51單片機(jī)做數(shù)字鐘定時(shí)器中斷有誤差如何提高精度

ID:516644 · 發(fā)表于 2020-5-18 18:59

使用51單片機(jī)做一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)字鐘，但是用定時(shí)器中斷時(shí)，進(jìn)入中斷服務(wù)函數(shù)時(shí)會(huì)有機(jī)器周期，會(huì)產(chǎn)生誤差。怎么減少這種誤差？或者如果用補(bǔ)償?shù)姆绞皆黾佣〞r(shí)器的初值，應(yīng)該怎么計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)臄?shù)值？
以下部分代碼是我使用補(bǔ)償修正值的方式，但是修正值不正確。

u8 fixtime; //定義修正變量

void time0_init(void)
{
TMOD |= 0X01;  //選擇為定時(shí)器0模式，工作方式1，僅用TR0打開(kāi)啟動(dòng)。

TH0 = 0XD8;    //給定時(shí)器賦初值，定時(shí)10ms
TL0 = 0XF0;
ET0 = 1;    //打開(kāi)定時(shí)器0中斷允許
EA = 1;       //打開(kāi)總中斷
TR0 = 1;    //打開(kāi)定時(shí)器
}

void Timer0() interrupt 1
{
EA = 0;//禁止所有中斷請(qǐng)求
TR0 = 0;//關(guān)閉T0
fixtime = TL0 + 0X1B;//將TL0中已計(jì)數(shù)值寫(xiě)入fixtime，并加上修正操作占用的27個(gè)機(jī)器周期
TL0 = 0XF0 + fixtime;//將修正值寫(xiě)入TL0
TH0 = 0XD8 + (char)CY;//修正TL0時(shí)可能產(chǎn)生進(jìn)位，要補(bǔ)償?shù)絋H0
EA = 1;//允許所有中斷請(qǐng)求
TR0 = 1;//開(kāi)啟TR0
msec++;
if(msec == 100)       //1sec = 1000ms
{
msec = 0;
sec++;
}
if(sec == 60)          //1min = 60sec
{
sec = 0;
min++;
}
if(min == 60)          //1hour = 60min
{
min = 0;
hour++;
}
}

ID:213173 · 發(fā)表于 2020-5-18 18:59

LOVEqing 發(fā)表于 2020-5-20 18:47
#include
#include "lcd.h"
#define uint unsigned int

仿真受PC時(shí)鐘影響，不一定準(zhǔn)，要用實(shí)物驗(yàn)證。仿真用不了STC89C52的EEPROM保存fixtime變量。給你基本補(bǔ)齊了。

