【正文】 。每當(dāng)計(jì)數(shù)到終點(diǎn)都會(huì)改變電平，初值又被重新裝入，并開(kāi)始計(jì)數(shù)。如初值為偶數(shù)，每個(gè) CLK使計(jì)數(shù)器減 2，計(jì)到終點(diǎn)改變電平。當(dāng)然，一般采用方式 3 時(shí)，置初值為偶數(shù)。不同的是方式 3 輸出方波。在 GATE 再次變高電平時(shí)，計(jì)數(shù)器將重新裝入預(yù)置的初值，并開(kāi)始計(jì)數(shù)。在上述過(guò)程中 GATE 應(yīng)一直保持高電平。如此循環(huán)下去。 設(shè)置此方式后，OUT 變高電平，裝入初值后便自動(dòng)開(kāi)始計(jì)數(shù)，減到 1 時(shí) OUT 變低電平。如果在負(fù)脈沖期間，即計(jì)數(shù)未到達(dá)終點(diǎn)，GATE再來(lái)一個(gè)上升沿，則再次賦初值，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。此后門(mén)控的上升沿可再次啟動(dòng)此過(guò)程。門(mén)控為電平高后的第一個(gè) CLK 下降沿時(shí) 0UT 變低電平，初值又被重新6裝入一次，并開(kāi)始計(jì)數(shù)，每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的值減 1。8253 的方式 1 就是模擬單穩(wěn)電路，其處于非穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間可通過(guò)程序進(jìn)行設(shè)置。在一定的外界作用下，它能從這一種狀態(tài)進(jìn)入到另一種狀態(tài)，但經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，又自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)。 輸出端 OUT 由低變高可以用來(lái)作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，也可作為查詢(xún)信號(hào)，也可直接去控制某個(gè)操作，如讓某個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。每來(lái)一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖 CLK，計(jì)數(shù)器的值減 1，當(dāng)計(jì)數(shù)到達(dá)終點(diǎn)即計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?0 時(shí)，OUT 變?yōu)楦唠娖健? 方式 0——計(jì)數(shù)到終點(diǎn)輸出變?yōu)楦唠娖? 當(dāng)將某計(jì)數(shù)器設(shè)置成方式 0 后，其輸出 OUT 變低電平，裝入初值后，仍保持低電平。這兩個(gè)信號(hào)與片選信號(hào)、CPu 讀／寫(xiě)信號(hào)相配合，實(shí)現(xiàn)對(duì) 8253 內(nèi)部端口的操作。每一個(gè)計(jì)數(shù)器占用一個(gè) I／O 端口地址，加上控制字口，一片 8253 共占用 4 個(gè) I／O 端口地址。三個(gè)計(jì)數(shù)器在使用時(shí)是獨(dú)立的。其引腳排列與內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示。因此需要通過(guò)非門(mén)將信號(hào)轉(zhuǎn)換成高電平。OUT1非門(mén)：由 8253 通道 1 產(chǎn)生的 1MHZ 的脈沖信號(hào)通過(guò)中斷 IRQ3 引起系統(tǒng)中斷程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)鐘功能。8253芯片8255芯片4PA0~PA6：PA0~PA6 是 8255 端口 A 的口,與 7 段數(shù)碼管的 a~g 直接相連,輸送時(shí)間信息.PC0、PC1：PC0 、PC1 是 8255 端口 C 的口,與 7 段數(shù)碼管的 ss2 直接相連,其中 ss2是 7 段數(shù)碼管的端口,系統(tǒng)通過(guò) C 口輸送信息到 ss2 選通數(shù)碼管工作.GATE0、GATE1：門(mén)控輸入信號(hào)——控制計(jì)數(shù)器工作（允許/ 禁止計(jì)數(shù)，啟動(dòng)/停止計(jì)數(shù)） ，可分成電平控制和上升沿控制兩種類(lèi)型。8253 則為選擇 3 個(gè)通道中的一個(gè))。CLK：TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上提供了 1MHZ 和 2MHZ 的時(shí)鐘，因此，只需把 TPCUSB 系統(tǒng)板上的 1MHZ 直接連接到 8253 的 CLK0 信號(hào).A0、A1：A0、A1 是 8258253 芯片的控制/與端口選擇，分時(shí)復(fù)用。