微型计算机原理与接口技术第八章课后答案

第八章1.8253芯片有哪几个计数通道？每个计数通道可工作于哪几种工作方式？这些操作方式的主要特点是什么？答：8253内部包含3个完全相同的计数器/定时器通道，即0～2计数通道，对3个通道的操作完全是独立的。8253的每个通道都有6种不同的工作方式。方式0——计数结束中断方式：当对8253的任一个通道写入控制字，并选定工作于方式0时，该通道的输出端OUT立即变为低电平。要使8253能够进行计数，门控信号GATE必须为高电平。经过n十1个脉冲后，计数器减为0，这时OUT引脚由低电平变成高电平。OUT引脚上的高电平信号，一直保持到对该计数器装入新的计数值，或设置新的工作方式为止。在计数的过程中，如果GATE变为低电平，则暂停减1计数，计数器保持GATE有效时的值不变，OUT仍为低电平。待GATE回到高电平后，又继续往下计数。方式1——可编程单稳态输出方式：当CPU用控制字设定某计数器工作于方式1时，该计数器的输出OUT立即变为高电平。GATE出现一个上升沿后，在下一个时钟脉冲的下降沿，将n装入计数器的执行部件，同时，输出端OUT由高电平向低电平跳变。当计数器的值减为零时，输出端OUT产生由低到高的正跳变，在OUT引脚上得到一个n个时钟宽度的负单脉冲。在计数过程中，若GATE产生负跳变，不会影响计数过程的进行。但若在计数器回零前，GATE又产生从低到高的正跳变，则8253又将初值n装入计数器执行部件，重新开始计数，其结果会使输出的单脉冲宽度加宽。方式2——比率发生器：当对某一计数通道写入控制字，选定工作方式2时，OUT端输出高电平。如果GATE为高电平，则在写入计数值后的下一个时钟脉冲时，将计数值装入执行部件，此后，计数器随着时钟脉冲的输入而递减计数。当计数值减为1时，OUT端由高电乎变为低电平，待计数器的值减为0时，OUT引脚又回到高电平，即低电平的持续时间等于一个输入时钟周期。与此同时，还将计数初值重新装入计数器，开始一个新的计数过程，并由此循环计数。如果装入计数器的初值为n，那么在OUT引脚上，每隔n个时钟脉冲就产生一个负脉冲，其宽度与时钟脉冲的周期相同，频率为输入时钟脉冲频率的n分之一。在操作过程中，任何时候都可由CPU重新写入新的计数值，不影响当前计数过程的进行。当计数值减为0时，一个计数周期结束，8253将按新写入的计数值进行计数。在计数过程中，当GATE变为低电平时，使OUT变为高电平，禁止计数；当GATE从低电平变为高电平，GATE端产生上升沿，则在下一个时钟脉冲时，把预置的计数初值装入计数器，从初值开始递减计数，并循环进行。方式3——方波发生器：方式3和方式2的工作相类似，但从输出端得到的是对称的方波或基本对称的矩形波。如果写入计数器的初值为偶数，则当8253进行计数时，每输入一个时钟脉冲，均使计数值减2。计数值减为0时，OUT输出引脚由高电平变成低电平，同时自动重新装入计数初值，继续进行计数。当计数值减为0时，OUT引脚又回到高电平，同时再一次将计数初值装入计数器，开始下一轮循环计数；如果写入计数器的初值为奇数，则当输出端OUT为高电平时，第一个时钟脉冲使计数器减1，以后每来一个时钟脉冲，都使计数器减2，当计数值减为0时，输出端OUT由高电平变为低电平，同时自动重新装入计数初值继续进行计数。这时第一个时钟脉冲使计数器减3，以后每个时钟脉冲都使计数器减2，计数值减为0时，OUT端又回到高电平，并重新装入计数初值后，开始下一轮循环计数。方式4——软件触发选通：当对8253写入控制宇，进入工作方式4后，OUT端输出变为高电平，如果GATE为高电平，那么，写入计数初值后，在下一个时钟脉冲后沿将自动把计数初值装入执行部件，并开始计数。当计数值成为0时，OUT端输出变低，经过一个时钟周期后，又回到高电平，形成一个负脉冲。若在计数过程中写入一个新的计数值，则在现行计数周期内不受影响，但当计数值回0后，将按新的计数初值进行计数，同样也只计一次。