微机原理课程设计—— 定时器系统

《微机原理与接口技术》资料标签2014----2015 年第一学期专业：机械设计制造及其自动化班级：2012级5班课程设计任务书 2014年 秋 季学期学生姓名 学 号2012030526 专业方向 机械设计 班 级5 题目名称定时器系统题目介绍定时器系统设计是基于8253芯片和8086处理器的课程设计一、课程设计总结报告要求1．进一步熟悉8086芯片的知识。

2．学习和掌握扩展接口8255、8253芯片的结构及编程方法。

3．培养学生独立分析的解决的工作能力及实际工程设计的基本技能。

二、设计进度指导教师签字:第15周 周二初步设计阶段（查文献） 对原始资料进行分析 周三 拟定初步方案 周四硬件电路图设计，软件程序设计 周五硬件图与软件程序联机调试并验证 第16周 周一 撰写设计报告 周二 提交设计报告目录一、概述 (1)二、报告内容 (1)2.1 课设题目 (1)2.2 课设目的、内容 (1)2.3设计思路及原因 (2)1)8253的功能： (2)2)8253的引线： (2)3)8253 内部结构： (3)4)8253初始化的要求： (6)2.4 电路设计及功能说明，硬件电路图（包括接口芯片简介） (7)2.5 软件部分的程序流程图 (7)2.6 汇编源程序清单，对关键的语句要给出简洁的注释.. 8三、设计总结及体会 (10)四、参考书目 (11)一、概述微机原理和接口技术是一门实践性强的学科，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。

在进行课程设计的过程中，可以让学生体验分析问题、提出解决方案、通过编程等手段实现解决方案、不断调试最终达到设计要求的全过程，从而帮助学生系统地掌握微机原理的接口技术的相关知识，达到将知识融会贯通的目的。

主要特点：微结微机原理和接口技术教材的重点内容编写，涵盖课程的主要知识点，具有通用性，适合开设计课程的不同学校采用。

对课程设计的原理有比较详细的描述，课程设计的步骤循序渐进，便于学生独立完成课程设计。

实例丰富，既有小型的适合一个学生独立完成的项目，也有比较大型的适合团队完成的项目，不仅可以培养学生的动手能力，也有助于培养学生的团队意识。

对于抽象的概念和工作原理，老师要精心设计课堂教学，使晦涩难懂的知识变得浅显易懂课堂教学是使学生获得知识最有效最快捷的方式。

在教学过程中，真正做到“以学生为本”，提高课堂效率，我的体会是精心的进行合理、有效的课堂教学设计。

合理、有效的课堂教学设计可以在最短的时间得到最好的教学效果。

比如，本课程的教学安排中，先讲cpu内部寄存器后讲存储器分段，讲cpu 内部寄存器时就要涉及到存储器分段，这样一来知识点前后交叉多，学生听不明白，老师也会觉得讲不清楚。

换种思路，重新调整一下次序，先介绍存储器分段，讲清楚四种段、段地址和偏移地址以及物理地址的形成，再介绍cpu内部寄存器，4个段寄存器分别存放4个段的段地址，地址指针寄存器和指令指针寄存器用来存放偏移地址，这样讲符合学生接受知识的规律，用时较少而且教学效果好。

二、报告内容2.1 课设题目：利用8253芯片设计定时器2.2 课设目的、内容：①进一步熟悉8086芯片的知识。

②学习和掌握扩展接口8255、8253芯片的结构及编程方法。

③培养学生独立分析的解决的工作能力及实际工程设计的基本技能。

④培养和锻炼在学习完本门课后综合应用所学理论知识，解决实际工程设计和应用问题的能力。

⑤通过课程设计，要求熟悉和掌握微机系统的软件、硬件设计的方法、设计步骤，得到微机开发应用方面的初步训练。

⑥同时并了解综合问题的程序设计掌握实时处理程序的编制和调试方法，掌握一般的设计步骤和流程，使我们以后搞设计时逻辑更加清晰。

2.3设计思路及原因：I ntel 系列的 8253 是常用的可编程定时/计数器，它通过编程来控制电路的定时值及定时的范围，功能强，使用灵活。

在计算机系统中，定时中断、定时检测、定时扫描等等都是用可编程定时器来完成定时控制的。

1)8253的功能：1.延时终端；2.可编程频率发生器；3.事件计数器；4.倍频器；5.实时时钟；6.数字单稳；7.复杂的电机控制器；2)8253的引线：CLK：输入时钟周期不能小于380ns.GATE：门控信号输入引脚，这是控制计数器工作的一个外部信号。

当GATE引脚为低（无效）时，通常都是禁止计数器工作；只有当GATE为高时，才允许计数器工作。

OUT：输出引脚。

当计数到“0”时，OUT引线上必然有输出，输出信号的波形取决于工作方式。

8253的编程：微处理器写入方式控制字，设定工作方式；微处理器写入预置寄存器，设定计数初值。

3)8253 内部结构：图 1 8253 内部结构图Intel 8253—PIT，即可编程间隔计数器有 3 个独立的 16 位计数器每个计数器都可以按照二进制或者 BCD 码进行计数，计数速率可达 2MHz，每个计数器有 6 种工作方式，可编程设置和改变。

Intel8253 可以广泛应用在方波发生器、分频器、实时时钟、事件计数等方面。

8253 内部有三个计数器，分别成为计数器 0、计数器 1 和计数器 2，他们的机构完全相同。

每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。

每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端 CLK，一个为门控信号输入端 GATE，另一个为输出端 OUT。