RD 與 WR：8258253 芯片對(duì)于 CPU 來(lái)說(shuō)是 I/O 設(shè)備，要使 8258253 芯片上的 RD和 WR 信號(hào)有效，必須使 CPU 的 I/O 與 WR、RD 同時(shí)有效，而 PC/XT 總線上的 IOR 和IOW 是 I/O 讀和 I/O 寫(xiě)，所以只要把 8258253 芯片上的 WR、RD 分別與 PC/XT 總線上的 IOR 和 IOW 直接相連就可以了。CPU 經(jīng)由 8255 芯片將時(shí)間信息輸送到 7 段數(shù)碼管顯示。（2）時(shí)鐘電路 如下圖所示，輸出 1MHZ、2MHZ 兩種信號(hào)，供定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、A/D 轉(zhuǎn)換器、串行接口實(shí)驗(yàn)使用。 （1）50 芯總線信號(hào)插座及總線信號(hào)插孔250 芯總線信號(hào)插座在實(shí)驗(yàn)臺(tái)左上方，總線插座信號(hào)安排如上表。該系統(tǒng)由一塊 USB 總線接口模塊、一個(gè)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)臺(tái)及軟件集成實(shí)驗(yàn)環(huán)境組成。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該設(shè)計(jì)方案是完全可行的。至于在一個(gè)過(guò)程控制中，用戶可以按照各個(gè)控制對(duì)象的性質(zhì)和規(guī)律獨(dú)立進(jìn)行設(shè)計(jì)各自的定時(shí)關(guān)系。前者，已由 CPU 硬件結(jié)構(gòu)確定，有固定的時(shí)許關(guān)系，無(wú)法修改；后者，由于外設(shè)或被控對(duì)象的任務(wù)不同，功能各異，沒(méi)有一定的模式，需要用戶自己設(shè)定。只要把若干小片計(jì)時(shí)單元累加起來(lái)，就可獲得一段時(shí)間。例如系統(tǒng)的程序切換，向外設(shè)定是周期性地輸出控制信號(hào)，外部事件發(fā)生次數(shù)達(dá)到規(guī)定值后產(chǎn)生中斷，以及統(tǒng)計(jì)外部事件發(fā)生的次數(shù)等，因此，需要解決系統(tǒng)的定時(shí)問(wèn)題。這點(diǎn)在分時(shí)操作系統(tǒng)中尤為體現(xiàn)。1基于 TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案第一部分 概論隨著計(jì)算機(jī)使用的日益普及，計(jì)算機(jī)已成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢煞指畹囊徊糠?。而時(shí)鐘，不僅早已是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?，更是?jì)算機(jī)系統(tǒng)核心運(yùn)行中作為中流砥柱的其中一部分。微機(jī)系統(tǒng)常需要為處理機(jī)和外設(shè)提供時(shí)間標(biāo)記，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行技術(shù)。定時(shí)的本質(zhì)就是計(jì)數(shù)。而微機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行的時(shí)間基準(zhǔn)——內(nèi)部定時(shí)，是計(jì)算機(jī)每種操作按照嚴(yán)格的時(shí)間節(jié)拍執(zhí)行；另一類(lèi)是外部設(shè)備實(shí)現(xiàn)某種功能時(shí)，在外設(shè)與 CPU 之間，或外設(shè)與外設(shè)之間的時(shí)間配合——外部定時(shí)。而用戶在考慮外設(shè)和 CPU 連接時(shí)，不能脫離計(jì)算機(jī)的定時(shí)要求，應(yīng)以計(jì)算機(jī)的時(shí)序關(guān)系作為一句，設(shè)計(jì)外部定時(shí)機(jī)構(gòu)，以滿足計(jì)算機(jī)的時(shí)序要求，進(jìn)行時(shí)序配合。本文基于 TPCUSB 試驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)可編程計(jì)數(shù)/ 定時(shí)器 825可編程并行 I/O 接口8255A 及 LED 七段顯示器進(jìn)行具有可取當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間、可自定義時(shí)間并運(yùn)行及顯示功能的時(shí)鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)。第二部分 硬件設(shè)計(jì)1. 