AX,,MOV BX,AX ；,计算信号频率,,MOV DX, 000FH,,MOV AX, 4240H,,DIV BX,,MOV SFR,AX ；,保存信号频率,,POP DX,,POP BX,,POP AX,,IRET,,例9．4 利用8253产生可变频率的时钟信号,y(t)，,外部基准时钟为1,MHz，,要求根据键盘输入的2位十

14、进制数，产生100种时钟信号，其分频系数分别是基准信号的2分频～101分频。,,解：这里只需要一个计数器，设采用计数器0，其,CLK0,接外部基准时钟1,MHz，GATE0,接+5,V，OUT0,即为产生的时钟信号,y(t)。,工作方式设置成方式3，其时常数为输入十进制数加2。,,设在数据段已经定义好键盘缓冲区,KB_BUFF：,,KB_BUFF DB 10,,DB ?,,DB 10 DUP(?),,设8253的控制字寄存器地址为,COUNTD，,计数器0的端口地址为,COUNTA，,则8253的应用程序段如下：,,MOV DX,COUNTD ；,写计数器0方式控制字,,MOV

15、AL,0001 0110B,,OUT DX,AL,8253的应用设计,,INPUT:,,MOV AH,0AH ；,输入2位十进制数,,LEA DX,KB_BUFF,,INT 21H,,MOV CL,KB_BUFF+1 ；,取出输入个数,,CMP CL,2,,JA INPUT ；,输入个数超出2个时，无效,,MOV AL,KB_BUFF+2 ；,取出十位,,SUB AL,30H,,JC INPUT ；,非数字时，无效,,CMP AL,9,,JA INPUT ；,非数字时，无效,MOV CL,KB_BUFF+3 ；,取出个位,,SUB CL,30H,,JC INPUT

16、 ；,非数字时，无效,,CMP CL,9,,JA INPUT ；,非数字时，无效,,MOV BL,10 ;,十进制数变换成二进制数,,MUL BL,,ADD AL,CL,,ADD AL,2 ；,修正,,MOV DX,COUNTA ；,写计数器0时常数,,OUT DX,AL,,JMP INPUT,,例9．5 在一个由8086构成的最小方式系统中，周期执行某一段程序（设用子程序,MAIN_PROC,表示），设,MAIN_PROC,子程序的执行时间为15,ms，,要求设计一片8253（端口地址为20,H～27H,中的偶地址），外部基准时钟为100,kHz，,完成当程序执行异常时，自动进行

17、复位操作。,,,解：当程序正常执行时，每次执行,MAIN_PROC,子程序的时间为15,ms，,如果一旦程序执行异常，则执行,MAIN_PROC,子程序的时间必定会超过15,ms，,根据这一点可以判定程序执行是否正常。,,8086,CPU,的,RESET（,复位）端为高电平时，可以使,CPU,得到复位，为此可以采用8253计数器的方式0实现程序执行异常的检测。,8253的应用设计,,图 8253的连接图,图 程序执行异常的检测时序示意图,如图所示。我们在每次调用子程序,MAIN_PROC,之前都写入计数器的时常数，这样，两次写时常数的时间间隔为15,ms。,然后计数器0工作在方式0，其时常

18、数确定的定时时间为18,ms，,即时常数为 18,ms/0.1ms-1=179。,这样，在程序执行正常情况下，写入时常数后执行,MAIN_PROC,子程序，还没有达到定时的时间，又会写入时常数，从而确保,OUT0,端一直为低电平；当程序执行异常情况下，写入时常数后执行,MAIN_ PROC,子程序，由于程序执行异常，未能按时返回到主程序，当达到18,ms,时（如图虚线表示），就会在,OUT0,产生上升沿，通过处理后，可以产生,CPU,的,RESET,信号。8253的连接图如右上图所示。,,8253的应用程序段如下：,,MOV DX,26H ；,写计数器0方式控制字,,MOV AL,0001 0000B,,RESTART:,,OUT DX, AL,,MOV DX, 20H ；,写计数器0时常数,,MOV AL, 179,,OUT DX, AL,,CALL MAIN_PROC,,JMP RESTART,,8253的应用设计,,作业,9、12,,