《微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用課件（20頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,*,,本教案內(nèi)容,第,9,章,,定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253應(yīng)用設(shè)計(jì),,,8253,的引腳功能及特點(diǎn),,8253的原理結(jié)構(gòu)及工作原理,,8253的控制字及工作方式,,8253與系統(tǒng)總線的接口方法,,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),,在采用8253進(jìn)行定時(shí)/計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該將它與,CPU,正確連接，在已經(jīng)設(shè)計(jì)好8086系統(tǒng)總線情況下，可以直接利用系統(tǒng)總線中的信號(hào)與8253連接。,,這里給出三種系統(tǒng)總線情況下8253的連接方法：,,,8086的最小方式,,8086的最大方式,,IBM PC,系統(tǒng)機(jī),。,8253與系

2、統(tǒng)總線的接口方法,,,8253與系統(tǒng)總線的接口方法,,圖,,8086最小方式系統(tǒng)總線與8253的連接框圖,,在8086最小方式總線下，系統(tǒng)總線與8253連接框圖如右圖所示。圖中譯碼電路根據(jù)給定的8253端口地址確定，這里,,和,A0,均為低電平有效，而且約定采用,A2、A1,作為8253的內(nèi)部地址線。圖中給出使用偶地址的情況，當(dāng)采用奇地址時(shí)，只需要將圖中的地址信號(hào),A0,換成 ，并且將8086總線的,D7～D0,換成,D15～D8。,,,圖 8086最大方式系統(tǒng)總線與8253的連接框圖,,在8086最大方式總線下，系統(tǒng)總線與8253連接框圖如圖9.15所示。與圖9.14類似，只是將讀寫信

3、號(hào)變成為 和 。圖中給出使用偶地址的情況，當(dāng)采用奇地址時(shí)，只需要將圖中的地址信號(hào),A0,換成,,,并且將8086總線的,D7～D0,換成,D15～D8。,,8253與系統(tǒng)總線的接口方法,,,在,IBM PC,機(jī)系統(tǒng)中，采用8088的最大方式，而且由于系統(tǒng)中包含,DMA,機(jī)構(gòu)，因此，設(shè)計(jì)端口和存儲(chǔ)器的譯碼電路時(shí)，必須是非,DMA,操作模式，即,AEN=0，,這樣，,IBM PC,機(jī)系統(tǒng)總線與8253連接框圖如右圖所示。應(yīng)該注意，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線只有8位，故沒有,,信號(hào)。,,圖,IBM PC,機(jī)系統(tǒng)總線與8253的連接框圖,,8253與系統(tǒng)總線的接口方法,,,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),例9.1,

4、在以8086構(gòu)成的最大方式系統(tǒng)中，有一片8254的端口地址分別為301,H、303H、305H,和307,H，,給定的外部時(shí)鐘為512,kHz。,要求：,,（1） 利用計(jì)數(shù)器0產(chǎn)生周期為1,ms,的周期信號(hào)，請(qǐng)編寫初始化程序；利用這一計(jì)數(shù)器能產(chǎn)生的最低信號(hào)頻率為,,，這時(shí)的時(shí)常數(shù),CR0=,,。,,（2）,利用計(jì)數(shù)器1和2產(chǎn)生如下圖所示的周期信號(hào)，并編寫初始化程序。,,（3）畫出8253的端口譯碼電路（地址線只使用,A0～A9）,及其連接圖。,,圖 8253所要產(chǎn)生的周期信號(hào),,解：設(shè)給定的外部時(shí)鐘為,CLK，,其周期,T = 1/512kHz = 1.953125μs。,,（1）,為了得到

5、1,ms,的周期信號(hào)，因此計(jì)數(shù)器0應(yīng)該采用方式2或方式3，其時(shí)常數(shù),CR0 = 1ms/1.953125μs =512。,利用這個(gè)計(jì)數(shù)器分頻時(shí)，其最大的分頻次數(shù)為62256，這時(shí)得到最低的頻率為512,kHz/62256，,即約為8.22,Hz。,,（2）,為了產(chǎn)生如圖9.17所示的周期信號(hào)，應(yīng)該采用方式2，但在方式2下，其低電平時(shí)間僅為一個(gè)時(shí)鐘周期，因此，利用一個(gè)計(jì)數(shù)通道無法實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)?，F(xiàn)在采用計(jì)數(shù)器1和計(jì)數(shù)器2聯(lián)合，先利用計(jì)數(shù)器1產(chǎn)生周期為1.5,ms,的周期信號(hào)，然后將輸出,OUT1,信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的時(shí)鐘輸入,CLK2，,這樣可以實(shí)現(xiàn)題目的要求。,,對(duì)于計(jì)數(shù)器1，工作方式可以選用方式