//適用STC89C52RC單片機(jī)
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
//定義ISP的操作命令
#define RdCommand 0x01 //讀命令
#define PrgCommand 0x02 //寫(xiě)命令
#define EraseCommand 0x03 //擦除命令
#define Error 1
#define Ok 0
#define WaitTime 0x01 //定義CPU的等待時(shí)間,寫(xiě)入硬件延時(shí)
//STC89系列EEPROM寄存器聲明
sfr ISP_DATA=0xe2; //0000,0000 EEPROM數(shù)據(jù)寄存器
sfr ISP_ADDRH=0xe3; //0000,0000 EEPROM地址高字節(jié)
sfr ISP_ADDRL=0xe4; //0000,0000 EEPROM地址第字節(jié)
sfr ISP_CMD=0xe5; //xxxx,xx00 EEPROM命令寄存器
sfr ISP_TRIG=0xe6; //0000,0000 EEPRPM命令觸發(fā)寄存器
sfr ISP_CONTR=0xe7; //0000,x000 EEPROM控制寄存器
sbit key0=P3^3;
sbit key1=P3^4;
sbit key2=P3^5;
sbit rs=P2^6; //寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器
sbit rw=P2^5; //寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器
sbit e =P2^7; //片選信號(hào) 下降沿觸發(fā)
uchar sec=0,min=0,hour=12;
uchar num=0;
uint usec=0;
//uint fixtime=10000; //定義修正變量
uint fixtime; //定義修正變量
bit sec_flag=0; //秒標(biāo)志
// 打開(kāi) ISP,IAP 功能
void ISP_IAP_enable(void)
{
EA = 0; /* 關(guān)中斷 */
ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x18; /* 0001,1000 */
ISP_CONTR = ISP_CONTR | WaitTime; /* 寫(xiě)入硬件延時(shí) */
ISP_CONTR = ISP_CONTR | 0x80; /* ISPEN=1 */
}
// 關(guān)閉 ISP,IAP 功能
void ISP_IAP_disable(void)
{
ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x7f; /* ISPEN = 0 */
ISP_TRIG = 0x00;
EA = 1; /* 開(kāi)中斷 */
}
// 公用的觸發(fā)代碼
void ISPgoon(void)
{
ISP_IAP_enable(); /* 打開(kāi) ISP,IAP 功能 */
ISP_TRIG = 0x46; /* 觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)1 */
ISP_TRIG = 0xb9; /* 觸發(fā)ISP_IAP命令字節(jié)2 */
_nop_();
}
// 字節(jié)讀
unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr)
{
ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8);/* 地址賦值 */
ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);
ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清除低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | RdCommand; /* 寫(xiě)入讀命令 */
ISPgoon(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉ISP,IAP功能 */
return (ISP_DATA); /* 返回讀到的數(shù)據(jù) */
}
// 扇區(qū)擦除
void SectorErase(unsigned int sector_addr)
{
unsigned int iSectorAddr;
iSectorAddr = (sector_addr & 0xfe00); /* 取扇區(qū)地址 */
ISP_ADDRH = (unsigned char)(iSectorAddr >> 8);
ISP_ADDRL = 0x00;
ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清空低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | EraseCommand; /* 擦除命令3 */
ISPgoon(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉ISP,IAP功能 */
}
// 字節(jié)寫(xiě)
void byte_write(unsigned int byte_addr, unsigned char original_data)
{
ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8); /* 取地址 */
ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);
ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | PrgCommand; /* 寫(xiě)命令2 */
ISP_DATA = original_data; /* 寫(xiě)入數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 */
ISPgoon(); /* 觸發(fā)執(zhí)行 */
ISP_IAP_disable(); /* 關(guān)閉IAP功能 */
}
/********************************************************************
* 名稱 : delay_uint()
* 功能 : 小延時(shí)。
* 輸入 : 無(wú)
* 輸出 : 無(wú)
***********************************************************************/
void delay_uint(uint i)
{
while(--i);
}
/********************************************************************
* 名稱 : write_com(uchar com)
* 功能 : 1602命令函數(shù)
