8254定时与计数器实验

1、XX学院实 验 报 告实验名称 姓 名 学 号 班 级 教 师 日 期 一、实验内容与要求1.1 实验内容本次实验分为如下2个子实验：(1) 计数应用实验：编写程序，应用8254的计数功能，使用单次脉冲模拟计数，使每当按下KK1+5次后，产生一次计数中断，并在屏幕上显示一个字符M；(2) 定时应用实验：编写程序，应用8254的定时功能，产生一个1s的方波，并用本装置的示波器功能来观察。1.2 实验要求本次实验中2个子实验的实验要求如下：(1) 计数应用实验：将8254的计数器0设置为方式3，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1+作为CLK0时钟，OUT0连接MIR7，每当KK1+按动5次后产生

2、中断请求，在屏幕上显示字符“M”；(2) 定时应用实验：将8254的计数器0和计数器1都设置为方式3，用信号源1MHz作为CLK0时钟，OUT0为波形输出1ms方波，再通过CLK1输入，OUT1输出1s方波。二、实验原理与硬件连线2.1 实验原理8254是Intel公司生产的可编程间隔定时器。是8253的改进型，比8253具有更优良的性能。8254具有以下基本功能：(1) 有三个地理的16位计数器。(2) 每个计数器可按二进制或十进制（BCD）计数。(3) 每个计数器可编程工作于6种不同的工作方式。(4) 8254每个计数器允许的最高计数频率为10MHz（8253为2MHz）。(5) 8254

3、有读回命令（8253,没有），除了可以读出当前计数单元的内容外，还可以读出状态寄存器的内容(6) 计数脉冲可以是有规律的时钟信号，也可以是随机信号。计数初值公式为：n=fCLKifOUTi，其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。图2-1是8254的内部结构框图和引脚图，它是由与CPU的接口，内部控制电路和三个计数器组成。8254的工作方式如下述：(1) 方式0：计数到0结束输出正跃变信号方式。(2) 方式1：硬件可重触发单稳方式。(3) 方式2：频率发生器方式。(4) 方式3：方波发生器。(5) 方式4：软件触发选通方式。(6) 方式5：硬件触发选通方式图2-1 82

4、54内部结构图8254的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，成为方式控制字；另一个用来设置读回命令，称为读回控制字。这两个控制字共用一个地址，由标示位来区分。控制字格式如表所示。表2-1 8254的方式控制字格式D7D6D5D4D3D2D1D0计数器选择读/写格式选择工作方式选择计数码制选择00-计数器001-计数器110-计数器211-读出控制字标志00-锁存计数值01-读/写低8位10-读/写高8位11-先读写低8位，再读写高8位000-方式0001-方式1010-方式2011-方式3100-方式5101-方式50-二进制数1-十进制数表2-2 8254读出控制字格式D7D6D5D

5、4D3D2D1D0110-锁存计数值0-锁存状态信息计数器选择（同方式控制字）0表2-3 8254状态字格式D7D6D5D4D3D2D1D0OUT引脚现行状态1-高电平0-低电平计数初值是否装入1-无效计数2-计数有效计数器方式（同方式控制字）8254实验单元电路图如下图所示：图2-2 8254实验电路原理图2.2 硬件连线(1) 计数应用实验：系统总线XD0XD7分别与8254单元D0D7相连，系统总线XA1XA2分别与8254单元A0A1相连，系统总线的IOW#、IOR#、IOY0(0600H)、MIR7分别于8254单元的WR、RD、CS、OUT0相连，8254单元的CLK0与单次脉冲单

6、元的KK1+相连，如图2-3；图2-3 计数应用实验连线图(2) 定时应用实验：系统总线与8254单元类似于(1)中进行连线，然后将8254单元中的OUT0连接到CLK1，GATE1连接VCC，OUT1连接到A/D转换单元的IN0。AD转换单元A、B、C接地，并将D0D7接到系统总线XD0XD7上，并将WR、RD、CS、CLK分别连接到系统总线的IOW#、IOR#、IOY3(0680H)、CLK上。如图2-4所示。 图2-4 8254定时应用实验接线图三、设计思路、步骤和程序流程图3.1 设计思路(1) 计数应用实验：将8254的计数器0设置为方式0，计数值为十进制数4，用单次脉冲KK1作为C