6、2或方式3，一般采用方式3，這樣可以使產(chǎn)生的信號(hào)（近似）對(duì)稱，其時(shí)常數(shù),CR1 = 1.5ms/1.953125μs = 768 ，,需要采用16位的時(shí)常數(shù)表示。對(duì)于計(jì)數(shù)器2，工作方式只能選用方式2，其時(shí)常數(shù),CR2 =（3s +1.5ms）/ 1.5ms = 3001,,也需要采用16位的時(shí)常數(shù)表示。,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),8253的初始化程序段如下：,,MOV DX,307H ；,寫計(jì)數(shù)器1方式控制字,,MOV AL,0111 0110B,,OUT DX,AL,,MOV DX,303H ；,寫計(jì)數(shù)器1時(shí)常數(shù),,MOV AX,768,,OUT DX,AL,,XCH

7、G AL,AH,,OUT DX,AL,,MOV DX,307H ；,寫計(jì)數(shù)器2方式控制字,,MOV AL,1011 0100B,,OUT DX,AL,,MOV DX,305H ；,寫計(jì)數(shù)器2時(shí)常數(shù),,MOV AX,3001,,OUT DX,AL,,XCHG AL,AH,,OUT DX,AL,,,（3）根據(jù)上面分析和題目給定的條件，可以畫出8253的地址譯碼電路和連接圖，如下圖所示。,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),圖9.18 8253的地址譯碼電路及其連接圖,,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),例9.2 設(shè)8253的端口地址為260,H～263H，,外部時(shí)鐘信號(hào)為1,MHz，,要求產(chǎn)生如下圖所示的周期波形，

8、畫出8253的連接圖，并編寫初始化程序段。,,,圖 8253所要產(chǎn)生的周期信號(hào),解：本題僅采用8253的三個(gè)計(jì)數(shù)通道來實(shí)現(xiàn)。分兩步實(shí)現(xiàn)：（1）由于要產(chǎn)生周期信號(hào)，因此必定包含方式2或方式3，我們采用方式3產(chǎn)生周期為1,s+12ms = 1012ms,的方波信號(hào)，題目給定的外部時(shí)鐘為1,MHz，,這時(shí)需要的分頻系數(shù)（即時(shí)常數(shù)）為：1012,ms/1μs = 1012000，,顯然，通過一個(gè)計(jì)數(shù)通道無法實(shí)現(xiàn)，所以，采用計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器1聯(lián)合產(chǎn)生,,CR0 = 1000,CR1=1012，,這樣,OUT1,的周期為1,ms。,,（2）,利用計(jì)數(shù)器2的方式1實(shí)現(xiàn)單脈沖形成，以此作為要求產(chǎn)生信號(hào)的低

9、電平，其時(shí)常數(shù),CR2 = 1s/1ms - 1 = 999,,計(jì)數(shù)器0的,OUT0,信號(hào)作為計(jì)數(shù)器2的時(shí)鐘輸入信號(hào)，,OUT1,作為計(jì)數(shù)器2的硬件觸發(fā)信號(hào)，確保周期為1012,ms。8253,的連接圖如圖9.20所示，各個(gè),OUT,端產(chǎn)生的信號(hào)如下圖所示。,,圖,OUT,端產(chǎn)生的信號(hào),8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),圖 8253的連接圖,,例9.3 有一個(gè)未知頻率的對(duì)稱周期信號(hào),s（t）（,頻率范圍在100,Hz～2kHz,之間），現(xiàn)在8086最小系統(tǒng)中已經(jīng)設(shè)計(jì)了一片8253，其端口地址為380,H、382H、384H,和386,H，,外部可以使用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源為1,MHz，,設(shè)計(jì)測(cè)量輸入,s(t),信