* 輸入 : 輸入的命令值
* 輸出 : 無(wú)
***********************************************************************/
void write_com(uchar com)
{
e=0;
rs=0;
rw=0;
P0=com;
delay_uint(25);
e=1;
delay_uint(25);
e=0;
}
/********************************************************************
* 名稱 : write_data(uchar dat)
* 功能 : 1602寫(xiě)數(shù)據(jù)函數(shù)
* 輸入 : 需要寫(xiě)入1602的數(shù)據(jù)
* 輸出 : 無(wú)
***********************************************************************/
void write_data(uchar dat)
{
e=0;
rs=1;
rw=0;
P0=dat;
delay_uint(25);
e=1;
delay_uint(25);
e=0;
}
/***********************lcd1602初始化設(shè)置************************/
void init_1602()
{
write_com(0x38);
write_com(0x0c);
write_com(0x06);
write_com(0x01);
}
void time0_init(void)
{
TMOD = 0x02;//自動(dòng)重裝
TH0 = 0x9C; //100us
TL0 = 0x9C;
EA = 1;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void LCD1602_init(void)
{
uchar i;
uchar a[]=" Digital Clock ";
write_com(0x80);
for(i=0;i<16;i++)
write_data(a[i]);
}
void display(void)
{
write_com(0xc0+13);
if(num==0)
write_data(' ');
else if(num==1)
write_data('H');
else if(num==2)
write_data('M');
else if(num==3)
write_data('S');
write_com(0x80+0x44);
if(num==4)
{
write_data('F');
write_data('=');
write_data('=');
write_data(fixtime/10000%10+'0');
write_data(fixtime/1000%10+'0');
write_data(fixtime/100%10+'0');
write_data(fixtime/10%10+'0');
write_data(fixtime%10+'0');
write_data(' ');
write_data(' ');
}
else
{
write_data(hour/10+'0');
write_data(hour%10+'0');
write_data(':');
write_data(min/10+'0');
write_data(min%10+'0');
write_data(':');
write_data(sec/10+'0');
write_data(sec%10+'0');
}
}
void keyscan()
{
static bit key_lock=0; //按鍵自鎖標(biāo)志
static uchar count=0; //消抖計(jì)數(shù)變量
uchar i=0,a,b;
if(!key0||!key1||!key2)
{
if(++count>=10 && key_lock==0)
{
key_lock=1;//自鎖
if(!key0)
{
num++;
num%=5;
}
if(!key1 && num>0)
{
switch(num)
{
case 1: hour++;if(hour>=24)hour=0; break;
case 2: min++; if(min>=60) min=0; break;
case 3: sec++; if(sec>=60) sec=0; break;
case 4: fixtime++;
a=fixtime>>8;
b=fixtime;
SectorErase(0x2000);//擦除扇區(qū)
byte_write(0x2000,a);//重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)高8位
byte_write(0x2001,b);//重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)低8位
break;
default: break;
}
}
if(!key2 && num>0)
{
switch(num)
{
case 1: hour--;if(hour>=24)hour=23; break;
case 2: min--; if(min>=60) min=59; break;
case 3: sec--; if(sec>=60) sec=59; break;
case 4: fixtime--;
a=fixtime>>8;
b=fixtime;
SectorErase(0x2000);//擦除扇區(qū)
byte_write(0x2000,a);//重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)高8位
byte_write(0x2001,b);//重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)低8位
break;
default: break;
}
}
}
}
else //松手
{
count=0;
key_lock=0;
}
}
void Timing()//計(jì)時(shí)程序
{
if(sec_flag)
{
sec_flag=0;
sec++;
if(sec >= 60)
{
sec = 0;
min++;
if(min >= 60)
{
min = 0;
hour++;
if(hour >= 24)
hour=0;
}
}
}
}
void main()
{
init_1602();
LCD1602_init();
fixtime=byte_read(0x2000);//程序開(kāi)始時(shí)讀取EEPROM中數(shù)據(jù)
fixtime=fixtime<<8|byte_read(0x2001);//合并為整形數(shù)據(jù)
if(fixtime>15000||fixtime<5000) //防止首次上電時(shí)讀取出錯(cuò)
fixtime=10000;
time0_init();
while(1)
{
keyscan();
Timing();
display();
}
}
void Timer0() interrupt 1
{
if(++usec>=fixtime) //1sec
{
usec = 0;
sec_flag=1;
}
}

