微型计算机原理作业第八章习题与思考题

1第八章习题与思考题典型例题解析一、填空题1.当8253工作在周期性方波输出方式时，若计数初值为偶数，则输出①方波，若计数初值为奇数，则输出②方波。分析：8253工作于方式3时输出连续方波，当计数初值n为偶数时，输出方波的高、低电平持续时间均为nTCLK/2，当计数初值n为奇数时，输出方波的高电平持续时间为(n+1)TCLK/2，低电平持续时间为(n+1)TCLK/2。答：①对称②非对称2．8253内部寄存器地址有①个I/O端口，其中②个是定时/计数通道端口。分析：8253有两条地址线A1、A0，用来选中片内4个端口，其中3个是计数通道地址。答：①4②33．8253的计数通道0（端口地址为POTR0）用于计数，要求计满30输出一信号，假定计数器工作于BCD计数方式，则写入计数初值的指令为MOVL，和OUTPORT0，AL分析：8253在初始化写入计数初值时，若采用BCD码计数，计数初值必须以计数结果的十进制数加上“H”表示。例如计数值为10，必须写为10H。答：30H二、选择题1．8253的哪种工作方式能产生连续方波输出（）。A.方式0B.方式1C.方式2D.方式3分析：8253有6种工作方式，其中产生连续波形的是方式2和方式3，方式3产生连续方波答：D2．8253每个计数器的最大计数初值是（）。A.65536B.FF00HC.0000HD.FFFFH分析：8253每个计数器的计数范围是1～65536，当计数初值为0000H时，计满65536，减1计数器减为0。答：C3.若8253定时/计数器处于计数过程中，当CPU对它装入新的计数初值时，其结果将是（）。A.8253定时/计数器禁止编程B.8253定时/计数器允许编程，并改变当前的计数过程C.8253定时/计数器允许编程，但不改变当前的计数过程D.8253定时/计数器允许编程，是否影响当前的计数过程随工作方式而变2分析：8253定时/计数器具有3个独立的16位计数通道，它们可以分别工作在6种不同的工作方式。有的工作方式在计数过程中，如果CPU装入新的初值，则将立即影响本次计数过程，如方式0、方式4；有的工作方式将等待本次计数过程结束后才有效，如方式2、方式3；而有的工作方式将由外部的触发信号触发后才有效答：D4.当8353定时/计数器工作在（）下时，需要由外部脉冲触发开始计数。A.方式0B.方式1C.方式2D.方式3E.方式4F.方式5分析：8253的任何一种工作方式都是在写入计数初值后才开始计数。方式0、2、3和4是在写入计数初值后，立即开始计数过程。而方式1和方式5需要由外部触发脉冲触发启动才能开始计数，即所谓“硬件启动”。答：BF三、简答题1．试述可编程定时/计数器8253的特点。答：8253是一种可编程定时/计数器，有3个16位计数器，称为3个计数通道。每个计数通道有3个引脚──计数输入CLK，作为计时基准输入或计数脉冲输入；门控输入GATE，用作启动或禁止计数器工作；输出信号OUT，以相应的电平或脉冲波形指示计数的完成。8253有6种工作方式，不同的工作方式可以由方式控制字选择。8253有两种计数方式──二进制计数，计数范围为1～65536（写入计数初值0时，为65536）；十进制计数，计数范围为1～10000（写入计数初值0时，为10000）。在6种工作方式中，只有方式2和方式3的输出波形是连续波形。2．试比较8253方式0与方式4、方式1与方式5有什么区别？答：方式0为计数结束产生中断方式，方式4为软件触发选通方式。两种方式下的计数方式基本相同，门控信号GATE的作用也是相同的。两种方式的区别在于输出信号OUT的波形。在方式0下，当写入控制字时，OUT信号变为低电平，在计数期间内一直保持低电平，当计数到0时，输出才变为高电平，并且一直保持到重新装入初值和复位时为止。而方式4下，写入控制字时，OUT信号变为高电平，当计数到0时，输出维持一个时钟周期的负脉冲，再恢复为高电平。