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-D0112201002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。
CLKWR OUT 方式2初值n＝443214321GATE=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。
CLKWR OUT 方式2初值n＝33213321GATE=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。
CLK WROUT方式2初值n ＝44321321n ＝33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。
GATE ＝1CLKWR OUT方式3初值n ＝443214321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，GA TE0接+5V电源，OUT0接LED灯。
图6 TPC-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7 TPC-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8 TPC-USB平台计数器方式2实验流程图图8 TPC-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：code segmentassume cs: codestart:mov al,14h ;设置8253通道0为工作方式2,二进制计数mov dx,283hout dx,almov al,14hmov dx,280hout dx,alAA:;mov al,0000000 ;锁存;mov dx,283h;out dx,almov dx,280hin al,dx ;读锁存器cmp al,9 ;判断是否小于9jbe PRINTmov ah,0mov bl,10div blpush axmov dl,aladd dl,30h ;将十位的数字转换成ASCII码mov ah,2 ;显示十位int 21hpop axmov al,ahPRINT:add al,30h ;将小于9的数字转换成ASCII码mov dl,almov ah,2 ;显示存在dl中的个位int 21hmov dl,0dh ;换行,回车mov ah,02hint 21hmov dl,0ahmov ah,02hint 21hmov ah,06h ;判断有无键按下mov dl,0ffhint 21hjz AA ;若无，则继续计数输出mov ah,4ch ;否则，退出int 21hcode endsend start(1)计数器方式3实验：code segmentassume cs:codestart:mov dx,283h ;向8253写控制字mov al,36h ;使计数器0为工作方式3out dx,almov ax,1000 ;写入循环计数初值1000mov dx,280hout dx,al ;先写入低字节mov al,ahout dx,al ;后写入高字节mov dx,283hmov al,76h ;使计数器1为工作方式3out dx,almov ax,1000 ;写入循环计数初值1000mov dx,281hout dx,al ;先写低字节mov al,ahout dx,al ;后写高字节mov ah,4ch ;程序退出int 21hcode endsend start4.2 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。