復(fù)制代碼

ID:584814 · 發(fā)表于 2020-5-19 11:08

如果僅用單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘，除調(diào)整晶振頻率等硬件外，軟件通過(guò)調(diào)整定時(shí)器的初值，計(jì)算值加實(shí)驗(yàn)修正。
想獲得精準(zhǔn)時(shí)鐘，直接外部時(shí)鐘便宜且方便。

ID:267719 · 發(fā)表于 2020-5-19 11:34

用方式2，自動(dòng)重載模式。定時(shí)到比如100us。這樣就只有相鄰誤差，沒(méi)有累計(jì)誤差。
晶振匹配不同的電容，實(shí)際的頻率也是有誤差的。這個(gè)補(bǔ)償要累計(jì)去計(jì)算的，比如1個(gè)月后，誤差多少個(gè)ms，平均每天或每小時(shí)差多少個(gè)ms（這個(gè)值小于1000），到整天或整小時(shí)的時(shí)候調(diào)整（根據(jù)實(shí)際情況去加或減。加好辦，注意減的處理）。
僅提供一種思路做參考。。

ID:213173 · 發(fā)表于 2020-5-19 16:35

給你一個(gè)程序框架，自己補(bǔ)充完整�？梢宰龅饺照`差<10秒

#include <reg51.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit key1=P3^4;
sbit key2=P3^5;
uchar sec,min,hour;
uint usec=0;
uint fixtime=10000; //定義修正變量
bit sec_flag=0; //秒標(biāo)志
void time0_init(void)
{
TMOD = 0x02;//自動(dòng)重裝
TH0 = 0x9C; //100us
TL0 = 0x9C;
EA = 1;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void keyscan()
{
static bit key_lock=0; //按鍵自鎖標(biāo)志
static uchar count=0; //消抖計(jì)數(shù)變量
if(!key1||!key2)
{
if(++count>=100 && key_lock==0)
{
key_lock=1;//自鎖
if(!key1)
fixtime++;
if(!key2)
fixtime--;
}
}
else //松手
{
count=0;
key_lock=0;
}
//其它調(diào)時(shí)語(yǔ)句
}
void display()//顯示程序
{
//顯示
}
void Timing()//計(jì)時(shí)程序
{
if(sec_flag)
{
sec_flag=0;
sec++;
if(sec >= 60)
{
sec = 0;
min++;
if(min >= 60)
{
min = 0;
hour++;
if(hour >= 24)
hour=0;
}
}
}
}
void main()
{
time0_init();
while(1)
{
keyscan();
Timing();
display();
}
}
void Timer0() interrupt 1
{
if(++usec>=fixtime) //1sec
{
usec = 0;
sec_flag=1;
}
}

復(fù)制代碼

ID:516644 · 發(fā)表于 2020-5-19 17:44

carpcarey 發(fā)表于 2020-5-19 11:34
用方式2，自動(dòng)重載模式。定時(shí)到比如100us。這樣就只有相鄰誤差，沒(méi)有累計(jì)誤差。
晶振匹配不同的電容，實(shí)際 ...

為什么我修改成方式2之后，1602顯示的數(shù)值都不會(huì)變了。只修改了定時(shí)器的配置。定時(shí)時(shí)間是100us

ID:732506 · 發(fā)表于 2020-5-19 20:42

讓鐘運(yùn)行較長(zhǎng)一段時(shí)間，比如10-20小時(shí)，看誤差萬(wàn)分之多少，根據(jù)誤差調(diào)整fixtime的值。一次可能不行，多試幾次，應(yīng)該能不斷減小誤差。調(diào)整到每天誤差幾十秒應(yīng)該是可以的，要進(jìn)一步提高比較困難，因?yàn)槭褂冒存I時(shí)會(huì)對(duì)程序的執(zhí)行時(shí)間有影響。

ID:267719 · 發(fā)表于 2020-5-20 09:09

LOVEqing 發(fā)表于 2020-5-19 17:44
為什么我修改成方式2之后，1602顯示的數(shù)值都不會(huì)變了。只修改了定時(shí)器的配置。定時(shí)時(shí)間是100us

看看代碼

ID:516644 · 發(fā)表于 2020-5-20 16:51

carpcarey 發(fā)表于 2020-5-20 09:09
看看代碼

#include "reg52.h"
#include "lcd.h"