硬件基礎(chǔ) TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 TPCUSB 通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是清華大學(xué)計(jì)算機(jī)系研制，清華大學(xué)科教儀器廠生產(chǎn)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。USB 總線接口模塊直接通過(guò) USB 總線電纜與 PC 機(jī)相連，模塊與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間由一條 50 芯扁平電纜連接。各總線信號(hào)采用“自鎖緊”插孔在標(biāo)有“總線”的區(qū)域引出，有數(shù)據(jù)線 D0D地址線 A19A0、I/O 讀寫(xiě)信號(hào)IOR IOW、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)信號(hào) MEMR MEMW、中斷請(qǐng)求 IRQ、DMA 申請(qǐng) DRQ、DMA 回答DACK、 AEN 等。2. 硬件設(shè)計(jì) 基于 TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總線與時(shí)鐘系統(tǒng)的連接基于 TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)總線與時(shí)鐘系統(tǒng)的連接入下圖 :3圖 ：系統(tǒng)連接框圖(1)如圖 所示,頻率為 1MHZ 的脈沖輸入經(jīng)過(guò) 8253 通道 0 的 CLK1 ,變成頻率為 100HZ 的方波由 OUT0 輸入 ,再將 OUT0 輸出的脈沖由 CLK1 輸送給 8253 的通道 1,最后由 OUT1 輸出 1 個(gè)每秒產(chǎn)生一個(gè)長(zhǎng)度為 1/100 秒長(zhǎng)度的低電平的脈沖信號(hào)；再將這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)反相輸入到 TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的中斷口 IRQ3，從而實(shí)現(xiàn)每秒送出一個(gè)中斷信號(hào)給 CPU,CPU 實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。（2）主要信號(hào)線連接論述：D0~D7：TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的 D0~D7 是 8088 上的數(shù)據(jù)線，用來(lái)傳送數(shù)據(jù)；而8258253 是 I/O 芯片，它們的數(shù)據(jù)線是用于 CPU 與芯片間傳送數(shù)據(jù)的，因此可以把8258253 上的數(shù)據(jù)線直接與 TPCUSB 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上的 D0~D7 相連。當(dāng) CPU 執(zhí)行外設(shè)寫(xiě)操作時(shí)，WR 有效；當(dāng) CPU 執(zhí)行外設(shè)讀操作時(shí)，RD 有效。用來(lái)區(qū)分當(dāng)前讀 /寫(xiě)的是控制端口還是其他端口(8255 為 A、B 、C 口地址。將 A0、A1 直接與 8258253 芯片相連，通過(guò)改變 A0、 A1 的值可以實(shí)現(xiàn)片內(nèi)選。用于系統(tǒng)要求門(mén)控信號(hào)總為高,因此直接與 5V 相連CLK1OUT0：由于系統(tǒng)要求獲得 1HZ 的中斷頻率,TPCUSB 只能提供 1MHZ 的脈沖信號(hào),而 8253 的初始字最大為 65563, 1MHZ 的脈沖信號(hào)降頻來(lái)滿足8253 1MHZ 經(jīng)過(guò) 8253 通道 0 降頻后由 OUT0 輸出到通道 1的 CLK1,因此直接將 CLK1 連接到 OUT0 上。IRQ3 當(dāng)有高電平時(shí)就向 CPU 發(fā)出個(gè)中斷請(qǐng)求，而通道 1 產(chǎn)生的脈沖信號(hào)為每秒由 OUT1 發(fā)出個(gè)長(zhǎng)度為 秒的低電平。 可編程計(jì)數(shù)/定時(shí)器 8253 8253 主要特性? 有 3 個(gè)獨(dú)立的 16 位計(jì)數(shù)器/定時(shí)器，即 3 個(gè)獨(dú)立通道? 每個(gè)計(jì)數(shù)器有 6 種工作方式? 按二進(jìn)制或十進(jìn)制（BCD 碼）計(jì)數(shù)? 計(jì)數(shù)脈沖可以是系統(tǒng)脈沖，也可以是外部事件? 觸發(fā)方式可以是軟禁啊出發(fā)或硬件觸發(fā) 8253 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳8253 為