实 验 报 告实验名称 可编程定时器计数器（8253） 姓 名 学 号 班 级 教 师 日 期 13一、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，读/写格式设置为01，写入时只写入计数器初值低8位，高8位置0，采用二进制格式计数。计数器初值为N（N=0FH），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TPC-USB平台上有一块8253定时/计数器芯片，PC可以通过8253芯片进行计数和定时。（1）8253定时/计数器芯片的内部结构：8253定时/计数器芯片的内部结构如图1所示。图1 8253内部结构数据总线缓冲器：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。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。控制字寄存器：接收CPU发来的控制字（只写）。控制字用来选择计数器并确定计数器的工作方式、读写格式（高低8位或16位）和计数格式（二进制或BCD格式）。计数器 02：3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，如图2所示。计数工作之前，首先要向计数器装入计数初值。这个初值存放在初值寄存器中，此后该值被送入减1计数器。当允许计数条件满足时，在时钟脉冲CLK的作用下，开始进行计数减1，计数直至计数值减为0时，OUT 端输出结束信号，输出信号的波形由工作方式决定。由于计数单元的计数值随时在变化，如果需要获得计数过程中的计数值，不能直接从减1计数单元中读出，必须先将当前值锁存后，再从输出锁存器中读出。图2 8253计数器内部结构（2）8253工作方式8253/8254 的每个计数器有6种工作方式：方式0计数期间低电平输出（GATE高电平时计数）；方式1计数期间低电平输出（GATE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。本次实验的工作方式是方式2、方式3.1） 方式2周期性输出负脉冲：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3所示。图3 方式2特点1工作时序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4所示。图4 方式2特点2工作时序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5所示。图5 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6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。图6 方式3计数初值为偶数的工作时序 （3）8253的编程首先向8253写入控制字，对所选的计数器的工作方式和计数格式进行设置；然后向8253写入计数初值。每个计数器在写完控制字和计数器初值之后，才能根据门控信号情况确定是否开始减1操作。2.2 硬件连线计数器方式2实验连接图如图7所示，计数器方式3实验连接图如图8所示。图7 TPC-USB平台计数器方式2实验连接图图8 TPC-USB平台计数器方式3实验连接图三、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。3.2 实验步骤(1) 按图7连接好实验电路；(2) 根据图9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8连接好实验电路；(5) 根据图10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9 TPC-USB平台计数器方式2实验流程图图10 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 SEGMENT ASSUME CS:CODESTART: MOV AL,14H ;方式控制字00010100；计数器0，读低8位 MOV DX,283H ;控制口 OUT DX,AL MOV AL,14H ;计数器初值20 MOV DX,280H ;计数器0地址 OUT DX,ALLL: MOV DX,280H ;读计数器初值 IN AL,DX MOV AH,0 ;计数器清零 MOV DX,0 MOV CX,10 ;除以10 DIV CX ;AX/CX,商在AL，余数在DX ADD AL,30H PUSH DX MOV DL,AL ;显示十位 MOV AH,2 INT 21H POP DX ;显示个位 ADD DL,30H MOV AH,02H INT 21H MOV DL,0AH ;回车换行 MOV AH,02H INT 21H MOV DL,0DH MOV AH,02H INT 21H MOV AH,6 ;判断是否有键按下 MOV DL,0FFH INT 21H JZ LL MOV AH, 4CH INT 21HCODE ENDSEND START（2）计数器方式3实验：CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE START:MOV DX,283H ;把控制寄存器地址放在DX寄存器中 MOV AL,36H ;设置控制字00110110（计数器0，方式3， OUT DX,AL ; 写两个字节，二进制计数） MOV AX,1000H ;送初值 MOV DX,280H ;把计数器0地址放在DX寄存器中 OUT DX,AL MOV AL,AH ;将AX的高8位存入AL寄存器中 OUT DX,AL MOV DX,283H MOV AL,76H ;设置控制字01110110（计数器1，方式3， OUT DX,AL ; 写两个字节，二进制计数） MOV AX,1000H ;送初值 MOV DX,281H OUT DX,AL ;将AX的低8位送入DX端口 MOV AL,AH OUT DX,AL MOV AH,4CH INT 21H CODE ENDS END START 4.2 执行结果（1）计数器方式2实验：连接好的实验电路图，如图11所示：图11 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11所示。图12、13、14 屏幕计数从20到1再从20计数截图（2）计数器方式3实验：连接好的实验电路图，如图15所示：图15 实验电路连接实物图运行程序，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。亮状态如图15所示，灭状态如图16所示。图16 TPC-USB平台LED灯灭状态五、程序调试说明和实验感想5.1 调试说明代码编译通过后，运行时屏幕上显示的不是计数初值20，而是其他字符，是因为计数初值未送到计数器，所以计数器的初值是一个随机的数，改正代码，计数初值就是20，从20就开始计数，并周期性输出负脉冲。5.2 实验感想与收获通过实验了解可编程定时/计数器芯片的硬件连接方法、内部结构、工作原理和工作方式，也熟悉了8253芯片的初始化编程，通过这次实