#define u8 unsigned char
#define u16 unsigned int

u8 init[] = "0123456789";
u8 msec;    //毫秒
u8 sec;       //秒
u8 min;       //分
u8 hour;    //時(shí)

void LCD1602_init(void)
{
LcdWriteCom(0x01);
LcdWriteData(' ');
LcdWriteData('D');
LcdWriteData('i');
LcdWriteData('g');
LcdWriteData('i');
LcdWriteData('t');
LcdWriteData('a');
LcdWriteData('l');
LcdWriteData(' ');
LcdWriteData(' ');
LcdWriteData('C');
LcdWriteData('l');
LcdWriteData('o');
LcdWriteData('c');
LcdWriteData('k');
LcdWriteData(' ');
}

void LCD1602_show(void)
{
LcdWriteCom(0x80 + 0x40);
LcdWriteData(init[hour / 10]);
LcdWriteData(init[hour % 10]);
LcdWriteData(':');
LcdWriteData(init[min / 10]);
LcdWriteData(init[min % 10]);
LcdWriteData(':');
LcdWriteData(init[sec / 10]);
LcdWriteData(init[sec % 10]);
}
void time0_init(void)
{
TMOD = 0X02;  //選擇為定時(shí)器0模式，工作方式2，僅用TR0打開(kāi)啟動(dòng)。

TH0 = 0X9C;    //給定時(shí)器賦初值，定時(shí)0.1ms
TL0 = 0X9C;
ET0 = 1;    //打開(kāi)定時(shí)器0中斷允許
EA = 1;       //打開(kāi)總中斷
TR0 = 1;    //打開(kāi)定時(shí)器
}

void main(void)
{
LcdInit();
time0_init();
LCD1602_init();
while(1)
{
LCD1602_show();
}
}

void Timer0(void) interrupt 1
{
msec++;
if(msec == 10000)       //1sec = 1000ms
{
msec = 0;
sec++;
}
if(sec == 60)          //1min = 60sec
{
sec = 0;
min++;
}
if(min == 60)          //1hour = 60min
{
min = 0;
hour++;
}
if(hour == 24)
hour = 0;
}

大概是這樣

ID:548551 · 發(fā)表于 2020-5-20 17:03

wulin 發(fā)表于 2020-5-19 16:35
給你一個(gè)程序框架，自己補(bǔ)充完整。可以做到日誤差

請(qǐng)問(wèn)老哥.51單片機(jī)都不初始化IO口嗎? 還有就是晶振頻率,以及上下拉打開(kāi)不打開(kāi). 還有看門(mén)狗也不初始化??

ID:73435 · 發(fā)表于 2020-5-20 17:03

中斷里面處理盡可能快，所以你的很多代碼可以放到中斷外，中斷里面就是一個(gè)簡(jiǎn)單的累加就好了。

ID:267719 · 發(fā)表于 2020-5-20 17:21

LOVEqing 發(fā)表于 2020-5-20 16:51
#include "reg52.h"
#include "lcd.h"

u8 msc 不對(duì) u16 msc因?yàn)楹竺?if (msec == 10000) //1sec = 1000ms
如果u8 msc，始終不會(huì)等于10000的，最大只能255.

ID:516644 · 發(fā)表于 2020-5-20 18:47

wulin 發(fā)表于 2020-5-19 16:35
給你一個(gè)程序框架，自己補(bǔ)充完整�？梢宰龅饺照`差

#include <reg52.h>
#include "lcd.h"
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char

uchar init[] = "0123456789";

sbit key1=P3^4;
sbit key2=P3^5;

uchar sec,min,hour;
uint  usec=0;
uint  fixtime=10000; //定義修正變量
bit sec_flag=0;             //秒標(biāo)志

void time0_init(void)
{
TMOD = 0x02;//自動(dòng)重裝
TH0 = 0x9C; //100us
TL0 = 0x9C;
EA = 1;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}

