8254定时/计数器应用实验
1 实验目的
1. 掌握8254的工作方式及应用编程。
2. 掌握8254典型应用电路的接法。
2 实验设备
PC机一台，TD-PITE实验装置一套。
3 实验内容
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，使每当按动‘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。
4 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3个独立的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=fCLKi÷fOUTi、其中fCLKi是输入时钟脉冲的频率，fOUTi是输出波形的频率。
图4.27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4.27 8254的内部接口和引脚
8254的控制字有两个：一个用来设置计数器的工作方式，称为方式控制字；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，由标识位来区分。控制字格式如表4.3—4.5所示。
表4.3 8254的方式控制字格式
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
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0 01－计数器1 10－计数器2 11－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0 001－方式1 010－方式2 011－方式3 100－方式4 101－方式5 |
0－二进制数 1－十进制数 |
||||
表4.4 8254读出控制字格式
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
1 |
1 |
0－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4.5 8254状态字格式
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
D0 |
OUT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 0－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4.28 8254实验电路原理图
5 实验步骤
1. 计数应用实验
编写程序，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次后产生中断请求，在屏幕上显示字符“M”。
实验步骤：
（1）实验接线如图4.29所示。
（2）编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。
（3）运行程序，按动KK1＋产生单次脉冲，观察实验现象。
（4）改变计数值，验证8254的计数功能。
图4.29 8254计数应用实验接线图
实验程序清单（A82541.ASM）
A8254 EQU 06C0H ;8254计数器0端口地址
B8254 EQU 06C2H ;8254计数器1端口地址
C8254 EQU 06C4H ;8254计数器2端口地址
CON8254 EQU 06C6H ;8254 控制寄存器端口地址
SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE, SS:SSTACK
START: PUSH DS
MOV AX, 0000H
MOV DS, AX
MOV AX, OFFSET IRQ7 ;取中断入口地址
MOV SI, 003CH ;中断矢量地址
MOV [SI], AX ;填IRQ7的偏移矢量
MOV AX, CS ;段地址
MOV SI, 003EH
MOV [SI], AX ;填IRQ7的段地址矢量
CLI ；中断屏蔽clear interrupt
POP DS
;初始化主片8259
MOV AL, 11H ；0001 0001 级联，边沿触发，要ICW4
OUT 20H, AL ;ICW1
MOV AL, 08H ；0000 1000 中断类型号从8开始
OUT 21H, AL ;ICW2
MOV AL, 04H ；0000 0100
OUT 21H, AL ;ICW3
MOV AL, 01H ；0000 0001 非缓冲方式，8086/8088配置
OUT 21H, AL ;ICW4
MOV AL, 6FH ;OCW1 0110 1111 IR7,IR4引脚的中断开放
OUT 21H, AL
;8254
MOV DX, CON8254
MOV AL, 10H ;0001 0000计数器0，方式0
OUT DX, AL
MOV DX, A8254
MOV AL, 04H
OUT DX, AL
STI ；开中断
AA1: JMP AA1 ；无限循环
IRQ7: MOV DX, A8254
MOV AL, 04H ;0000 0100
OUT DX, AL
MOV AH, 02H ;M 4DH
MOV DL, 4DH
INT 21H
MOV AH, 02H
MOV DL, 20H
INT 21H
MOV AL, 20H
OUT 20H, AL ;中断结束命令
IRET
CODE ENDS
END START2. 定时应用实验
编写程序，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。
实验步骤：
（1）接线图如图4.30所示。
（2）根据实验内容，编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。
（3）单击按钮，运行实验程序，8254的OUT1会输出1s的方波。
（4）用示波器观察波形的方法：单击虚拟仪器菜单中的按钮或直接单击工具栏的按钮，在新弹出的示波器界面上单击按钮运行示波器，就可以观测出OUT1输出的波形。
实验程序清单（A82542.ASM）
A8254 EQU 06C0H ;8254计数器0端口地址
B8254 EQU 06C2H ;8254计数器1端口地址
C8254 EQU 06C4H ;8254计数器2端口地址
CON8254 EQU 06C6H ;8254 控制寄存器端口地址
SSTACK SEGMENT STACK
DW 32 DUP(?)
SSTACK ENDS
CODE SEGMENT
ASSUME CS:CODE
START: MOV DX, CON8254 ;8254
MOV AL, 36H ;0011 0110计数器0，方式3
OUT DX, AL
MOV DX, A8254
MOV AL, 0E8H ；03E8H --> 1000
OUT DX, AL
MOV AL, 03H
OUT DX, AL
MOV DX, CON8254 ;8254
MOV AL, 76H ;0111 0110计数器1，方式3
OUT DX, AL
MOV DX, B8254
MOV AL, 0E8H ；03E8H --> 1000
OUT DX, AL
MOV AL, 03H
OUT DX, AL
AA1: JMP AA1
CODE ENDS
END START
图4.30 8254定时应用实验接线图
附表 输入/输出接口编址
|
信号线 |
编址空间 |
主片8259 |
|
20H、21H |
从片8259 |
|
A0H、A1H |
扩展I/O接口 |
IOY0 |
0600H～063FH |
IOY1 |
0640H～067FH |
|
IOY2 |
0680H～06BFH |
|
IOY3 |
06C0H～06FFH |
附表 INT 10H 使用说明
入口：AH=01H，AL=数据 功能：写AL中的数据到屏上 |
入口：AH=06H，DS：BX=字串首址，且字串尾用00H填充 功能：显示一字串，直到遇到00H为止 |
附表 INT 21H使用说明
入口：AH＝00H或AH＝4CH 功能：程序终止 |
入口：AH＝01H 功能：读键盘输入到AL中并回显 |
入口：AH＝02H，DL=数据 功能：写DL中的数据到显示屏 |
入口：AH＝08H 功能：读键盘输入到AL中无回显 |
入口：AH＝09H，DS:DX=字符串首地址，字符串以 '$' 结束 功能：显示字符串，直到遇到 '$' 为止 |
入口：AH＝0AH，DS:DX=缓冲区首地址，(DS:DX)=缓冲区最大字符数， (DS:DX+1)=实际输入字符数，(DS:DX+2)=输入字符串起始地址 功能：读键盘输入的字符串到DS:DX指定缓冲区中并以回车结束 |