微机原理习题答案9章.doc

第9章 定时/计数器8253应用设计
1. 下列地址哪些能够分配给8253/8254的计数器0？为什么？（23H、54H、97H、51H、FCH、59H）
解：因为已经约定采用A2,A1作为8253的内部地址线，而且计数器0的地址为00，所以在题中所给的地址中只有51H,59H的A2和A1同时为0，即：A2A1=00.

2. 如果计数器0设定为方式0，GATE0＝1，CLK0＝1MHz，时常数为N＝1000，请画出OUT0的波形。如果计数器1设定为方式1，其它参数与计数器0相同，画出OUT1的波形。
3. 编程实现：将8253计数器0设置成方式4，并置时常数10000，然后处于等待状态，直到CE的内容≤1000后再向下执行。
解：
MOV DX,COUNTD ;写入计数器0的方式控制字
MOV AL,00111000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA ;设置计数器0的常数
MOV AX,10000
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
OUT DX,AL
L1: MOV DX,COUNTD ;写入计数器0的方式控制字
MOV AL,0H
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA ；读入CE
IN AL,DX
MOV AH,AL
IN AL,DX
XCHG AL,AH
CMP AX,1000 ；判别CE当前大小
JA L1

4. 利用8253可以实现确定时间的延迟，编程实现延时10秒的程序段（设可以使用的基准时钟为1MHz）。
解：本题使用计数器0和计数器1，并且计数器0的输出OUT0作为计数器1的时钟输入CLK1.
程序如下：
MOV DX,COUNTD ;写计数器0方式控制字
MOV AL,00110100B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
MOV AX,10000 ;写计数器0时常数，分频得到100Hz时钟频率
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTD ；写计数器1方式控制字
MOV AL,01110000B
OUT DX,AL
MOV DX，COUNTB
MOV AX,999 ；分频得到0.1Hz时钟频率。（在方式0下，时常数为N时，
；OUT输出的低电平宽度为N+1).
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
OUT DX,AL
L1 ；延时
MOV DX,COUNTD ; 当前CE的内容锁存到OL
MOV AL,01000000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTB
IN AL,DX
MOV AH,AL
IN AL,DX
XCHG AL,AH
CMP AX,999
JNA L1 ；延时结束，则继续执行，否则，跳到L1,继续延时
….

5. 比较8254方式0与方式4、方式1与方式5的区别？
方式0与方式4
方式0 OUT端计数过程中为低,计数值减为0时,输出变高
方式4 OUT端计数过程中为高，计数值减为0时输出宽度为1个CLK的负脉冲

方式1与方式5
方式1 OUT端输出宽度为n个CLK的低电平，计数值减为0时，输出为高
方式5 OUT端计数过程中为高，计数值减为0时输出宽度为1个CLK的负脉冲

6. 在8088最小系统中，8253的端口地址为284H～287H。系统提供的时钟为1MHz，要求在OUT0输出周期为20微秒的方波，在OUT1输出周期为200微秒，其中每周期为负的时间是180微秒的信号。请编写8253的初始化程序。
解：
OUT0输出为20微妙方波，可用方式三直接产生，OUT1输出波形与书中例9.2类似，可用其中思想产生此信号。如果允许增加外部器件，也可在例9.1的基础上，将OUT端信号通过与非门取反，这样即可产生题目要求信号。本例利用例9.1思想解答

MOV DX,287H ;写计数器0控制方式字
MOV AL,00010110B
OUT DX,AL
MOV DX,284H ；写计数器0时常数
MOV AL,20
OUR DX,AL
MOV DX,287 ；写计数器2控制方式字
MOV AL,10010110B
OUT DX,AL
MOV DX,286H ；写计数器2时常数
MOV AL,200
OUT DX,AL
MOV DX,287H
MOV AL,01010010B ；写计数器1控制方式字
OUT DX,AL
MOV DX,285H
MOV AL,9 ；写计数器1时常数
OUT DX,AL

7. 通过8253计数器0的方式0产生中断请求信号，现需要延迟产生中断的时刻，可采用：
A） 在OUT0变高之前重置初值；
B） 在OUT0变高之前在GATE0端加一负脉冲信号；
C） 降低加在CLK0端的信号频率；
D） 以上全是。
解：D
A:方式0下，在OUT0变高之前重置初值，将在下一个CLK的下降沿使时常数从CR读入CE并重新计数。
B:在OUT0变高之前在GATE0端加一负脉冲信号可以延时一个时钟周期，达到延时的目的。

