有个挺基础的8086系统设计，想请教一下

Question

电路连接使用PROTEUS的示例模板中的译码电路，芯片选择引脚连接到译码器74154IO4，数据线连接到系统的低8位数据线ADOAD7，编程将8253计数器0设定为方式3，输入频率为100kHz的数字时钟信号，要求产生5~22ms的方波信号：计数器1设定在方式3,输入同计数器0，要求产生500ms的方波信号，输出信号连接到LED灯，控制IED灯闪烁，设计硬件电路和程序实现以上功能，用虚拟示波器观察产生的波形。

Answer 1

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以下是解决此8086系统设计问题的步骤：

一、硬件电路设计

1. 8086微处理器
   • 8086是整个系统的核心，它负责控制其他芯片的操作并处理数据。
   • 连接其数据总线（低8位ADO - AD7用于与8253通信）、地址总线以及控制信号。
2. 8253计数器芯片
   • 连接方式
     • 数据线：将8253的数据线D0 - D7连接到8086系统的低8位数据线ADO - AD7，以便数据传输。
     • 地址线：通过译码电路连接到合适的地址，这里芯片选择引脚连接到译码器74154的IO4，以确定8253在系统中的地址。
     • 时钟信号：输入频率为100kHz的数字时钟信号到8253的CLK0和CLK1引脚（用于计数器0和计数器1）。
     • 对于计数器0，将其输出OUT0连接到示波器用于观察波形，并且根据后续程序设置，产生5 - 22ms的方波信号。
     • 对于计数器1，将其输出OUT1连接到LED灯，产生500ms的方波信号来控制LED闪烁。
3. 74154译码器
   • 用于对8086的地址进行译码，以便选择8253芯片。它的IO4引脚连接到8253的芯片选择引脚，根据8086的地址信号产生合适的片选信号。

二、程序设计

1. 8253初始化编程（假设8253的端口地址为PORT0和PORT1，这里是通过译码电路得到的实际地址）

   • 计数器0初始化
     • 首先，需要向8253的控制字寄存器写入控制字。对于计数器0，方式3（方波发生器模式）的控制字格式为：1011xxxxB，假设使用二进制计数（x部分根据具体需求确定，这里假设为0000），则控制字为10110000B（十六进制为B0H）。
     • 写入控制字到8253的控制字寄存器（假设地址为PORT0）：

       MOV AL, 0B0H
       OUT PORT0, AL
       

     • 计算计数初值。已知输入时钟频率f = 100kHz，要产生的方波周期T在5 - 22ms之间。根据公式计数初值N = f*T，当T = 5ms时，N1=(100000Hz)* (5*10 - 3s)=500；当T = 22ms时，N2=(100000Hz)* (22*10 - 3s) = 2200。所以计数初值的范围是500 - 2200。
     • 写入计数初值（假设先写低字节，后写高字节）：

       MOV AX, 500 ; 这里以500为例，可以根据需求调整
       OUT PORT0, AL
       MOV AL, AH
       OUT PORT0, AL
       

   • 计数器1初始化
     • 对于计数器1，同样先写控制字。方式3的控制字格式为1011xxxxB，假设为二进制计数且其他设置相同，控制字也是10110000B（十六进制为B0H）。

       MOV AL, 0B0H
       OUT PORT0, AL
       

     • 计算计数初值。已知输入时钟频率f = 100kHz，要产生的方波周期T = 500ms。根据公式计数初值N = f*T，N=(100000Hz)* (500*10 - 3s)=50000。
     • 写入计数初值（假设先写低字节，后写高字节）：

       MOV AX, 50000
       OUT PORT1, AL
       MOV AL, AH
       OUT PORT1, AL
       

2. 控制LED闪烁的程序（简单示例）

   • 可以通过不断检测计数器1输出的方波信号来控制LED的亮灭。假设通过输入输出端口（如8255芯片等，这里未详细设计其连接）来控制LED，并且可以读取计数器1的输出状态。

     CHECK_LOOP:
     IN AL, PORT_STATUS ; 假设PORT_STATUS是读取计数器1输出状态的端口
     TEST AL, 01H ; 假设OUT1连接到最低位
     JZ LED_OFF
     LED_ON:
     MOV AL, 0FFH ; 假设点亮LED是输出高电平
     OUT PORT_LED, AL
     JMP CHECK_LOOP
     LED_OFF:
     MOV AL, 00H ; 假设熄灭LED是输出低电平
     OUT PORT_LED, AL
     JMP CHECK_LOOP
     

请注意，以上程序只是一个基本的框架，在实际的8086系统设计中，还需要考虑更多的细节，如系统的初始化、中断处理（如果需要）、地址译码的具体实现等。并且在PROTEUS中进行仿真时，需要正确设置各个元件的参数和连接关系，以确保系统能够正常工作并观察到正确的波形。