摘要：文中介紹了利用Proteus軟件仿真平臺展現(xiàn)Intel8086CPU控制外圍器件定時/計數(shù)芯片8253A的控制過程，并對該芯片的三種工作方式進行驗證。結(jié)果表明該仿真與理論描述一致，很適合于微機接口技術(shù)教學(xué)之用。

關(guān)鍵詞：定時/計數(shù)芯片；仿真；Proteus軟件

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）31-7606-03

現(xiàn)代許多工業(yè)電子產(chǎn)品通常需要進行精確控制的定時/計數(shù)裝置[1-5]，如通信基頻、信號采集、產(chǎn)品自動計數(shù)和步進電機精確控制等；而定時/計數(shù)最典型和基礎(chǔ)的芯片是8253/8254A，為此在學(xué)校講授的《微機原理和接口技術(shù)》課程中，8253/8254A便成了必講的基礎(chǔ)接口芯片之一，掌握了它也便對計算機原理里定時/計數(shù)的功能有了基本的掌握。為講好這一部分內(nèi)容，不少教學(xué)工作者采取了許多方法，如有的工作者[6-7]采用Labview編制　8253/8254A的工作原理，通過在軟件上設(shè)置GATE和CLOCK并裝入相應(yīng)計數(shù)初值后輸出對應(yīng)波形來展示8253的工作過程；而還有些工作者[8-9]則通過在實驗箱上設(shè)計實驗加強對該芯片的理解。這些措施收到一定的教學(xué)效果，使學(xué)生對定時計數(shù)芯片的工作原理有一定了解，而英國Lab公司的仿真軟件Proteus　7.5版及其以后版本的出現(xiàn)，可以對CPU器件進行編程仿真，對在課堂上講解《微機原理與接口技術(shù)》的有關(guān)芯片Intel8086及部分外圍器件芯片的工作過程帶來了革命性的改變，通過對有關(guān)器件的仿真，使該課程課堂教學(xué)更加形象化。本文介紹的是利用該軟件仿真CPU8088控制8253A的工作過程，可以作為課堂教學(xué)演示之用。

1　8253A硬件系統(tǒng)設(shè)計

由于利用CPU8086控制外圍接口器件是通過地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線等三種總線進行，CPU8086有20位地址線，其中的低16位地址線與數(shù)據(jù)線是復(fù)用的，即地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線。當需外接接口芯片時，其低位地址信息則往往需通過鎖存器芯片（如74LS373）將地址鎖存，而所接外接口芯片的片選信號地址由取自地址總線的地址信號經(jīng)譯碼電路確定。在本實驗演示電路中，將CPU8086低8位復(fù)用線進行了鎖存，并利用鎖存分離出來的地址一方面供74LS138和與門組成的譯碼電路輸出8253A的片選信號和地址范圍，另一方面利用地址中的A2A1來進一步確定8253A的控制口、T0、T1和T2等端口的準確地址。由于將利用8253A進行多次計數(shù)控制仿真，為此電路中設(shè)置了提供1MHz的脈沖信號源和由ULN2003A組成的可控制繼電器相關(guān)電路。Intel8088控制8253A的連接線路圖如圖1所示。

利用Proteus對Intel8086控制8253A的過程進行仿真，其程序編寫可利用emu8086軟件編寫并編譯形成.com文件后加載到圖1所示的Intel8086的程序存儲器中。

2.1　8253A的初始化操作

利用Intel8086控制外圍芯片通常均需要對外圍芯片先進行初始化處理，規(guī)定外圍芯片端口功能，8253A芯片也不例外，由于該芯片內(nèi)含三個定時/計數(shù)器，且其工作方式多達六種，為此這個芯片的初始化過程比較復(fù)雜，其過程是：先定義芯片使用的定時/計數(shù)器和相應(yīng)的工作方式，然后送定時/計數(shù)器的初值。如圖1所示的電路，若要將“T0設(shè)置為方式3、計數(shù)初值為1234，二進制計數(shù)”，當控制端口和計數(shù)器T0端口地址分別為0ceH和0c8H時，其初始化程序如下：

2.2　8253A工作方式的仿真

這里為將Intel8086控制8253A工作過程在Proteus仿真過程中講解清楚。主要以8253A較易演示控制的工作方式來進行仿真。這里選擇的是該器件計數(shù)功能，即將器件中的T0、T1和T2的GATE控制門置1。采用方式2和方式3進行控制更易于用虛擬示波器顯示波形變化情況。從圖1可見，利用T2對CLK2進入的1MHz脈沖進行計數(shù)輸出，當計滿設(shè)定的數(shù)值后便輸出一個脈沖給T1的CLK1進行計數(shù)，而當T1計數(shù)設(shè)定值計滿后再輸出的脈沖供給T0計數(shù)。T0與T2設(shè)置方式一致均為方式3，但計數(shù)初值不一樣，T2設(shè)置為單計數(shù)形式，T0設(shè)置雙計數(shù)形式；T2設(shè)置為方式2，計滿設(shè)定值即輸出單脈沖。具體匯編程序如下：

3　結(jié)果分析

利用emu8086對上述程序進行編譯形成.com可執(zhí)行文件，調(diào)入圖1所示電路，仿真結(jié)果如圖2和圖3所示。圖中所示波形（從上往下看），第一個波形為1MHz信號源波形，第二個為T2計數(shù)輸出波形，第三個為T1計數(shù)輸出波形，第四個為T0計數(shù)輸出波形。

從圖2可以看出，虛擬示波器清晰展示出1MHz信號源、T2和T1計數(shù)輸出的波形關(guān)系，由于T2設(shè)為方波計數(shù)輸出方式，且計數(shù)初值N為單數(shù)，因此其計數(shù)輸出脈沖為：前半周反映的是（N+1）/2個初始計數(shù)值脈沖數(shù)，后半周反映的是（N-1）/2初始計數(shù)值脈沖數(shù)，即為不對稱的輸出脈沖波形，見圖2的第一線和第二線。而當計數(shù)初值N為雙數(shù)時，輸出的脈沖波形，前后半周均為N/2個初始計數(shù)值脈沖數(shù)，該現(xiàn)象可從圖3的第三和第四波形線比較看出，這種計數(shù)輸出波形是對稱的。從圖2還可看出T1工作方式2的輸出波形是在計數(shù)初值（圖中為4）最后一個數(shù)時輸出一個計數(shù)脈沖，見圖2中的第二線和第三線。這四個線所反映的波形之間的關(guān)系符合有關(guān)文獻資料所描述的8253A芯片對應(yīng)的工作方式的輸出關(guān)系[10]。

4　結(jié)論

通過利用Proteus來模仿Intel8086控制8253A可看出，這一方式可將微機接口技術(shù)中CPU控制外圍器件的過程表現(xiàn)得非常生動，可極大提高教學(xué)效果。

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