51单片机做数字钟定时器中断有误差如何提高精度

ID:516644 · 发表于 2020-5-18 18:59

使用51单片机做一个简单的数字钟，但是用定时器中断时，进入中断服务函数时会有机器周期，会产生误差。怎么减少这种误差？或者如果用补偿的方式增加定时器的初值，应该怎么计算需要补偿的数值？
以下部分代码是我使用补偿修正值的方式，但是修正值不正确。

u8 fixtime; //定义修正变量

void time0_init(void)
{
TMOD |= 0X01;  //选择为定时器0模式，工作方式1，仅用TR0打开启动。

TH0 = 0XD8;    //给定时器赋初值，定时10ms
TL0 = 0XF0;
ET0 = 1;    //打开定时器0中断允许
EA = 1;       //打开总中断
TR0 = 1;    //打开定时器
}

void Timer0() interrupt 1
{
EA = 0;//禁止所有中断请求
TR0 = 0;//关闭T0
fixtime = TL0 + 0X1B;//将TL0中已计数值写入fixtime，并加上修正操作占用的27个机器周期
TL0 = 0XF0 + fixtime;//将修正值写入TL0
TH0 = 0XD8 + (char)CY;//修正TL0时可能产生进位，要补偿到TH0
EA = 1;//允许所有中断请求
TR0 = 1;//开启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 · 发表于 2020-5-18 18:59