方式1为可编程单稳脉冲方式，方式5为硬件触发选通方式。两种方式的区别在于输出信号OUT的波形。在方式1下，当写入控制字时，OUT信号变为高电平，并保持不变，在门控信号GATE出现上升之后的下一个时钟周期的下降沿，OUT信号变为低电平，并一直保持到计数到0时才恢复为高电平。而方式5下，写入控制字时，OUT信号变为高电平，并一直保持高电平，当计数到0时，输出维持一个时钟周期的负脉冲，再恢复为高电平。四、应用题例8-1将8253的计数器1作为5ms定时器，设输入时钟频率为200kHz，试编写8253的初始化程序。设计数器1的端口地址为3F82H，控制口地址为3F86H。解：(1)计算计数初值n计数初始值n与要求定时的时间t及时钟脉冲周期TCLK之间的关系是：3n＝t/TCLK＝t×CLK已知输入时钟CLK频率为200kHz，则计数初值n为：n＝5ms×200kHz＝1000(2)确定控制字按题意选计数器1，按BCD码计数，工作于方式0，由于计数初值n＝1000，D5D4应为11，于是8253的控制字为：01110001B=71H。(3)初始化程序如下：MOVAL，71H；置计数器1控制字MOVDX，3F68H；控制口地址OUTDX，AL；写入方式控制字MOVDX，3F82H；计数器1端口地址MOVAL，00；先写低字节OUTDX，ALMOVAL，10H；再写高字节OUTDX，AL例8-2写出读8253的计数器2的16位计数器当前值的程序，设8253的端口地址为90H～93H。解：要读8253计数器当前值，必须先发锁存命令，按8253的方式控制字规定，读计数器2的锁存命令为：10000000=80H计数器号锁存计数值任意程序如下：MOVAL，80H；发锁存命令OUT93H，ALINAL，92H；读计数值低8位MOVBL，ALINAL，92H；读计数值高8位MOVBH，AL例8-3在某产品包装流水线中，一个包装箱能装入24个罐。在装箱时，希望在流水线上每通过24罐时，流水线暂停4秒，等待封箱打包完毕，然后继续装箱。试用一片8253完成包装流水线控制中的定时和计数功能。假设8253端口地址为8CH～8FH，采用的时钟频率为2KHz。试说明实现方法，并编制8253的初始化程序。(1)分析根据题意，有两个工作要做：一是对24罐计数；一是对4秒钟停顿定时，并且两者之间又是相互关联的。因此，可用8253的一个计数通道作为计数器，用于对24个罐的计数；用另一个通道作为定时器，定时时间为4秒。用作为计数器用的通道输出的负脉冲信号的上升沿，启动作为定时器用的通道定时4秒，同时使流水线暂停；用定时器的定时时间到的信号重新启动流水线。4(2)实现方法选用8253的计数通道1作为计数器，按方式2工作，使门控信号GATE＝1（高电平，允许计数），十进制计数，计数初值为24；计数通道2作为定时器，按方式1工作，十进制计数，时钟频率CLK2为2KHz，定时时间4秒。将通道1的输出端OUT1连到通道2的GATE2，即GATE2由通道1的输出OUT1控制。利用流水线的传感器得到的罐的计数脉冲，加到CLK1端，，当计数值达到23时，通道1的输出OUT1为低电平，在第24个罐通过流水线的传感器时，OUT1变高，使GATE2变高，计数通道2开始进行4秒钟的定时。OUT2的下降沿使流水线暂停，通道1也停止计数，经4秒钟后变高，其上升沿使流水线重新启动，继续工作，通道1又开始计数。(3)初始化程序计数通道1：计数初值n＝24方式控制字：01010101B＝55H计数通道2：定时常数n＝t×CLK＝4s×2KHz＝8000方式控制字：10110011B＝B3HMOVAL，55H；置计数器1方式控制字OUT8FH，AL；写入方式控制字MOVAL，24H；写入计数初值24OUT8DH，ALMOVAL，B3H；置计数器2方式控制字OUT8FH，AL；写入方式控制字MOVAX，8000H；写入计数初值8000OUT8EH，AL；先写低字节MOVAL，AHOUT8EH，AL；再写高字节本例是8253作计数器使用同时又作定时器使用，并且把计数器的结束信号去启动定时器的开始，两者相互作用。