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8086数字电子钟的设计论文

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8086数字电子钟的设计论文

摘要：本文主要设计了一种基于8086微处理器的数字电子钟。该电子钟采用定时器/计数器模块实现时间的测量和显示，并利用中断技术实现时钟的自动校准和闹钟功能。文章首先介绍了8086微处理器的特点和定时器/计数器的原理，然后详细阐述了电子钟的硬件设计和软件设计。硬件设计包括微处理器、定时器/计数器、显示模块、时钟电路等；软件设计包括时钟测量程序、校准程序、闹钟程序等。最后，通过实验验证了电子钟的性能，结果表明该电子钟具有准确度高、功耗低、可靠性好等特点。本文的设计为数字电子钟的设计提供了有益的参考。

随着科技的不断发展，数字电子钟在日常生活、工业生产、科研等领域得到了广泛应用。传统的电子钟由于精度不高、功耗较大、可靠性差等原因，已经无法满足现代社会的需求。因此，研究一种基于高性能微处理器的数字电子钟具有重要的实际意义。本文以8086微处理器为核心，设计了一种数字电子钟，通过定时器/计数器模块实现时间的测量和显示，并利用中断技术实现时钟的自动校准和闹钟功能。本文的前言部分将介绍数字电子钟的发展背景、研究意义以及本文的主要内容和结构安排。

一、1.8086微处理器及其定时器/计数器

1.18086微处理器概述

(1)8086微处理器是英特尔公司于1978年推出的一款16位微处理器，它是个人计算机历史上具有里程碑意义的处理器之一。它具有20位的数据总线、16位的地址总线以及20位的地址指针，能够寻址1MB的内存空间。8086微处理器的推出标志着个人计算机时代的开始，它的性能在当时被认为是革命性的。

(2)8086微处理器内部包含一个16位的中央处理单元（CPU）和多个辅助单元，如算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、总线接口单元等。这些单元协同工作，使得8086能够执行复杂的计算任务。其指令集丰富，包括数据传输、算术运算、逻辑运算、控制转移等多种指令类型，为用户提供了强大的编程能力。

(3)8086微处理器的成功之处不仅在于其高性能，还在于其开放性和兼容性。英特尔公司开放了8086的指令集和微架构，使得第三方厂商能够开发出兼容的硬件和软件产品。这种开放性促进了个人计算机市场的快速发展，也为后续的微处理器设计提供了宝贵的经验。8086微处理器的推出，对整个计算机行业产生了深远的影响。

1.2定时器/计数器的工作原理

(1)定时器/计数器是计算机系统中常用的硬件组件，主要用于实现时间测量、定时任务、事件计数等功能。在8086微处理器中，定时器/计数器通常指的是可编程间隔定时器（PIT，ProgrammableIntervalTimer）和可编程计数器（PC，ProgrammableCounter）。

(2)可编程间隔定时器（PIT）是8086微处理器中的一个重要组成部分，它由两个独立的定时器组成，即定时器0和定时器1。定时器0通常用于系统时钟和中断处理，而定时器1则可以用于其他应用。PIT的工作原理基于计数器模式，即通过计数器对系统时钟脉冲进行计数，以实现定时功能。

以定时器0为例，它是一个8位的计数器，其计数频率由系统时钟决定。在8086系统中，系统时钟频率为5MHz，因此定时器0的计数频率为5MHz/8=625kHz。这意味着定时器0每计数一次，需要1/625000秒的时间，即1.6ms。当定时器0的计数达到预设值时，它会产生一个中断请求，通知CPU执行相应的中断服务程序。

(3)在实际应用中，可以通过编程设置定时器/计数器的初始值来控制其计数频率和中断时间。例如，如果我们想要定时器0每隔1秒产生一次中断，我们可以将定时器0的初始值设置为65536（即2的16次方减1），因为65536个计数周期正好是1秒（65536*1.6ms=1s）。当定时器0开始计数时，它会从预设的初始值开始递减，直到计数器值为0，此时产生中断。

在实际应用中，定时器/计数器的设置和操作通常需要通过以下步骤完成：

-初始化定时器：设置定时器的模式、计数频率和初始值。

-启动定时器：启动定时器开始计数。

-检查定时器状态：在程序中检查定时器是否达到预设的计数值。

-处理中断：当定时器达到预设的计数值时，CPU会自动跳转到中断服务程序，执行相应的操作。

例如，在编写一个简单的电子钟程序时，我们可以使用定时器/计数器来实现秒、分、时的递增。通过设置定时器0的初始值为65536，并在中断服务程序中增加当前时间，可以实现电子钟的实时显示。此外，还可以通过设置定时器1来实现闹钟功能，当定时器1达到预设的计数值时，