LOVEqing 发表于 2020-5-20 18:47
#include
#include "lcd.h"
#define uint unsigned int

仿真受PC时钟影响，不一定准，要用实物验证。仿真用不了STC89C52的EEPROM保存fixtime变量。给你基本补齐了。

无标题.jpg

//适用STC89C52RC单片机
#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
//定义ISP的操作命令
#define RdCommand 0x01 //读命令
#define PrgCommand 0x02 //写命令
#define EraseCommand 0x03 //擦除命令
#define Error 1
#define Ok 0
#define WaitTime 0x01 //定义CPU的等待时间,写入硬件延时
//STC89系列EEPROM寄存器声明
sfr ISP_DATA=0xe2; //0000,0000 EEPROM数据寄存器
sfr ISP_ADDRH=0xe3; //0000,0000 EEPROM地址高字节
sfr ISP_ADDRL=0xe4; //0000,0000 EEPROM地址第字节
sfr ISP_CMD=0xe5; //xxxx,xx00 EEPROM命令寄存器
sfr ISP_TRIG=0xe6; //0000,0000 EEPRPM命令触发寄存器
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; //寄存器选择信号 H:数据寄存器 L:指令寄存器
sbit rw=P2^5; //寄存器选择信号 H:数据寄存器 L:指令寄存器
sbit e =P2^7; //片选信号下降沿触发
uchar sec=0,min=0,hour=12;
uchar num=0;
uint usec=0;
//uint fixtime=10000; //定义修正变量
uint fixtime; //定义修正变量
bit sec_flag=0; //秒标志
// 打开 ISP,IAP 功能
void ISP_IAP_enable(void)
{
EA = 0; /* 关中断 */
ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x18; /* 0001,1000 */
ISP_CONTR = ISP_CONTR | WaitTime; /* 写入硬件延时 */
ISP_CONTR = ISP_CONTR | 0x80; /* ISPEN=1 */
}
// 关闭 ISP,IAP 功能
void ISP_IAP_disable(void)
{
ISP_CONTR = ISP_CONTR & 0x7f; /* ISPEN = 0 */
ISP_TRIG = 0x00;
EA = 1; /* 开中断 */
}
// 公用的触发代码
void ISPgoon(void)
{
ISP_IAP_enable(); /* 打开 ISP,IAP 功能 */
ISP_TRIG = 0x46; /* 触发ISP_IAP命令字节1 */
ISP_TRIG = 0xb9; /* 触发ISP_IAP命令字节2 */
_nop_();
}
// 字节读
unsigned char byte_read(unsigned int byte_addr)
{
ISP_ADDRH = (unsigned char)(byte_addr >> 8);/* 地址赋值 */
ISP_ADDRL = (unsigned char)(byte_addr & 0x00ff);
ISP_CMD = ISP_CMD & 0xf8; /* 清除低3位 */
ISP_CMD = ISP_CMD | RdCommand; /* 写入读命令 */
ISPgoon(); /* 触发执行 */
ISP_IAP_disable(); /* 关闭ISP,IAP功能 */
return (ISP_DATA); /* 返回读到的数据 */
}
// 扇区擦除
void SectorErase(unsigned int sector_addr)
{
unsigned int iSectorAddr;
iSectorAddr = (sector_addr & 0xfe00); /* 取扇区地址 */
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(); /* 触发执行 */
ISP_IAP_disable(); /* 关闭ISP,IAP功能 */
}
// 字节写
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; /* 写命令2 */
ISP_DATA = original_data; /* 写入数据准备 */
ISPgoon(); /* 触发执行 */
ISP_IAP_disable(); /* 关闭IAP功能 */
}
/********************************************************************
* 名称 : delay_uint()
* 功能 : 小延时。
* 输入 : 无
* 输出 : 无
***********************************************************************/
void delay_uint(uint i)
{
while(--i);
}
/********************************************************************
* 名称 : write_com(uchar com)
* 功能 : 1602命令函数
* 输入 : 输入的命令值
* 输出 : 无
***********************************************************************/
void write_com(uchar com)
{
e=0;
rs=0;
rw=0;
P0=com;
delay_uint(25);
e=1;
delay_uint(25);
e=0;
}
/********************************************************************
* 名称 : write_data(uchar dat)
* 功能 : 1602写数据函数
* 输入 : 需要写入1602的数据
* 输出 : 无
***********************************************************************/
void write_data(uchar dat)
{
e=0;
rs=1;
rw=0;
P0=dat;
delay_uint(25);
e=1;
delay_uint(25);
e=0;
}
/***********************lcd1602初始化设置************************/
void init_1602()
{
write_com(0x38);
write_com(0x0c);
write_com(0x06);
write_com(0x01);
}
void time0_init(void)
{
TMOD = 0x02;//自动重装
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; //按键自锁标志
static uchar count=0; //消抖计数变量
uchar i=0,a,b;
if(!key0||!key1||!key2)
{
if(++count>=10 && key_lock==0)
{
key_lock=1;//自锁
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);//擦除扇区
byte_write(0x2000,a);//重新写入数据高8位
byte_write(0x2001,b);//重新写入数据低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);//擦除扇区
byte_write(0x2000,a);//重新写入数据高8位
byte_write(0x2001,b);//重新写入数据低8位
break;
default: break;
}
}
}
}
else //松手
{
count=0;
key_lock=0;
}
}
void Timing()//计时程序
{
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);//程序开始时读取EEPROM中数据
fixtime=fixtime<<8|byte_read(0x2001);//合并为整形数据
if(fixtime>15000||fixtime<5000) //防止首次上电时读取出错
fixtime=10000;
time0_init();
while(1)
{
keyscan();
Timing();
display();
}
}
void Timer0() interrupt 1
{
if(++usec>=fixtime) //1sec
{
usec = 0;
sec_flag=1;
}
}

复制代码

ID:584814 · 发表于 2020-5-19 11:08

如果仅用单片机内部时钟，除调整晶振频率等硬件外，软件通过调整定时器的初值，计算值加实验修正。
想获得精准时钟，直接外部时钟便宜且方便。

ID:267719 · 发表于 2020-5-19 11:34

用方式2，自动重载模式。定时到比如100us。这样就只有相邻误差，没有累计误差。
晶振匹配不同的电容，实际的频率也是有误差的。这个补偿要累计去计算的，比如1个月后，误差多少个ms，平均每天或每小时差多少个ms（这个值小于1000），到整天或整小时的时候调整（根据实际情况去加或减。加好办，注意减的处理）。
仅提供一种思路做参考。。

ID:213173 · 发表于 2020-5-19 16:35

给你一个程序框架，自己补充完整。可以做到日误差<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; //定义修正变量
bit sec_flag=0; //秒标志
void time0_init(void)
{
TMOD = 0x02;//自动重装
TH0 = 0x9C; //100us
TL0 = 0x9C;
EA = 1;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
}
void keyscan()
{
static bit key_lock=0; //按键自锁标志
static uchar count=0; //消抖计数变量
if(!key1||!key2)
{
if(++count>=100 && key_lock==0)
{
key_lock=1;//自锁
if(!key1)
fixtime++;
if(!key2)
fixtime--;
}
}
else //松手
{
count=0;
key_lock=0;
}
//其它调时语句
}
void display()//显示程序
{
//显示
}
void Timing()//计时程序
{
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;
}
}

复制代码

ID:516644 · 发表于 2020-5-19 17:44

carpcarey 发表于 2020-5-19 11:34
用方式2，自动重载模式。定时到比如100us。这样就只有相邻误差，没有累计误差。
晶振匹配不同的电容，实际 ...