每个计数还有一个 16 位的计数初值寄存器CR、一个计器内部有一个 8 位的控制寄存器，数执行部件 CE 和一个输出锁存器 OL。

执行部件实际上是一个 16 位的减法计数器，它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。

输出锁存器的值是通过程序设置的。

输出锁存器 OL 用来锁存计数执行部件 CE 的内容，从而使 CPU 可以对此进行读操作。

顺便提一下，CR、CE 和 OL 都是 1 6 位寄存器，但是也可以作 8 位寄存器来用。

SC1，SC——计数通道选择位。

由于8253内部3个计数通道各有一个8位的控制字寄存器，而这三个控制字寄存器共享同一个控制端口地址，所以控制字中设置SC1，SC这两位来确定CPU当前发出的控制字是写入哪个计数通道的控制字寄存器中。

具体选择如图.RL1，RL——读/写操作方式位。

这两位用来确定对选中的计数通道进行读/写操作方式。

当CPU对8253进行16位读/写操作时，可以只读/写高8位或只读/写低8位，也可以读/写16位。

读/写16位时，先读/写低8位，后读/写高8 位，具体是哪种操作方式由RL1，RL这两位的编码确定。

由于8253的数据线只有（D7～D），一次只能传送8位数据，故传送16位数据时，要分两次进行。

M 2，M1，M——工作方式择位。

8253的每个计数通道有6种不同的工作方式，即方式0到方式5，M2M1M这三类就是用来选择具体的工作方式，具体选择如图。

BCD——计数方式选择位。

8253的每个计数通道有两种计数方式按二进制计数或按十进制（BCD码）计数。

BCD位用来具体确定采用哪种计数方式。

例：若选择计数器1，工作在方式3，计数初值为588H（2个字节）采用二进制计数，则其控制字为：01110110=76H，设控制口地址为043H，则将该控制字写入控制字寄存器的指令如下：MOVAL076HOUT 043H，AL8253有以下几种工作方式：方式0：计数结束则中断方式1：单脉冲发生器即可编程单脉冲发生器方式2：速率波发生器方式3：方波发生器方式4：软件触发方式计数方式5：硬件触发方式计数方式0：计数结束中断，GATE保持高电平，输出NxT的低电平，后变为高电平并保持不变。

计数中如果GATE突然变成低电平，然后变回高电平，则延长低电平输出时间，延长时间为GATE变为低电平的时间。

方式1：可编程单个触发信号。

与方式0一样，只是GATE是上升沿触发。

计数期间如果GATE变为低电平再变高电平，则重新开始计数。

方式2：速率发生器。

GATE保持高电平。

输出（N-1)xT的高电平，之后输出一个T的低电平。

方式3：方波发生器。

如果N为偶数，输出占空比50%，周期NxT的方波，如果N为计数，输出的方波中高电平为（N+1)/2xT，低电平为(N-1)/2xT。

方式4：软件触发选通。

如同方式2，只是只计数一个周期，即输出(N-1)xT的高电平和1xT的低电平之后保持高电平不变。

方式5：硬件触发选通。

如同方式4，GATE改为上升沿触发。

CLK输入的是你想要处理的信号，8253一般用作分频，即把你想处理的信号频率降低，CLK输入的信号的周期T影响输出信号的周期。

如上述。

GATE信号用于触发计数器工作。

软件触发类可以设置GATE恒为高电平。

硬件触发时可以将GATE接在别的信号上，当该控制信号发出一个上升沿，则开始计数。

8253用作计数器时，一般工作在方式0!使用8253，要先通过程序对其进行初始化。

在初始化时主要掌握以下三点：(1)对各个计数器分别进行初始化，顺序无要求。

(2)对某个计数器进行初始化：先写控制字，再送计数初值；如送16位初值，则需先送低8位，再送高8位。

(3)预置的初值需经过一个输入脉冲(CLK)的上升沿和下降沿之后才可装入计数器(此前读计数器，并非所设置的值)。

8253的初始化编程:8253的初始化编程内容：一是首先向控制寄存器写入控制字，以选定计数通道（三个中之一），规定该计数的工作方式和计数方式以及计数初值的长度和装入顺序（初值写入方式）；二是向已选定的计数器按控制字的要求写入计数初值。

4)8253初始化的要求：（1）对每个计数器，控制字必须写在计数值之前。

这是因为计数器的读/写格式由它的控制字决定。

（2）计数值必须按控制字所规定的格式写入。

若控制字规定只写8位，只需写入一次（8位）计数值即可（规定写低8位则高8位自动置0，规定写高8位则低8位自动置0）；规定写16位时必须写两次，先写低8位，后写高8位。

当初值为0时，也要分两写入，因在二进制计数时，“0”表示65336，在BCD码计数时“0”表示10000=104。

（3）对所有方式计数器都可以在计数过程中或计数结束后改变计数值，重写计数值也必须遵守控制字所规定的格式，并且不会改变当前计数器的工作方式。

（4）计数值不能直接写到减1计数器中，而只能写入计数值寄存器中，并由写操作之后的下一个CLK 脉冲将计数值寄存器的内容装入减1计数器开始计数。

（5）初始化编程必须明确各个计数器的控制字和计数值不是写到同一个地址单元。

各个计数器的控制字各自独立确定，但它们都写入同一个端口地址（控制字寄存器）中，各个计数器的计数值则根据需要独立确定并写入各自 计数器的相应寄存器中。