如果在计数的过程中GATE变为低电平，则停止计数，当GATE变为高电平后，又重新将初值装入计数器，从初值开始计数，直至计数器的值减为0时，从OUT端输出一个负脉冲。方式5——硬件触发选通：编程进入工作方式5后，OUT端输出高电平。当装入计数值n后，GATE引脚上输入一个从低到高的正跳变信号时，才能在下一个时钟脉冲后沿把计数初值装入执行部件，并开始减1计数。当计数器的值减为0时，输出端OUT产生一个宽度为一个时钟周期的负脉冲，然后OUT又回到高电平。计数器回0后，8253又自动将计数值n装入执行部件，但并不开始计数，要等到GATE端输入正跳变后，才又开始减1计数。计数器在计数过程中，不受门控信号GATE电平的影响，但只要计数器未回0，GATE的上升沿却能多次触发计数器，使它重新从计数初值n开始计数，直到计数值减为0时，才输出一个负脉冲。如果在计数过程中写入新的计数值，但没有触发脉冲，则计数过程不受影响。当计数器的值减为0后，GATE端又输入正跳变触发脉冲时，将按新写入的初值进行计数。2.8253的昀高工作频率是多少？8254与8253的主要区别是什么？答：8253的昀高计数频率能达到2MHz。Intel8254是8253的增强型产品，它与8253的引脚兼容，功能几乎完全相同，不同之处在于以下两点：（1）8253的昀大输入时钟频率为2MHz，而8254的昀大输入时钟频率可高达5MHz。（2）8254有读回（Read-back）功能，可以同时锁存1～3个计数器的计数值及状态值，供CPU读取，而8253每次只能锁存和读取一个通道的计数器，且不能读取状态值。3.对8253进行初始化编程分哪几步进行？答：（1）写入控制字用输出指令向控制字寄存器写入一个控制字，以选定计数器通道，规定该计数器的工作方式和计数格式。写入控制字还起到复位作用，使输出端OUT变为规定的初始状态，并使计数器清0.（2）写入计数初值用输出指令向选中的计数器端口地址中写入一个计数初值，初值设置时要符合控制字中有关格式规定。4.设8253的通道0～2和控制端口地址分别为300H，302H，304H和306H，定义通道0工作在方式3，CLK0=2MHz。试编写初始化程序，并画出硬件连接图。要求通道0输出1.5KHz的方波，通道1用通道0的输出作计数脉冲，输出频率为300Hz的序列负脉冲，通道2每秒钟向CPU发50次中断请求。答：通道0工作在方式3，n0＝2MHz/1.5KHz＝1334通道1工作在方式2，n1＝1.5KHz/300Hz＝5通道2工作在方式0，当CLK2＝2MHz时，n2＝2MHz/50Hz－1＝39999;当CLK2＝OUT0＝1.5KHz时，n2＝1.5KHz/50Hz－1＝29;当CLK2＝OUT1＝300Hz时，n2＝300Hz/50Hz－1＝5GATEGATE00GATEGATE11GATEGATE22CLKCLK00OUTOUT00CLKCLK11OUTOUT11CLKCLK22OUTOUT22DD77~D~D00DD77~D~D00AA00AA11AA11AA22RDRDRDRDWRWRWRWRCCBBAAGG11GG2A2AGG2B2BYY00AA88AA99AA77AA66AA55AA44AA33AA00M/IOM/IOCSCS+5V+5V2MHz2MHz1.5KHz1.5KHz300Hz300Hz5050次次//秒中断秒中断74LS13874LS13882538253GATEGATE00GATEGATE11GATEGATE22CLKCLK00OUTOUT00CLKCLK11OUTOUT11CLKCLK22OUTOUT22DD77~D~D00DD77~D~D00AA00AA11AA11AA22RDRDRDRDRDRDRDRDWRWRWRWRWRWRWRWRCCBBAAGG11GG2A2AGG2B2BYY00AA88AA99AA77