10、號(hào)的頻率，并將結(jié)果保存在,SFR,字單元中。,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),解：測(cè)量信號(hào)頻率的方法有兩種：計(jì)數(shù)法和測(cè)周期法，所謂計(jì)數(shù)法是指在一個(gè)確定的時(shí)間,t,內(nèi)測(cè)出,s(t),的脈沖個(gè)數(shù),N，,這樣,s(t),的周期約為,t/N，,要求,t,足夠長，使,N≥100。,所謂測(cè)周期法是指在,s(t),的一個(gè)周期內(nèi)測(cè)出已知標(biāo)準(zhǔn)周期信號(hào)（設(shè)周期為,T0）,周期數(shù),N，,則,s(t),的周期約為,N×T0，,這種方法也要求,N≥100，,即基準(zhǔn)頻率信號(hào)的周期足夠短。,,根據(jù)題目給定的信號(hào)，這里應(yīng)該采用測(cè)周期法，基準(zhǔn)頻率信號(hào)為1,MHz，T0 = 1 μs。,由于題目給定被測(cè)信號(hào),s（t）,為對(duì)稱的周期信號(hào)，因此

11、只需要測(cè)量半個(gè)周期,Th,，,根據(jù)給定的頻率范圍可以計(jì)算出250,μs≤,Th,≤5000μs，,這樣可以保證測(cè)出的周期數(shù)250≤,N≤5000，,確保測(cè)量的精度要求。,,利用計(jì)數(shù)器0實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào),s(t),頻率的測(cè)量，將基準(zhǔn)信號(hào)1,MHz,加到,CLK0,端，,s(t),加到,GATE0,端，并同時(shí)將,s(t),連接到8259的中斷請(qǐng)求,TR0,端，8253的連接圖如圖9.22所示。信號(hào)頻率測(cè)量關(guān)系如圖9.23所示。計(jì)數(shù)器采用方式2，時(shí)常數(shù)取最大值，這樣當(dāng),GATE0,端有上升沿查詢時(shí)，可以啟動(dòng)計(jì)數(shù)器進(jìn)行“減1”計(jì)數(shù)，當(dāng),GATE0,出現(xiàn)低電平時(shí)，暫停計(jì)數(shù)，并一直保留到,CPU,產(chǎn)生中斷，在

12、中斷服務(wù)子程序中可以讀取計(jì)數(shù)值，與初值相減后再加1就可以得到,s(t),半周期內(nèi)所包含的基準(zhǔn)周期數(shù)。,圖 信號(hào)頻率測(cè)量關(guān)系,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),圖 信號(hào)頻率測(cè)量連接圖,,8253的初始化程序段如下：,,MOV DX,386H ；,寫計(jì)數(shù)器0方式控制字,,MOV AL,0011 0100B,,OUT DX,AL,,MOV DX,380H ；,寫計(jì)數(shù)器0時(shí)常數(shù),,MOV AL,0,,OUT DX,AL,,OUT DX,AL,,STI ；,開中斷,中斷服務(wù)子程序的主要內(nèi)容為：,,PUSH AX,,PUSH BX,,PUSH DX,,MOV DX,386H ；,發(fā)計(jì)數(shù)器0的

13、鎖存命令,,MOV AL,0000 0000B,,OUT DX,AL,,MOV DX,380H ；,讀計(jì)數(shù)值,,IN AL,DX,,XCHG AL,AH,,IN AL,DX,,XCHG AL,AH,NEG AX,,INC AX,,MOV BX,AX ；,計(jì)算信號(hào)頻率,,MOV DX, 000FH,,MOV AX, 4240H,,DIV BX,,MOV SFR,AX ；,保存信號(hào)頻率,,POP DX,,POP BX,,POP AX,,IRET,,例9．4 利用8253產(chǎn)生可變頻率的時(shí)鐘信號(hào),y(t)，,外部基準(zhǔn)時(shí)鐘為1,MHz，,要求根據(jù)鍵盤輸入的2位十

14、進(jìn)制數(shù)，產(chǎn)生100種時(shí)鐘信號(hào)，其分頻系數(shù)分別是基準(zhǔn)信號(hào)的2分頻～101分頻。,,解：這里只需要一個(gè)計(jì)數(shù)器，設(shè)采用計(jì)數(shù)器0，其,CLK0,接外部基準(zhǔn)時(shí)鐘1,MHz，GATE0,接+5,V，OUT0,即為產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào),y(t)。,工作方式設(shè)置成方式3，其時(shí)常數(shù)為輸入十進(jìn)制數(shù)加2。,,設(shè)在數(shù)據(jù)段已經(jīng)定義好鍵盤緩沖區(qū),KB_BUFF：,,KB_BUFF DB 10,,DB ?,,DB 10 DUP(?),,設(shè)8253的控制字寄存器地址為,COUNTD，,計(jì)數(shù)器0的端口地址為,COUNTA，,則8253的應(yīng)用程序段如下：,,MOV DX,COUNTD ；,寫計(jì)數(shù)器0方式控制字,,MOV

