1、 1实验二 8253 原理及其在数字计数器中的应用一、实验目的1 了解电子计数器工作原理2 了解测频原理3 了解 8253 定时器/计数器的功能及接口方法4 掌握 8253 的应用编程二、实验任务1 分析本实验板 8253 硬件接口电路原理，它与微机的系统的接口方式，所使用的端口地址2 熟悉 8253 工作原理之后，编写出 8253 的初始化程序，并运行通过3 编写出采用测频原理的 8253 测频和显示程序三、实验原理1测频原理电子计数器的测频原理如图 21 所示，工作时间波形如图 21 所示。开 关 脉 冲发 生 器 显 示74LS1 CLK2MHz FXFOfxIn fxOUT3GATEf
2、x 为输入待测信号频率，f0 为时钟脉冲的频率。Fx 和 F0 两个计数器在同一时间 T 内分别对 fx 和 f0 进行计数，时间 T 由计数器 F0 的计数值确定。计数器 Fx 的计数值 Nx=fx T,计数器 F0 的计数值 N0f0T。由于 Nx/fxN0/f0T则被测频率 fx 为fx（Nx/N0）f02.实验模板组成原理框图（1）Fx、F0 计数器：F0 计数器：由 8253 计数器 0 和计数器 1 级联而成的计数器Fx 计数器：由 8253 的计数器 2 构成的计数器（2）时钟发生器：由 4MHZ 的晶振经过二分频后得到的 2MHZ 时钟（3）开门脉冲发生器：开门脉冲发生器由 D
3、 触发器构成，开门信号由软件产生，经 out3 到 D1 端，当软件发出 2开门信号后，D 触发器的翻转产生一个开门前置脉冲（经与非门 G 输出） ，完成8253 内的三个计数器从初值锁存器往计数器打入初值的置数脉冲作用。（4）实验板上的 I/O 口地址和功用实验板上有 6 个 I/O 端口，分别如下03H：输出口（out3） ，从 D3 位发出闸门信号（0 为关，1 为开）00H：输入口（in2） ，从 D2 位读入 F0 计数器关闸门信号C0H：输入/输出端口 ，8253 计数器 0 的读写口C1H：输入/输出端口，8253 计数器 1 的读写口。C2H：输入/输出端口，8253 计数器
4、2 的读写口。C3H：输出端口，8253 计数器的控制寄存器的端口。OUT3QGATEFXO图 21 原理框图和时间波形OUT0GAECLKUT1AECLKOUT2GAECLKD0-7SRW01193451678Vc 2MHZfx21329 DSCLKQVcOUT3In2at1Y6A01图 22 逻辑框图38253 简介 3数 据总 线缓 冲 器读 /写逻 辑控 制 字寄 存 器 计 数 器 0号计 数 器 1号计 数 器 2号内部数据总线82531678OUT2GAECLKOUT1GAECLK345109OUTGAECLK2132019CSRDWA241VCGND0-7 图 23 8253
5、的内部组成原理图 图 24 8253 的外部引脚结构 可编程定时器/计数器 8253，有三个独立 16 位二进制减法计数器（或 4 位十进制计数器）最高频率可达 2MHZ。每个通道均可有各自的输入端（ clk） ，输出端（out） ，门控端（gate） 。8253 有 6 种工作方式，可以通过编程设置为六种工作方式。分别为：方式 0 ：计完最后一个数时中断方式 1： 可编程单拍脉冲方式 2：速率发生器方式 3：方波速率发生器方式 4：软件触发选通方式 5：硬件出发选通8253 的工作方式的选定和读写操作是通过写入器工作方式控制字来实现的，工作方式控制字的定义如下:D7 D6 D5 D4 D3
6、D2 D1 D0M2 0 0 0 0 1 1 0 二进制计数M1 0 0 1 1 0 0BCD1 Bcd 码计数M0 0 1 0 1 0方式 0 1 2 3 4 58253 的三个计数器及控制字操作各编程操作的地址，由最低两位地址线 A1，A0 选择，地址分配表见下表SC1 SC0 RL1 RL0 M2 M1 M0 BCDSC1 SC0 选计数器 RL1 RL0 操作类型0 0 计数器 0 0 0 计数器锁存0 1 计数器 1 0 1 只读/写低位字节1 0 计数器 2 1 0 只读/写高位字节1 1 非法 1 1先读写低位字节，再读写高位字节 4表 41 8253 通道及操作地址分配CS R
7、D WR A1 A0 操作 系统中地址分配0 0 1 0 0 读计数器 0 C0H0 0 1 0 1 读计数器 1 C1H0 0 1 1 0 读计数器 2 C2H0 0 1 1 无操作（禁止读）0 1 0 0 计数常数写入计数器 0 C0H0 0 0 0 计数常数写入计数器 1 C1H0 0 0 1 计数常数写入计数器 2 C2H0 0 0 1 写入方式控制字 C3H1 禁止（三态）0 0 0 不操作4频率输入通道由 74ls14 构成的频率输入通道把输入的信号整形成脉冲。四、实验步骤1连接实验板电源，检查 led 显示，把信号源接到实验板的测频输入 FX 端。28253 初始化（INIT82
8、53 ）8253 初始化包括写入工作方式控制字和写入计数初值。工作方式控制字包括选定六种工作方式之一、设定读（计数结果）写（初值）操作方式和设定 BCD 计数或二进制计数等等。根据本实验要求，8253 计数器 0 和计数器 2 可设置为工作方式 2，计数器 1 设置为工作方式 0。数制方面可以用 BCD 码也可以用二进制计数3计数结果的读取对 8253 计数器 2 的读数。8253 的 16 位计数器的计数结果要两次读出，高位和低位字节的读出方式由方式控制字重的 RL1、RL2 决定，有两种读出方式：直接读数和锁存读数由于 8253 是减法计数器，要得到实际计数值还要用初值减去读出的计数值。4
9、被测信号频率的计算由前述多周期同步测频原理，被测信号频率 fx（NX/N0）f0，需要通过计算获得。本实验板上 f0 的时钟频率是 2MHZ。5 计数器闸门的开启 计数器闸门由输出口 out3（地址 03H）的 D3 位控制，状态由低变高产生一个打入脉冲6 测频程序设计根据前面所述的测频原理，结合模块化程序设计要求，编写程序。7测频程序的调试写出源程序在 pc 机上调试通过。8 实验结果的记录改变 Fx 的值，记录十次测试结果。 5五、实验器材1EPP 接口电子综合实验平台一块。2函数发生器一台3直流稳压电源一台4示波器一台5pc 机一台六、预习要求1阅读有关 8253 芯片资料。2对照原理图，认真阅读有关实验原理，理解并消化实验电路板硬件电路。3读懂参演示程序七、报告要求1画出实验程序流程图，给出调试好的实验程序清单，并加以注释；2讨论实验结果，总结编程与调试的心得体会。八、思考题1 根据图 4-2，为什么 C/T1 要用方式 0？图中 C/T1 和 C/T0 级联，C/T1 是对 C/T0 的溢出计数，其目的是什么？若只用 C/T1（或 C/T0）对 2Hz 标准时钟计数以确定闸门时间 T，那么最大 T 为多少？ 65535(0FFFF) / 2,000,000 = 0.0327675(s)2写出你对本实验的体会，有何收获？