C:降低加在CLK0端的信号频率，可以增大时钟周期，达到延长OUT0端低电平的时间。
（注：A中，如果重置的初值为1，则不会达到延时的效果）

8. 已知8254计数器0的端口地址为40H，控制字寄存器的端口地址为43H，计数时钟频率为2MHz，利用这一通道设计当计数到0时发出中断请求信号，其程序段如下，则中断请求信号的周期是 32.7675 ms。
MOV AL,00110010B
OUT 43H, AL
MOV AL, 0FFH
OUT 40H, AL
OUT 40H, AL
9. 若8254芯片可使用的8086端口地址为D0D0H～D0DFH，试画出系统设计连接图。设加到8254上的时钟信号为2MHz，
（1）利用计数器0～2分别产生下列三种信号：
① 周期为10us的对称方波
② 每1s产生一个负脉冲
③ 10s后产生一个负脉冲
每种情况下，说明8254如何连接并编写包括初始化在内的程序段。
（2） 希望利用8086通过一专用接口控制8253的GATE端，当CPU使GATE有效开始，20us后在计数器0的OUT端产生一个正脉冲，试设计完成此要求的硬件和软件。
解：
(1) 选用D0D0H~D0DFH中的偶地址DODO,DOD2,DOD4,DOD6为基本地址作为8254的端口地址，设8086工作在最小方式下。8254端口地址译码电路如下图：

 计数器0输入端加2MHz的时钟信号，GATE0加+5V电压，输出OUT0信号为周期为10µs的对称方波。
初始化代码：
MOV DX,0D0D6H ;写计数器0工作方式
MOV AL,00010110B
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D0H ；写计数器0时常数
MOV AL,20
OUT DX,AL
‚CLK0加2MHz的始终信号，GATE0,GATE1加+5V电压，OUT0输出加到CLK1做时钟信号，OUT1输出为每1s产生一个负脉冲。
初始代码：
MOV DX,0D0D6H ；写计数器0的工作方式
MOV AL,00010110B
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D0H ；写计数器0的时常数
MOV AL,100
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D6H ；写计数器1的工作方式
MOV AL,01110100B
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D2H ；写计数器1的时常数
MOV AX,20000
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
OUT DX,AL
ƒCLK0加2MHz的始终信号，GATE0,GATE1加+5V电压，OUT0输出加到CLK2做时钟信号，OUT2输出为10s后产生一个负脉冲。
初始代码：
MOV DX,0D0D6H ；写计数器0的工作方式
MOV AL,00110110B
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D0H ；写计数器0的时常数
MOV AX,1000
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D6H ；写计数器2的工作方式
MOV AL,10111000B
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D4H ；写计数器2的时常数
MOV AX,20000
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
OUT DX,AL
1) 选用地址D0D0,DOD2,DOD4,DOD6为8253的端口地址，D0D8为GATE端口地址，该端口采用74LS373，8253用方式4，在OUT输出端加非门实现脉冲功能。接口电路如图：

初始代码为：
MOV DX,0D0D8H ;GATE初始化
MOV AL,0
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D6H ;写计数器0工作方式
MOV AL,00011000B
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D0H ;写计数器0时常数
MOV AL,40
OUT DX,AL
MOV DX,0D0D8H
MOV AL,1
OUT DX,AL ;使GATE变高有效

10. 若加到8254上的时钟频率为0.5MHz，则一个计数器的最长定时时间是多少?若要求10分钟产生一次定时中断, 试提出解决方案。
解：一个计数器的最长定时时间应该是置入时常数0时，此时定时时间为：
65536/0.5*10^6s=131ms
采用方式0即：计数达到终值时中断来10分钟产生一次定时中断，此时时常数CR为：10*60*0.5*10^6=3*10^9.
由于一个计数器最多分频65536，所以至少得使用2个计数器。我们采用计数器0和计数器1.计数器0的时常数CR0为60000，计数器1的时常数CR1为50000.
连接方式为：把0.5MHz的时钟频率接到计数器0的CLK0，然后把计数器0的OUT0接到计数器1的CLK1。这样计数器1的OUT1端输出的就是10分钟产生一次的定时中断。

11. 织布机控制系统如图9.26所示，已知织布机每织1米发出一个正脉冲，每织100米要求接收到一脉冲，去触发剪裁设备把布剪开。（1）设8253的端口地址为80H～83H，编写对8253初始化程序。（2）假定系统提供的信号频率为1MHz，希望利用8253的其余通道产生0.1秒的周期信号，编写初始化程序。