8253的这种组合在实际应用中很常见。例8-4采样频率可编程的数据采集系统设计。要求采样频率可选，并且采样次数也可选。分析：(1)采样频率。可利用定时器的输出信号（OUT）作为A/D转换器的转换启动信号（START）进行控制。为此，把计数器0设置为方式2，其输出OUT0引脚连到A/D转换器的START上，作为转换启动信号（脉冲启动转换），进行采样。若设输入时钟频率CLK0＝F，计数初值为L，则输出信号OUT0的频率为F/L，这也就是A/D的采样频率fAD＝F/L(8.2)(2)采样持续时间的控制。把计数器1设置为方式1，其输出OUT1经非门反相后连到计数器0的门控信号GATE0上，作为采样定时控制，高电平允许采样，低电平禁止采样。另外，将计数器2设置为方式3，其输出OUT2作为计数器1的时钟（即计数器1、2为级联），对采样持续时间的定时进行调节。若设计数器1和计数器2的计数初值分别为M和N，则根据这两个计数器之间的关系（CLK1＝OUT2），可得采样持续时间5TAD＝MN/F(8.3)(3)采样次数。将采样持续时间与采样频率相乘，就得到采样次数nAD＝fAD×TAD＝MN/L(8.4)由此可知：要利用定时/计数器作数据采集，对数据采集系统的采样速度和采样次数进行控制，只需使用式(8.2)求出A/D的采样频率；使用式(8.4)求出采样的次数。设计：(1)硬件设计。使用1片定时/计数器8253来实现对A/D转换器的控制，其电路原理如图8.4所示。图中的开关K作为系统启动。将开关K打向+5V时，就会启动8253的3个计数器同时开始工作，从而触发A/D转换器以每秒F/L个采样点的频率进行数据采集，采样MN/L次后自动停止。采样的模拟信号经A/D转换送到8255A中，用中断或查询方式读入CPU。8.48253用于数据采集系统(2)软件设计。设8253的端口地址为80H～83H，初始值L、N小于256；M为16位，计数格式均为二进制码。对此8253进行初始化的程序段如下：MOVAL，14H；设计数器0为工作方式2，只送低字节，二进制码OUT83H，ALMOVAL，L；写入计数器0的计数初值LOUT80H，ALMOVAL，72H；设计数器1为工作方式2，送高/低字节，二进制码OUT83H，ALMOVAX，M；写入计数器1的计数初值MOUT81H，AL；先送低字节MOVAL，AHOUT81H，AL；后送高字节6MOVAL，96H；设计数器2为工作方式3，只送低字节，二进制码OUT83H，ALMOVAL，N；写入计数器1的计数初值NOUT82H，AL本例是将8253作频率发生器同时作定时器使用。其中，计数器0作频率发生器，其输出脉冲作A/D的转换启动信号；计数器1和计数器2串联起来用作定时器，提供A/D转换持续时间的定时。习题与思考题一、填空题1．8253芯片称之为芯片。2．定时/计数器用于内部定时是指，用于外部定时是指。3．定时方法通常有和。4．软件定时的方法就是。5．利用可编程定时/计数器来实现定时或延时属于方法。6．Intel8253具有个独立的位计数器。7．8253每个计数器有种不同的工作方式，由控制字的位确定。8．8253每个计数器的计数值为位。9．可编程定时/计数器8253的控制字为个字节。10．8253中的每个计数器可以作为二进制和进制计数器用。11．在对8253进行任何操作前，都必须先向8253写入一个，以确定8253的工作方式。12．8253共有（）个端口地址。13．可编程定时/计数器8253中，每个计数器具有相同的结构，都由3个模块组成，它们分别是、、和。14.定时/计数器的门控信号是由送来的，可作为对的控制信号。15.采用可编程定时/计数器，其定时与计算功能可由设定，设定后与微处理器工作。16.8253在进行计数时，实际上是对信号线上的信号进行计数。17．