8253的脉冲计数器分频器设计

湖南科技大学

微机原理与接口技术课程设计8253的脉冲计数器/分频器设计

学院潇湘学院

班级通信一班

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引言

在计算机系统中往往需要一些时钟，以便实现定时控制或延迟控制。如定时扫描，定时中断，定时检测，定时刷新，系统日历时钟以及喇叭发生的声源等。对外部事件进行记录，也是各种微机应用所常用的，因此往往需要一些计数器。而定时功能通常是通过记数来实现的，当计数器的输入脉冲为固定频率的信号时，计数器就有了定时功能，因此一般定时器和计数器融为一体。8253脉冲计数器/分频器就具有这样的功能。

微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，不但要求有较高的理论水平，而且还要求有实际的动手能力，其中很多的原量、规则、现象等仅仅靠学习教科书是无法完全掌握的，必须通过实践才能比较直观和深刻的理解。本课程设计任务和目的是：帮助学生巩固和加深理解所学的理论知识，训练学生的实验技能，使其树立工程观点和严谨的科学作风，初步具有运用理论知识分析问题、解决问题的能力。培养学生运用所学的理论解决实际问题的能力，使学生初步掌握分析简单电路，调试简单汇编程序以及撰写实验报告的能力。

1、基本目的

在计算机应用系统中，常常需要实时时钟，有时也需要对外部事件进行计数，而可编程计数器的计数范围可由软件来设定改变，不占用CPU大量时间，所以使用方便，且功能较强。本次课程设计所选题目为基于8253的脉冲计数器/分频器设计，设计的基本目的是：（1）设计一个能对2MHZ 以下的脉冲信号进行分频的器件。

（2）分频系数由试验箱中的K1~K8逻辑开关控制输入

（3）由LED数码管显示分频系数，为简便设计本次设计只使用四个数码管，即分频系数最大值为9999（十进制）

2.工作原理

实现定时的方法可分为软件定时和硬件定时两种。软件定时就是让机器执行一个程序段，这个程序段本身并没有具体的执行目的，但由于执行每一条指令都需要一定的时间，则执行一个已定的程序段就需要一个固定的时间。软件定时的优点是不需要增加硬件设备，且定时时间改变灵活，只要改变子程序的执行时间即可。

硬件定时又分为不可编程硬件定时和可编程硬件定时。对不可编程的硬件定时方法，可采用如定时器555外接定时部件构成。这种定时的优点是电路一般比较简单，定时期间不占用CPU资源。可编程的计数器是为了方便计算机系统的设计和应用而研制的，很容易和系统

总线连接。

8253的记数初值是决定记数次序的，根据输出信号的不同，计算方法可分为两种情况。

当输出信号为连续的周期波时：假设计数器输入信号CLK的频率为F（CLK），要求OUT端输出信号的频率为F（OUT），则记数初值N 的计算公式为：

N=F（CLK）/F（OUT）

当计数器工作在一次性有效的定时方式时：如希望的定时时间为T，则记数初值N的计算公式为： N=F（CLK）*T

3.实验内容

8253A的A0、A1接系统地址总线A0、A1，故8253A 有四个端口地址，。8253A的片选地址为48H~ 4FH。因此，本实验仪中的8253A 四个端口地址为48H、49H、4AH、4BH，分别对应通道0、通道1、通道2和控制字。采用8253A通道0，工作在方式3(方波发生器方式)，输入时钟CLK0 为1MHZ，输出OUTO 要求为1KHZ的方波，并要求用接在GATE0引脚上的导线是接地("0"电平)或甩空("1"电平)来观察GATE对计数器的控制作用，用示波器观察输出波形。当我们改变记数初值是再观察波形的变化。

(1)8253功能介绍

8253是可编程的计数器/定时器,其内部有

三个独立的16位计数器/定时器通道,每个

计数器通道均可按6种不同的方式工作,并

且都可以按二进制或十进制计数。其CLK0～

CLK2是计数器0～2的时钟脉冲输入端,

GATE0～GATE2是门控脉冲输入端, OUT0～

OUT2是输出端及内部结构

见左图。

A1 A0:用来选择计数器和控制寄存器

D0-D7:三态数据线，和数据总线相连

GATE0 1 2:门控输入端，对应相同号计数

CS：片选端，低电平有效

WR：写信号输入端，低电平有效

RD：读信号输入端，低电平有效

CLK0 1 2：各计数器时钟信号输入端

OUT0 1 2：相应计数器输入端

（2）8253的工作方式

方式0:又称计数结束产生中断工作方式。当程序将工作方式控制字写入控制字寄存器时,计数器的输出端OUT 立即变为低电平。在计数初值写入该计数器后,输出仍将保持为低电平。当门控信号GATE 为高电平时,计数器对输入端CLK的输入脉冲开始作减一计数,当计数器从初值减为0 时,输出端OUT由低电平变为高电平,该输出信号可作为向CPU 发出的中断请求信号。

方式1 :又称可编程单稳态工作方式。功能是在GATE 信号的上升沿作用下,输出端OUT 产生一个负脉冲信号,负脉冲的宽度可由定时器的计数初值和时钟频率编程确定。

方式2:又称频率发生器工作方式。当程序将工作方式控制字写入控制字寄存器时,计数器的输出端OUT立即变为高电平。在写入计数初值后,计数器对输入时钟CLK计数。在计数过程中OUT 保持不变,直到计数器从初值减为1 时,输出OUT 将变低,再经过一个CLK周期,OUT 恢复为高电平,并按已设定的计数初值重新开始计数。在需要产生某个脉冲信号或将某一个较高频率的脉冲信号分频为较低频率时,可使用8253 的方式2。

方式3 :又称方波发生器工作方式。方式3 的工作类似于方式2 ,不同之处是方式3 的输出OUT是方波。

方式4:又称软件触发选通工作方式。其功能是在输出OUT 端隔一定时间产生一价目负脉冲。与方式0 不同的是,输出脉冲的宽度是固定的,但产生负脉冲所相隔时间是可编程的。

方式5: 又称硬件触发选通工作方式。方式5的工作类似于方式4 ,