图9.26 织布机控制系统

解：（1）
MOV DX,83H
MOV AL,00010100B
OUT DX,AL
MOV DX,80H
MOV AL,100
OUT DX,AL
（2）
将计数器1的输出OUT1信号作为计数器2的时钟输入CLK2，计数器1的时钟输入为系统提供1MHZ的信号
MOV DX,83H
MOV AL,01110100B
OUT DX,AL
MOV DX,81H
MOV AX,1000
OUT DX,AL
XCHG AL,AH
MOV DX,AL
MOV DX,83H
MOV AL,10010110B
OUT DX,AL
MOV DX,82H
MOV AL,100
OUT DX,AL
12. 在IBM PC系统中根据下列不同条件设计接口逻辑，利用8253完成对外部脉冲信号重复频率的测量。
（1） 被测脉冲信号的重复频率在10～1000Hz范围内。
（2） 被测脉冲信号的重复频率在0.5～1.5Hz范围内。
（3） 被测脉冲信号重复频率在10～100Hz范围内。
（4） 被测是间歇脉冲信号,每次有信号时有100个脉冲,重复频率为0.8～1.2MHz，间歇频率大约每秒15次,要求测有信号时的脉冲重复频率。
解：用两个计数器，计数器0的CLK接待测信号，GATE接半周期为10s的高电平信号，OUT接8259，同时取反接计数器1的GATE端计数器1的CLK接系统时钟，半周期为T0。在这样的逻辑电路下，计数器0的功能是记录待测信号的脉冲数N0，计数器1的功能是记录在相同时间里系统时钟信号的脉冲数N1。根据T=N1*T0/N0可计算出待测信号的周期。S（t）是待测信号，S’(t）为给定的周期大于10s的高电平信号。

端口声明：COUNTA为计数器0的地址，COUNTB为计数器2的地址，COUNTD为控制器地址，COUNT为373地址
程序如下：
MOV DX,COUNTD ；计数器1初始化
MOV AL,01110000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTB
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTB
MOV AL,O
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTD ；计数器0初始化
MOV AL,00010000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
MOV AL,0
OUT DX,AL
OUT DX,AL
STI
读两计数器的计数，并进行计算的中断服务子程序：
PUSH AX
PUSH BX
PUSH CX
PUSH DX
MOV DX,COUNTD
MOV AL,00000000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
IN AL,DX
XCHG AL,AH
IN AL,DX
XCHG AL,AH
NEG AX
INC AX
MOV BX,AX
MOV DX,COUNTD
MOV AL,00010000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTB
IN AL,DX
XCHG AL,AH
IN AL,DX
XCHG AL,AH
NEG AX
INC AX
MOV CX,T0
MUL CX
DIV BX
MOV SFR,AX
POP DX
POP CX
POP BX
POP AX
IRET

SFR中保存结果即为待测信号的周期。
对于（1）题，10*10不小于10010*1000不大于65535，可以用计数法。
同理（3）也可用此方法。
对于（2）题，可用周期法。逻辑电路图如下：

程序如下：
MOV DX,COUNTD
MOV AL,0011 0100B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
MOV AL,0
OUT DX,AL
OUT DX,AL
STI

PUSH AX
PUSH BX
PUSH DX
MOV DX,COUNTD
MOV AL,0000 0000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
IN AL,DX
XCHG AL,AH
IN AL,DX
XCHG AL,AH
NEG AX
INC AX
MOV BX,AX
MOV DX,000FH
MOV AX,4240H
DIV BX
MOV SFR,AX
POP DX
POP BX
POP AX
IRET

(4) 如图设计接口，计数器1用来记录在50个脉冲所用时间，50个信号脉冲最多用1/0.8*50(约为63us)由于计数器1用1MHz CLK，故其计数个数N即为N us，所以当N>63时，则有低电平间隔计入，须重新计数。当N>63时，则计算得待测频率。

程序如下：
MOV DX,COUNTD
MOV AL,00H
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTD
MOV AL,0001 0000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
MOV AL,50
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTD
MOV AL,0111 0000B
OUT DX,AL
MOV COUNTB
MOV AL,0
OUT DX,AL
OUT DX,AL
L2: MOV DX,COUNT ；给GATE0和GATE1高电平，开始计数
MOV AL,81H
OUT DX,AL
L1: NOP
MOV DX,COUNTD
MOV AL,00000000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTA
IN AL,DX
MOV DX,COUNTA
IN AL,DX
AND AL,AL ；判断是否计完50个脉冲，若未计完继续等待
JNZ L1
MOV DX,COUNT
MOV AL,00H ；若计完则暂停计数
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTD ；读计数器1结果
MOV AL,01000000B
OUT DX,AL
MOV DX,COUNTB
IN AL,DX
XCHG AL,AH
IN AL,DX
XCHG AL,AH
NEG AX
INC AX
CMP AX,70H ；当AL大于70，则有间歇计入，重新测试
JA L2
MOV BL,AL
MOV AL,50 ；计算频率
DIV BL
MOV FREC,AL
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