單片機(jī)電子時(shí)鐘計(jì)時(shí)脈沖基準(zhǔn)誤差分析

單片機(jī)應(yīng)用中，常常會(huì)遇到這種情況，在用單片機(jī)制作電子鐘或要求根據(jù)時(shí)鐘啟控的控制系統(tǒng)時(shí)，會(huì)突然發(fā)現(xiàn)當(dāng)初校準(zhǔn)了的電子時(shí)鐘的時(shí)間竟然變快或是變慢了。于是，嘗試用各種方法來調(diào)整它的走時(shí)精度，但是最終的效果還是不盡人意，只好每過一段時(shí)間手動(dòng)調(diào)整一次。那么，是否可使時(shí)鐘走時(shí)更精確些呢？現(xiàn)探討如下：

一、誤差原因分析

1.單片機(jī)電子時(shí)鐘的計(jì)時(shí)脈沖基準(zhǔn)，是由外部晶振的頻率經(jīng)過12分頻后提供的，采用內(nèi)部的定時(shí)，計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能。所以，外接晶振頻率的精確度直接影響電子鐘計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。2.單片機(jī)電子時(shí)鐘利用內(nèi)部定時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出產(chǎn)生中斷（12MHz晶振一般為50ms）再乘以相應(yīng)的倍率，來實(shí)現(xiàn)秒、分、時(shí)的轉(zhuǎn)換。大家都知道，從定時(shí)，計(jì)數(shù)器產(chǎn)生中斷請(qǐng)求到響應(yīng)中斷，需要3_8個(gè)機(jī)器周期。定時(shí)中斷子程序中的數(shù)據(jù)人棧和重裝定時(shí)，計(jì)數(shù)器的初值還需要占用數(shù)個(gè)機(jī)器周期。此外。從中斷人口轉(zhuǎn)到中斷子程序也要占用一定的機(jī)器周期。例如：

從上述程序可以看出，從中斷人口到定時(shí)/計(jì)數(shù)器初值的低8位裝入需要占用2+2+2=6個(gè)機(jī)器周期。所以，在編程時(shí)一般會(huì)把這6個(gè)機(jī)器周期加入定時(shí)/計(jì)數(shù)器的初值中。但是，從定時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出中斷請(qǐng)求到執(zhí)行中斷需要幾個(gè)機(jī)器周期（3~8個(gè)機(jī)器周期）。就很難確定準(zhǔn)確值，正是這一原因?qū)е铝穗娮訒r(shí)鐘計(jì)時(shí)的不準(zhǔn)。

二、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(jì)時(shí)的精確度，但是晶振并不是導(dǎo)致電子鐘計(jì)時(shí)不準(zhǔn)的主要因素，而且高精度的晶振價(jià)格較高，所以不必采用此方案。2、動(dòng)態(tài)同步修正方案

從程序人手，采用動(dòng)態(tài)同步修正方法給定時(shí)，計(jì)數(shù)器賦初值。動(dòng)態(tài)同步修正方法如下：由于定時(shí)，計(jì)數(shù)器溢出后，又會(huì)從O開始自動(dòng)加數(shù)，故在給定時(shí)/計(jì)數(shù)器再次賦值前，先將定時(shí)，計(jì)數(shù)器低位（TLO）中的值和初始值相加，然后送人定時(shí)，計(jì)數(shù)器中，此時(shí)定時(shí)，計(jì)數(shù)器中的值即為動(dòng)態(tài)同步修正后的準(zhǔn)確值。具體程序如下：

采用此種方法后，相信制作的電子時(shí)鐘的精度已有提高了。

3.自動(dòng)調(diào)整方案

采用同步修正方案后，電子時(shí)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(jī)后，走時(shí)誤差不一樣，不知是何原因），時(shí)間長(zhǎng)了仍然會(huì)有積累誤差。為此，可采用自動(dòng)調(diào)整方案。實(shí)際上是一種容錯(cuò)技術(shù)。其自動(dòng)調(diào)整原理為：實(shí)測(cè)出誤差I(lǐng)s所需的時(shí)間，然后每隔這樣一段時(shí)間后就對(duì)秒進(jìn)行加“1”或減“1”調(diào)整。例如：電子鐘每過50小時(shí)就慢1秒，其自動(dòng)調(diào)整程序如下：

以下是一個(gè)完整實(shí)例：

結(jié)語

使用此方法調(diào)整較費(fèi)時(shí)間，但效果非常好。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，一次調(diào)整可以將月誤差控制在Is左右，如按此方法再次測(cè)出誤差I(lǐng)s所需的天數(shù)并進(jìn)行二次調(diào)整，其精度會(huì)更高。