15、AL,0001 0110B,,OUT DX,AL,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),,INPUT:,,MOV AH,0AH ；,輸入2位十進(jìn)制數(shù),,LEA DX,KB_BUFF,,INT 21H,,MOV CL,KB_BUFF+1 ；,取出輸入個(gè)數(shù),,CMP CL,2,,JA INPUT ；,輸入個(gè)數(shù)超出2個(gè)時(shí)，無效,,MOV AL,KB_BUFF+2 ；,取出十位,,SUB AL,30H,,JC INPUT ；,非數(shù)字時(shí)，無效,,CMP AL,9,,JA INPUT ；,非數(shù)字時(shí)，無效,MOV CL,KB_BUFF+3 ；,取出個(gè)位,,SUB CL,30H,,JC INPUT

16、 ；,非數(shù)字時(shí)，無效,,CMP CL,9,,JA INPUT ；,非數(shù)字時(shí)，無效,,MOV BL,10 ;,十進(jìn)制數(shù)變換成二進(jìn)制數(shù),,MUL BL,,ADD AL,CL,,ADD AL,2 ；,修正,,MOV DX,COUNTA ；,寫計(jì)數(shù)器0時(shí)常數(shù),,OUT DX,AL,,JMP INPUT,,例9．5 在一個(gè)由8086構(gòu)成的最小方式系統(tǒng)中，周期執(zhí)行某一段程序（設(shè)用子程序,MAIN_PROC,表示），設(shè),MAIN_PROC,子程序的執(zhí)行時(shí)間為15,ms，,要求設(shè)計(jì)一片8253（端口地址為20,H～27H,中的偶地址），外部基準(zhǔn)時(shí)鐘為100,kHz，,完成當(dāng)程序執(zhí)行異常時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行

17、復(fù)位操作。,,,解：當(dāng)程序正常執(zhí)行時(shí)，每次執(zhí)行,MAIN_PROC,子程序的時(shí)間為15,ms，,如果一旦程序執(zhí)行異常，則執(zhí)行,MAIN_PROC,子程序的時(shí)間必定會(huì)超過15,ms，,根據(jù)這一點(diǎn)可以判定程序執(zhí)行是否正常。,,8086,CPU,的,RESET（,復(fù)位）端為高電平時(shí)，可以使,CPU,得到復(fù)位，為此可以采用8253計(jì)數(shù)器的方式0實(shí)現(xiàn)程序執(zhí)行異常的檢測(cè)。,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),,圖 8253的連接圖,圖 程序執(zhí)行異常的檢測(cè)時(shí)序示意圖,如圖所示。我們?cè)诿看握{(diào)用子程序,MAIN_PROC,之前都寫入計(jì)數(shù)器的時(shí)常數(shù)，這樣，兩次寫時(shí)常數(shù)的時(shí)間間隔為15,ms。,然后計(jì)數(shù)器0工作在方式0，其時(shí)常

18、數(shù)確定的定時(shí)時(shí)間為18,ms，,即時(shí)常數(shù)為 18,ms/0.1ms-1=179。,這樣，在程序執(zhí)行正常情況下，寫入時(shí)常數(shù)后執(zhí)行,MAIN_PROC,子程序，還沒有達(dá)到定時(shí)的時(shí)間，又會(huì)寫入時(shí)常數(shù)，從而確保,OUT0,端一直為低電平；當(dāng)程序執(zhí)行異常情況下，寫入時(shí)常數(shù)后執(zhí)行,MAIN_ PROC,子程序，由于程序執(zhí)行異常，未能按時(shí)返回到主程序，當(dāng)達(dá)到18,ms,時(shí)（如圖虛線表示），就會(huì)在,OUT0,產(chǎn)生上升沿，通過處理后，可以產(chǎn)生,CPU,的,RESET,信號(hào)。8253的連接圖如右上圖所示。,,8253的應(yīng)用程序段如下：,,MOV DX,26H ；,寫計(jì)數(shù)器0方式控制字,,MOV AL,0001 0000B,,RESTART:,,OUT DX, AL,,MOV DX, 20H ；,寫計(jì)數(shù)器0時(shí)常數(shù),,MOV AL, 179,,OUT DX, AL,,CALL MAIN_PROC,,JMP RESTART,,8253的應(yīng)用設(shè)計(jì),,作業(yè),9、12,,