为什么我修改成方式2之后，1602显示的数值都不会变了。只修改了定时器的配置。定时时间是100us

ID:732506 · 发表于 2020-5-19 20:42

让钟运行较长一段时间，比如10-20小时，看误差万分之多少，根据误差调整fixtime的值。一次可能不行，多试几次，应该能不断减小误差。调整到每天误差几十秒应该是可以的，要进一步提高比较困难，因为使用按键时会对程序的执行时间有影响。

ID:267719 · 发表于 2020-5-20 09:09

LOVEqing 发表于 2020-5-19 17:44
为什么我修改成方式2之后，1602显示的数值都不会变了。只修改了定时器的配置。定时时间是100us

看看代码

ID:516644 · 发表于 2020-5-20 16:51

carpcarey 发表于 2020-5-20 09:09
看看代码

#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;    //时

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;  //选择为定时器0模式，工作方式2，仅用TR0打开启动。

TH0 = 0X9C;    //给定时器赋初值，定时0.1ms
TL0 = 0X9C;
ET0 = 1;    //打开定时器0中断允许
EA = 1;       //打开总中断
TR0 = 1;    //打开定时器
}

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;
}

大概是这样

ID:548551 · 发表于 2020-5-20 17:03

wulin 发表于 2020-5-19 16:35
给你一个程序框架，自己补充完整。可以做到日误差

请问老哥.51单片机都不初始化IO口吗? 还有就是晶振频率,以及上下拉打开不打开. 还有看门狗也不初始化??

ID:73435 · 发表于 2020-5-20 17:03

中断里面处理尽可能快，所以你的很多代码可以放到中断外，中断里面就是一个简单的累加就好了。

ID:267719 · 发表于 2020-5-20 17:21

LOVEqing 发表于 2020-5-20 16:51
#include "reg52.h"
#include "lcd.h"

u8 msc 不对 u16 msc因为后面 if (msec == 10000) //1sec = 1000ms
如果u8 msc，始终不会等于10000的，最大只能255.

ID:516644 · 发表于 2020-5-20 18:47

wulin 发表于 2020-5-19 16:35
给你一个程序框架，自己补充完整。可以做到日误差

#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; //定义修正变量
bit sec_flag=0;             //秒标志

void time0_init(void)
{
TMOD = 0x02;//自动重装
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;       //按键自锁标志
      static uchar count=0;       //消抖计数变量
      if(!key1||!key2)
      {
            if(++count>=100 && key_lock==0)
            {
                     key_lock=1;//自锁
                     if(!key1)
                              fixtime++;
                     if(!key2)
                              fixtime--;
            }
      }
      else //松手
      {
            count=0;
            key_lock=0;
      }
      //其它调时语句
}

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

void Timing()//计时程序
{
      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显示，用protues仿真，然后误差还是蛮大的，大概1602显示25s的时候手机秒表已经跑到28了

ID:516644 · 发表于 2020-5-21 10:11

carpcarey 发表于 2020-5-20 17:21
u8 msc 不对 u16 msc因为后面 if (msec == 10000) //1sec = 1000ms
如果u8 msc，始终不会等于 ...

哦哦哦是的呢，忘记了

ID:516644 · 发表于 2020-5-21 19:00

wulin 发表于 2020-5-21 12:09
仿真受PC时钟影响，不一定准，要用实物验证。仿真用不了STC89C52的EEPROM保存fixtime变量。给你基本补齐 ...

哈哈哈哈哈，有道理，主要是手头没有开发板，没法实物测试。你这都把钟基本做出来了

ID:57657 · 发表于 2023-3-8 14:52

高精度必须自动重载初值，定时器0中断内不能向TH0和TL0寄存器赋值，有多个中断注意优先级问题。

ID:1034262 · 发表于 2023-3-8 17:10

定时器工作于自动重装模式，本身不会造成误差。
我用一个有源恒温晶振，北斗模块校准过，作为单片机（STC8H4K64TL）的时钟，定时器工作于16位自动重装模式，1年的误差不超过0.3秒。

帐号		自动登录	找回密码
密码			立即注册

51单片机做数字钟 定时器中断有误差 如何提高精度

最佳答案

51单片机做数字钟定时器中断有误差如何提高精度