7、LK0时钟，OUT0连接MIR7，首先让程序进入死循环等待中断，每当KK1按动5次后产生中断请求，调用中断程序，在屏幕上显示字符“M”。(2) 定时应用实验：利用8254的两个计数装载过大的初始值，其中计数器0的OUT作为计数器1的CLK的输入，当两个计数器的初值满足一定条件时，计数器1的OUT即为1s方波，并可通过软件的示波器直接观察。3.2 实验步骤(1) 计数应用实验：1. 按图2-3连接电路；2. 编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统；3. 单击RUN按钮，运行实验程序，每连续按动5次KK1+，在界面的输出区会显示字符M；4. 改变计数值，验证8254的计数功能。(2) 定时应用实

8、验1. 按图2-4连接实验线路；2. 编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统；3. 运行程序，8254的OUT1会输出1s的方波，用软件自带的示波器功能进行观察。3.3 程序流程图(1) 计数应用实验：主程序流程图如图2-5图2-5 计数应用实验主程序流程图中断程序流程图如图2-6图2-6 计数应用实验中断程序流程图(2) 定时应用实验：程序流程图如图2-7图2-7 定时应用程序流程图四、程序清单与执行结果4.1 程序清单(1) 计数应用实验代码IOYO EQU 0600HA8254 EQU IOYO+00H*2B8254 EQU IOYO+01H*2C8254 EQU IOYO+02H*2

9、CON8254 EQU IOYO+03H*2SSTACK SEGMENT STACK DW 32 DUP(?)SSTACK ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE, SS:SSTACKSTART: PUSH DS MOV AX,0000H MOV DS,AX MOV AX,OFFSET IRQ7 MOV SI,003CH MOV SI,AX MOV AX,CS MOV SI,003EH MOV SI,AX CLI POP DS ;初始化主片8259 MOV AL,11H;初始化ICW1 OUT 20H,AL MOV AL,08H;初始化ICW2 OUT 21H,AL M

10、OV AL,04H;初始化ICW3 OUT 21H,AL MOV AL,01H;初始化ICW4 OUT 21H,AL MOV AL,6FH;OCW1 OUT 21H,AL ;8254 MOV DX,CON8254 MOV AL,10H OUT DX,AL MOV DX,A8254 MOV AL,04H OUT DX,AL STIAA1: JMP AA1IRQ7: MOV DX,A8254 MOV AL,04H OUT DX,AL MOV AX,014DH INT 10H MOV AX,0120H INT 10H MOV AL,20H OUT 20H,AL IRETCODE ENDS END S

11、TART (2) 定时应用实验代码A8254 EQU 0600HB8254 EQU 0602HC8254 EQU 0604HCON8254 EQU 0606HCODE SEGMENTASSUME CS:CODESTART:MOV DX,CON8254MOV AL,27HOUT DX,ALMOV DX,A8254MOV AL,10HOUT DX,ALMOV DX,CON8254MOV AL,67HOUT DX,ALMOV DX,B8254MOV AL,10HOUT DX,ALAA1:JMP AA1CODE ENDSEND START4.2 执行结果(1) 计数应用实验的实验结果如图2-8，每按5次KK1+，就会打印一个M，并且输出一个空格。图2-8 计数应用实验(2) 定时应用实验的实验结果如图2-9和图2-10，示波器会显示如下波形。图2-9 定时应用实验（方波）图2-10 定时应用实验五、程序调试说明和实验感想5.1 调试说明在实验中，需要将8254计数器0和计数器1都设置为方式3，用信号源1MHz作为CLK0，OUT0为波形输出1ms方波，再通过CLK1输入，这样OUT1才会输出1s方波。5.2 实验感想与收获通过本次实验，对8254的计数器有了深入的了解；对8254的内部接口和引脚有了充分的认识；对8254的工作方式、应用编程及其典型电路的接法有了全新的掌握。纸上得