單片機應用中,常常會遇到這種情況,在用單片機制作電子鐘或要求根據時鐘啟控的控制系統時,會突然發現當初校準了的電子時鐘的時間竟然變快或是變慢了。
于是,嘗試用各種方法來調整它的走時精度,但是最終的效果還是不盡人意,只好每過一段時間手動調整一次。那么,是否可使時鐘走時更精確些呢?現探討如下:
誤差原因分析
1.單片機電子時鐘的計時脈沖基準,是由外部晶振的頻率經過12分頻后提供的,采用內部的定時,計數器來實現計時功能。所以,外接晶振頻率的精確度直接影響電子鐘計時的準確性。
2.單片機電子時鐘利用內部定時,計數器溢出產生中斷(12MHz晶振一般為50ms)再乘以相應的倍率,來實現秒、分、時的轉換。大家都知道,從定時,計數器產生中斷請求到響應中斷,需要3_8個機器周期。定時中斷子程序中的數據人棧和重裝定時,計數器的初值還需要占用數個機器周期。此外。從中斷人口轉到中斷子程序也要占用一定的機器周期。例如:
從上述程序可以看出,從中斷人口到定時/計數器初值的低8位裝入需要占用2+2+2=6個機器周期。所以,在編程時一般會把這6個機器周期加入定時/計數器的初值中。但是,從定時,計數器溢出中斷請求到執行中斷需要幾個機器周期(3~8個機器周期)。就很難確定準確值,正是這一原因導致了電子時鐘計時的不準。
解決方法
1、采用高精度晶振方案
雖然采用高精度的晶振可以稍微提高電子鐘計時的精確度,但是晶振并不是導致電子鐘計時不準的主要因素,而且高精度的晶振價格較高,所以不必采用此方案。
2、動態同步修正方案
從程序人手,采用動態同步修正方法給定時,計數器賦初值。動態同步修正方法如下:由于定時,計數器溢出后,又會從O開始自動加數,故在給定時/計數器再次賦值前,先將定時,計數器低位(TLO)中的值和初始值相加,然后送人定時,計數器中,此時定時,計數器中的值即為動態同步修正后的準確值。具體程序如下:
采用此種方法后,相信制作的電子時鐘的精度已有提高了。
3.自動調整方案
采用同步修正方案后,電子時鐘的精度雖然提高了很多,但是由于晶振頻率的偏差和一些其他未知因素的影響(同一塊電路板、同樣的程序換了一片單片機后,走時誤差不一樣,不知是何原因),時間長了仍然會有積累誤差。為此,可采用自動調整方案。實際上是一種容錯技術。其自動調整原理為:實測出誤差Is所需的時間,然后每隔這樣一段時間后就對秒進行加“1”或減“1”調整。例如:電子鐘每過50小時就慢1秒,其自動調整程序如下:
以下是一個完整實例:
結語
使用此方法調整較費時間,但效果非常好。經實驗,一次調整可/以將月誤差控制在Is左右,如按此方法再次測出誤差Is所需的天數并進行二次調整,其精度會更高。
責任編輯:pj
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