微机原理及应用答案CH05(定时与计数 8253).doc

CH05定时与计数
习题与思考题
1．什么叫端口?端口通常有哪几种?各有什么特点？
解答：为了提供CPU与扩展部件和接口电路直接进行操作的“通道”，每个部件或接口内部
都包含有一组寄存器，这些寄存器通常称为端口，每个端口有一个端口地址。当CPU与它
们进行通信时，不同的信息通过不同的端口地址与不同的寄存器进行交互。
端口通常分为三类：用来传输数据的称为数据端口；用来存放设备或者部件状态的称为
状态端口；用来存放CPU发出的命令的称为控制端口。CPU通过数据端口完成数据传输，
因此，数据端口一般是可读可写的；CPU通过状态端口可以检测外设和接口部件当前的状
态，因此，状态端口一般是只读的；CPU通过控制端口传输命令以便控制接口和设备的动
作，因此，控制端口一般是只写的。
2．试说明8253的内部结构包括哪几个主要功能模块？
解答：(1)数据总线缓冲器。这是8253与CPU数据总线连接的8位、双向、三态缓冲器。
CPU用输入输出指令对8253进行读写的所有信息都是通过该缓冲器传送的，内容包括：
.CPU在初始化编程时写入8253的控制字。
.CPU向8253的某一通道写入的计数值。
.CPU从某一个通道读取的计数值。
(2)读/写控制逻辑。这是8253内部操作的控制部分。它接收输入的信号（CS、WR、
RD、A1、A0），以实现片选、内部通道选择（见表5-1）以及对相关端口的读/写操作。
(3)控制字寄存器。在对8253进行初始化编程时，该寄存器存放由CPU写入的控制字，
由此控制字来决定所选中通道的工作方式。此寄存器只能写入不能读出。
(4)计数器0，计数器1，计数器2。这是三个独立的计数器/定时器通道，各自可按不
同的工作方式工作。
每个通道内部均包含一个16位计数初值寄存器、一个16位减法计数器和一个16位锁
存器。其中，计数初值寄存器用来存放初始化编程时由CPU写入的计数初值。减法计数器
从计数初值寄存器中获得计数初值，进行减法计数，当预置值减到零或1（视工作方式而定）
时，OUT输出端的输出信号将有所变化。正常工作时，锁存器中的内容随减法计数器的内
容而变化，当有通道锁存命令时，锁存器便锁定当前内容以便CPU读取，CPU可用输入指
令读取任一计数器的当前计数值，通道锁存器中的内容被CPU读走之后，就自动解除锁存
继续随减法计数器而变化。
3．8253芯片共有几种工作方式？每种工作方式各有什么特点？
解答：8253共有6种工作方式，各工作方式下的工作状态是不同的，输出的波形也不同。
方式0和方式4这两种工作方式的相同之处是：
①当控制字写入控制字寄存器，接着再写入计数初值后，通道开始减1计数，要求此
时GATE信号一直保持高电平。
②计数器只计一遍。当计数到0后，通道并不自动恢复计数初值重新计数，只有在用
户重新编程写入新的计数值后，通道才开始新的计数，因此我们称其为软件触发方式。
③通道是在写入计数值后的下一个时钟脉冲才将计数值装入计数器开始计数。因此，
如果设置计数初值为N，则输出信号OUT是在N＋l个CLK周期后才有变化。
④在计数过程中，可由门控信号GATE控制暂停。当GATE=0时，计数暂停，OUT输
出不变，当GATE变高后继续接着计数。
⑤在计数过程中可以改变计数值。若是8位计数，在写入新的计数值后，计数器将立
即按新的计数值重新开始计数。如果是16位计数，在写入第一个字节后，计数器停止计数，
在写入第二个字节后，计数器按照新的计数值开始计数，即改变计数值是立即有效的。
这两种工作方式的不同之处是：
①当控制字写入控制字寄存器后，OUT输出的初始状态不同。方式0是由高电平变低
电平，而方式4则是由低电平变高电平。
②计数到“0”时OUT输出的变化不同。方式0是使OUT输出变高并保持不变等待
下次软件触发，方式4则是使OUT输出一个CLK的负脉冲后变高并保持不变等待下次软
件触发。
方式1和方式5这两种工作方式的相同之处是：
①当控制字写入控制字寄存器，接着再写入计数初值后，通道并不开始计数，只有在
GATE信号触发以后，通道才开始减1计数，因此我们称其为硬件触发方式。
②当计数器计数到0后，通道并不自动恢复计数初值重新计数，但是如果GATE信号
再次触发，通道则自动恢复计数初值重新计数。也就是说，GATE信号每触发一次，通道就
自动恢复计数初值重新计数一次。
③在计数过程中，CPU可编程改变计数值，但这时的计数过程不受影响，只有当再次
由GATE信号触发时，计数器才开始按新输入的计数值计数，即改变计数值是下次有效的。
这两种工作方式的不同之处是：
①虽然当控制字写入控制字寄存器后，OUT输出的初始状态相同，但在GATE触发以
后，OUT输出的状态不同，方式1是由高电平变低电平，而方式5则保持为高电平。
②计数