8254定時/計數器應用實驗

1  實驗目的

1. 掌握8254的工作方式及應用程式設計。

2. 掌握8254典型應用電路的接法。

2  實驗裝置

PC機一臺，TD-PITE實驗裝置一套。

3  實驗內容

1. 計數應用實驗。編寫程式，應用8254的計數功能，使用單次脈衝模擬計數，使每當按動‘KK1＋’5次後，產生一次計數中斷，並在螢幕上顯示一個字元‘M’。

2. 定時應用實驗。編寫程式，應用8254的定時功能，產生一個1s的方波。

4  實驗原理

8254是Intel公司生產的可程式設計間隔定時器。是8253的改進型，比8253具有更優良的效能。8254具有以下基本功能：

（1）有3個獨立的16位計數器。

（2）每個計數器可按二進位制或十進位制（BCD）計數。

（3）每個計數器可程式設計工作於6種不同工作方式。

（4）8254每個計數器允許的最高計數頻率為10MHz（8253為2MHz）。

（5）8254有讀回命令（8253沒有），除了可以讀出當前計數單元的內容外，還可以讀出狀態暫存器的內容。

（6）計數脈衝可以是有規律的時鐘訊號，也可以是隨機訊號。計數初值公式為：

n=f_CLKi÷f_OUTi、其中f_CLKi是輸入時鐘脈衝的頻率，f_OUTi是輸出波形的頻率。

圖4.27是8254的內部結構框圖和引腳圖，它是由與CPU的介面、內部控制電路和三個計數器組成。8254的工作方式如下述：

（1）方式0：計數到0結束輸出正躍變訊號方式。

（2）方式1：硬體可重觸發單穩方式。

（3）方式2：頻率發生器方式。  

（4）方式3：方波發生器。

（5）方式4：軟體觸發選通方式。   

（6）方式5：硬體觸發選通方式。

圖4.27  8254的內部介面和引腳

8254的控制字有兩個：一個用來設定計數器的工作方式，稱為方式控制字；另一個用來設定讀回命令，稱為讀回控制字。這兩個控制字共用一個地址，由標識位來區分。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

表4.4  8254讀出控制字格式

表4.5  8254狀態字格式

8254實驗單元電路圖如下圖所示：

圖4.28  8254實驗電路原理圖

5  實驗步驟

1.  計數應用實驗

編寫程式，將8254的計數器0設定為方式3，計數值為十進位制數4，用單次脈衝KK1＋作為CLK0時鐘，OUT0連線MIR7，每當KK1＋按動5次後產生中斷請求，在螢幕上顯示字元“M”。

實驗步驟：

（1）實驗接線如圖4.29所示。

（2）編寫實驗程式，經編譯、連結無誤後裝入系統。

（3）執行程式，按動KK1＋產生單次脈衝，觀察實驗現象。

（4）改變計數值，驗證8254的計數功能。

圖4.29  8254計數應用實驗接線圖

實驗程式清單（A82541.ASM）

A8254    EQU  06C0H   ;8254計數器0埠地址
B8254    EQU  06C2H   ;8254計數器1埠地址
C8254    EQU  06C4H   ;8254計數器2埠地址
CON8254  EQU  06C6H   ;8254 控制暫存器埠地址

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		;取中斷入口地址
		MOV SI, 003CH				;中斷向量地址
		MOV [SI], AX				;填IRQ7的偏移向量
		MOV AX, CS				;段地址
		MOV SI, 003EH
		MOV [SI], AX				;填IRQ7的段地址向量
		CLI                         ；中斷遮蔽clear interrupt
		POP DS

		;初始化主片8259
		MOV AL, 11H				；0001 0001 級聯，邊沿觸發，要ICW4
		OUT 20H, AL				;ICW1
		MOV AL, 08H				；0000 1000 中斷型別號從8開始
		OUT 21H, AL				;ICW2
		MOV AL, 04H				；0000 0100 
		OUT 21H, AL				;ICW3
		MOV AL, 01H				；0000 0001 非緩衝方式，8086/8088配置
		OUT 21H, AL				;ICW4
		MOV AL, 6FH				;OCW1 0110 1111 IR7,IR4引腳的中斷開放
		OUT 21H, AL

		;8254
		MOV DX, CON8254
		MOV AL, 10H				;0001 0000計數器0，方式0
		OUT DX, AL
		MOV DX, A8254
		MOV AL, 04H
		OUT DX, AL
		STI                         ；開中斷

AA1:		JMP AA1					；無限迴圈

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				;中斷結束命令
		IRET
CODE		ENDS
		END  START

2.  定時應用實驗

編寫程式，將8254的計數器0和計數器1都設定為方式3，用訊號源1MHz作為CLK0時鐘，OUT0為波形輸出1ms方波，再通過CLK1輸入，OUT1輸出1s方波。

實驗步驟：

（1）接線圖如圖4.30所示。

（2）根據實驗內容，編寫實驗程式，經編譯、連結無誤後裝入系統。

（3）單擊按鈕，執行實驗程式，8254的OUT1會輸出1s的方波。

（4）用示波器觀察波形的方法：單擊虛擬儀器選單中的按鈕或直接單擊工具欄的按鈕，在新彈出的示波器介面上單擊按鈕執行示波器，就可以觀測出OUT1輸出的波形。

實驗程式清單（A82542.ASM）

A8254    EQU  06C0H   ;8254計數器0埠地址
B8254    EQU  06C2H   ;8254計數器1埠地址
C8254    EQU  06C4H   ;8254計數器2埠地址
CON8254  EQU  06C6H   ;8254 控制暫存器埠地址

SSTACK	SEGMENT STACK
		DW 32 DUP(?)
SSTACK	ENDS
CODE		SEGMENT
		ASSUME CS:CODE
START:	MOV DX, CON8254			;8254
		MOV AL, 36H				;0011 0110計數器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計數器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

  圖4.30  8254定時應用實驗接線圖

附表  輸入/輸出介面編址

附表  INT 10H 使用說明

附表 INT 21H使用說明