void LCD1602_init(void)
{
LcdWriteCom(0x01);
LcdWriteData(' ');
LcdWriteData('D');
LcdWriteData('i');
LcdWriteData('g');
LcdWriteData('i');
LcdWriteData('t');
LcdWriteData('a');
LcdWriteData('l');
LcdWriteData(' ');
LcdWriteData(' ');
LcdWriteData('C');
LcdWriteData('l');
LcdWriteData('o');
LcdWriteData('c');
LcdWriteData('k');
LcdWriteData(' ');
}

void LCD1602_show(void)
{
LcdWriteCom(0x80 + 0x40);
LcdWriteData(init[hour / 10]);
LcdWriteData(init[hour % 10]);
LcdWriteData(':');
LcdWriteData(init[min / 10]);
LcdWriteData(init[min % 10]);
LcdWriteData(':');
LcdWriteData(init[sec / 10]);
LcdWriteData(init[sec % 10]);
}

void keyscan()
{
      static bit key_lock=0;       //按鍵自鎖標(biāo)志
      static uchar count=0;       //消抖計(jì)數(shù)變量
      if(!key1||!key2)
      {
            if(++count>=100 && key_lock==0)
            {
                     key_lock=1;//自鎖
                     if(!key1)
                              fixtime++;
                     if(!key2)
                              fixtime--;
            }
      }
      else //松手
      {
            count=0;
            key_lock=0;
      }
      //其它調(diào)時(shí)語(yǔ)句
}

void display()//顯示程序
{
   LCD1602_show();  //顯示
}

void Timing()//計(jì)時(shí)程序
{
      if(sec_flag)
      {
            sec_flag=0;
            sec++;
            if(sec >= 60)
            {
                     sec = 0;
                     min++;
                     if(min >= 60)
                     {
                              min = 0;
                              hour++;
                              if(hour >= 24)
                                    hour=0;
                     }
            }
      }
}

void main()
{
      time0_init();
LcdInit();
LCD1602_init();

      while(1)
      {
            keyscan();
            Timing();
            display();
      }
}

void Timer0() interrupt 1
{
      if(++usec>=fixtime)  //1sec
      {
            usec = 0;
            sec_flag=1;
      }
}

我就增加了1602顯示，用protues仿真，然后誤差還是蠻大的，大概1602顯示25s的時(shí)候手機(jī)秒表已經(jīng)跑到28了

ID:516644 · 發(fā)表于 2020-5-21 10:11

carpcarey 發(fā)表于 2020-5-20 17:21
u8 msc 不對(duì) u16 msc因?yàn)楹竺?if (msec == 10000) //1sec = 1000ms
如果u8 msc，始終不會(huì)等于 ...

哦哦哦是的呢，忘記了

ID:516644 · 發(fā)表于 2020-5-21 19:00

wulin 發(fā)表于 2020-5-21 12:09
仿真受PC時(shí)鐘影響，不一定準(zhǔn)，要用實(shí)物驗(yàn)證。仿真用不了STC89C52的EEPROM保存fixtime變量。給你基本補(bǔ)齊 ...

哈哈哈哈哈，有道理，主要是手頭沒(méi)有開(kāi)發(fā)板，沒(méi)法實(shí)物測(cè)試。你這都把鐘基本做出來(lái)了

ID:57657 · 發(fā)表于 2023-3-8 14:52

高精度必須自動(dòng)重載初值，定時(shí)器0中斷內(nèi)不能向TH0和TL0寄存器賦值，有多個(gè)中斷注意優(yōu)先級(jí)問(wèn)題。

ID:1034262 · 發(fā)表于 2023-3-8 17:10

定時(shí)器工作于自動(dòng)重裝模式，本身不會(huì)造成誤差。
我用一個(gè)有源恒溫晶振，北斗模塊校準(zhǔn)過(guò)，作為單片機(jī)（STC8H4K64TL）的時(shí)鐘，定時(shí)器工作于16位自動(dòng)重裝模式，1年的誤差不超過(guò)0.3秒。

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51單片機(jī)做數(shù)字鐘定時(shí)器中斷有誤差如何提高精度

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