AA66AA55AA44AA33AA00M/IOM/IOCCBBAAGG11GG2A2AGG2A2AGG2B2BGG2B2BYY00AA88AA99AA77AA66AA55AA44AA33AA00M/IOM/IOM/IOM/IOCSCSCSCS+5V+5V2MHz2MHz1.5KHz1.5KHz300Hz300Hz5050次次//秒中断秒中断74LS13874LS13882538253初始化程序如下：通道0初始化：MOVDX,306HMOVAL,00110111B(37H)；方式3，先读/写低8位，；后读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,300HMOVAL,34H；初值低8位OUTDX,ALMOVAL,13H；初值高8位OUTDX,AL通道1初始化：MOVDX,306HMOVAL,01010101B(55H)；方式2，只读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,302HMOVAL,05H；初值OUTDX,AL通道2初始化：MOVDX,306HMOVAL,10010001B(91H)；方式0，只读/写低8位，BCD计数OUTDX,ALMOVDX,304HMOVAL,29H(或05H)；初值OUTDX,AL5.某微机系统中，8253的端口地址为40H～43H。要求通道0输出方波，使计算机每秒钟产生18.2次中断；通道1每隔15μs向8237A提出一次DMA请求；通道2输出频率为2000Hz的方波。试编写8253的初始化程序，并画出有关的硬件连接图。答：此微机系统为IBMPC/XT系统，通道0作实时时钟，每秒钟产生18.2次中断。通道0工作于方式3，n0=1.19318MHz/18.2=65536即0初始化编程：MOVAL,00110110B;通道0，先写低字节，后写高字节，方式3，2进制计数OUT43H,AL;写入控制字MOVAX,0000H;预置计数值n=65536OUT40H，AL；先写低字节MOVAL，AHOUT40H，AL；后写高字节通道1工作于方式2，周期为15μs，频率为66.2878KHz，初值n1=1.19318MHz/66.2878KHz=18初始化编程：MOVAL，01010101B；控制字，计数1，只写低字节，方式2，BCD计数OUT43H，AL；写入控制字MOVAL，18H；计数初值BCD数18HOUT41H，AL；送初值通道2用于扬声器音调控制，要求输出频率2000Hz的方波，故工作于方式3，n2=1.19318MHz/2000Hz=596初始化编程：MOVAL，10110111B；控制字，计数器2，先写低字节，后写高字节，方式3，BCD计数OUT43H，ALMOVAX，596H；预置初值OUT42H，AL；先送低字节MOVAL，AHOUT42H，AL；后送高字节6.设某系统中8254芯片的基地址为F0H，在对3个计数通道进行初始化编程时，都设为先读写低8位，后读写高8位，试编程完成下列工作：（1）对通道0～2的计数值进行锁存并读出来。（2）对通道2的状态值进行锁存并读出来。答：（1）利用8254的读回功能锁存计数值MOVAL，11011110B；锁存3个计数通道计数值OUT0F3H，ALINAL，0F0H；读通道0低8位MOVAH，ALINAL，0F0H；读通道0高8位XCHGAH，AL；将计数值置入AXPUSHAX；入栈保存INAL，0F1H；读通道1低8位MOVAH，ALINAL，0F1H；读通道1高8位XCHGAH，ALPUSHAX；入栈INAL，0F2H；读通道2低8位MOVAH，ALINAL，0F2H；读通道2高8位XCHGAH，ALPUSHAX（2）利用8254的读回功能锁存状态MOVAL，11101000B；锁存通道2状态OUT0F3H，ALINAL，0F2H；读通道2状态