微机原理实验3-8253频率测量实验.doc

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1、实验二8253原理及其在数字计数器中的应用一、实验目的1．了解电子计数器工作原理2．了解测频原理3．了解8253定时器/计数器的功能及接口方法4．掌握8253的应用编程二、实验任务1．分析本实验板8253硬件接口电路原理，它与微机的系统的接口方式，所使用的端口地址2．熟悉8253工作原理之后，编写出8253的初始化程序，并运行通过3．编写出采用测频原理的8253测频和显示程序三、实验原理1．测频原理电子计数器的测频原理如图2－1所示，工作时间波形如图2－1所示。fx为输入待测信号频率，f0为时钟脉冲的频率。Fx和F

2、0两个计数器在同一时间T内分别对fx和f0进行计数，时间T由计数器F0的计数值确定。计数器Fx的计数值Nx=fx×T,计数器F0的计数值N0＝f0×T。由于Nx/fx＝N0/f0＝T则被测频率fx为fx＝（Nx/N0）×f02.实验模板组成原理框图（1）Fx、F0计数器：F0计数器：由8253计数器0和计数器1级联而成的计数器Fx计数器：由8253的计数器2构成的计数器（2）时钟发生器：由4MHZ的晶振经过二分频后得到的2MHZ时钟（3）开门脉冲发生器：26－－开门脉冲发生器由D触发器构成，开门信号由软件产生，经o

3、ut3到D1端，当软件发出开门信号后，D触发器的翻转产生一个开门前置脉冲（经与非门G输出），完成8253内的三个计数器从初值锁存器往计数器打入初值的置数脉冲作用。（4）实验板上的I/O口地址和功用实验板上有6个I/O端口，分别如下03H：输出口（out3），从D3位发出闸门信号（0为关，1为开）00H：输入口（in2），从D2位读入F0计数器关闸门信号C0H：输入/输出端口，8253计数器0的读写口C1H：输入/输出端口，8253计数器1的读写口。C2H：输入/输出端口，8253计数器2的读写口。C3H：输出端口，

4、8253计数器的控制寄存器的端口。图2—1原理框图和时间波形图2—2逻辑框图3．8253简介26－－图2—38253的内部组成原理图图2—48253的外部引脚结构可编程定时器/计数器8253，有三个独立16位二进制减法计数器（或4位十进制计数器）最高频率可达2MHZ。每个通道均可有各自的输入端（clk），输出端（out），门控端（gate）。8253有6种工作方式，可以通过编程设置为六种工作方式。分别为：方式0：计完最后一个数时中断方式1：可编程单拍脉冲方式2：速率发生器方式3：方波速率发生器方式4：软件触发选通方

5、式5：硬件出发选通8253的工作方式的选定和读写操作是通过写入器工作方式控制字来实现的，工作方式控制字的定义如下:D7D6D5D4D3D2D1D0SC1SC0RL1RL0M2M1M0BCDSC1SC0选计数器RL1RL0操作类型00计数器000计数器锁存01计数器101只读/写低位字节10计数器210只读/写高位字节11非法11先读写低位字节，再读写高位字节M2000011BCD0二进制计数M10011001Bcd码计数M001010方式0123458253的三个计数器及控制字操作各编程操作的地址，由最低两位地址线

6、A1，A0选择，地址分配表见下表26－－表4－18253通道及操作地址分配CSRDWRA1A0操作系统中地址分配00100读计数器0C0H00101读计数器1C1H00110读计数器2C2H0011无操作（禁止读）0100计数常数写入计数器0C0H0000计数常数写入计数器1C1H0001计数常数写入计数器2C2H0001写入方式控制字C3H1××××禁止（三态）000××不操作4．频率输入通道由74ls14构成的频率输入通道把输入的信号整形成脉冲。四、实验步骤1．连接实验板电源，检查led显示，把信号源接到实验板

7、的测频输入FX端。2．8253初始化（INIT8253）8253初始化包括写入工作方式控制字和写入计数初值。工作方式控制字包括选定六种工作方式之一、设定读（计数结果）写（初值）操作方式和设定BCD计数或二进制计数等等。根据本实验要求，8253计数器0和计数器2可设置为工作方式2，计数器1设置为工作方式0。数制方面可以用BCD码也可以用二进制计数3．计数结果的读取对8253计数器2的读数。8253的16位计数器的计数结果要两次读出，高位和低位字节的读出方式由方式控制字重的RL1、RL2决定，有两种读出方式：直接读数和

8、锁存读数由于8253是减法计数器，要得到实际计数值还要用初值减去读出的计数值。4．被测信号频率的计算由前述多周期同步测频原理，被测信号频率fx＝（NX/N0）×f0，需要通过计算获得。本实验板上f0的时钟频率是2MHZ。1．计数器闸门的开启计数器闸门由输出口out3（地址03H）的D3位控制，状态由低变高产生一个打入脉冲2．测频程序设计根据前面所述的测频原理