原创 如何使自制的单片机电子钟走时精准

我和大家一样对此深有体会，于是我开始查找翻阅资料，试图找出一个解决的好方法。终于有一天……

废话太多——stop

原因分析：

1.单片机电子钟的计时脉冲基准是由外部晶振的频率经过12分频后提供，采用内部的定时/计数器来实现计时功能。所以，外接晶振频率精确度直接影响电子钟计时的准确性。

2. 单片机电子钟利用内部定时/计数器溢出产生中断（12M晶振一般为50ms）再乘以相应的倍率来实现秒、分、时的转换。大家都知道从定时/计数器产生中断请求到响应中断需要3-8个机器周期（如不明白请参考其它资料），定时中断子程序中的数据入栈和重装定时/计数器的初值还需要占用数个机器周期，还有从中断入口转到中断子程序也要占用一定的机器周期。    例如：

       ORG       00H

       LJMP      START

       ORG       0BH

       LJMP      TIMER                 ；2个机器周期

       ORG       30H

START:

       MOV      30H,       #0          

       MOV      31H,       #0

       MOV      32H,       #0

       MOV      33H,       #0

       MOV      20H,       #10        

       MOV      21H,       #2

       MOV      SP,   #40H             

       MOV      IP,   #00H

       MOV      IE,   #82H                     ;开EA﹑ET0

       MOV      TMOD,   #01H              ;定时器模式1      

       MOV      TH0,       #03CH           ;50MS初裝值

       MOV      TL0,       #0B0H

       SETB      TR0                             ;启动TR0

LOOP:

       ……

TIMER:                                             ;定時器中断子程序

       PUSH      ACC                            ；2个机器周期

       PUSH      PSW                            ；2个机器周期

       MOV      TL0,              #0B0H+6+3          

       MOV      TH0,       #03CH

       ……

                            RETI

                            END      

从上面的例子大家可以看出从中断入口到定时/计数器初值的低8位装入需要占用2+2+2=6个机器周期。所以我们在编程时一般会把这8个机器周期加入定时/计数器的初值。但是从定时/计数器溢出中断请求到执行中断需要几个机器周期（3-8个机器周期）我们很难确定其准确值，因此导致了电子钟计时不准。

解决方法：

1.采用高精度晶振方案

 虽然采用高精度的晶振可以稍微提高电子钟计时的精确度，但是其并不是导致电子钟计时不准的主要因素，而且高精度的晶振价格较高，所以不必采用此方案。

2.动态同步修正方案

 从程序入手，采用动态同步修正方法给定时/计数器赋初值。动态同步修正方法：由于定时/计数器溢出后又会从0开始自动加数，固在给定时/计数器再次赋值前将定时/计数器低位（TL0）中的值和初始值相加后一并送入定时/计数器中，此时定时/计数器中的值即为动态同步修正后的准确值。例如：

                 TIMER:                                 

                 PUSH ACC

                 PUSH PSW

                 MOV  A, #0B0H

                 ADD   A, TL0                      ；初值和TL0中的数相加即为同步修正值

                 MOV  TL0,       A                  ；修正值送定时/计数器低8位

                 MOV  TH0,      #03CH

                 ……

                 RETI

采用了此种方法后相信你的电子钟的精度已经大大提高了。别走开，后面内容更精彩。

3.自动调整方案

  采用了同步修正方案后电子钟的精度虽然提高了很多，但是由于晶振频率的偏差和一些其它未知因素（同一块电路板、同样的程序换了一片单片机后走时误差却不一样，不知是何原因）的影响，时间长了仍然会有积累误差。为此我设计出了此自动调整方案，实际也是一种容错技术。其自动调整原理为：实测出误差1秒所需的时间，然后每隔这样一段时间后就对秒进行加1或减一调整。例如：电子钟每过50小时就慢1秒，其自动调整程序如下：

                 TIMER:                                                ;定時中斷程序

                 PUSH ACC                                  ;數據保護

                 PUSH PSW

                 ……

T_3:

                 INC    A_1

                 MOV  A,   A_1

                 CJNE  A,   #50,       RETI_1         ;到50小时了吗?

                 INC    S_1                                    ;到50小时秒加1

                 MOV  A_1,      #OOH  

RETI_1:

                 POP    PSW

                 POP    ACC

                 RETI

使用此方法调整较费时间，但是效果非常好，经实验一次调整可以将月误差控制在1秒左右，如按此方法再次测出误差1秒所需的天数并进行二次调整，其精度会更高。

电子钟源程序：(修改后)修改前的源程序可以到论坛<单片机技术交流>里看我发的<简单的电子钟源程序>一文

           S_1     EQU      30H                            ;秒寄存器

           M_1    EQU      31H                            ;分寄存器

           H_1    EQU      32H                            ;時寄存器

           A_1    EQU      33H                            ;自动调整寄存器

           ORG   00H

           LJMP  START

           ORG   03H

           RETI

           ORG   0BH                                   ;定時中斷入口

           LJMP  TIMER        

           ORG   13H

           RETI

           ORG   1BH

           RETI

           ORG   30H

START:

           MOV  S_1,       #0                        ;秒、分、時寄存器清0

           MOV  M_1,      #0

           MOV  H_1,      #0

           MOV  A_1,      #0

           MOV  20H,      #10                      ;0.5秒鐘中斷次數，0.5s=500ms=50msx10

           MOV  21H,      #2                      ;2個0.5秒即為1秒

           MOV  SP,  #40H                          ;堆棧指針設置

           MOV  IE,   #82H                          ;開定時器0中斷及總中斷

           MOV  TMOD,  #01H                          ;定時器0模式1

           MOV  TH0,      #03CH                        ;50ms初值

           MOV  TL0,       #0B0H

           SETB  TR0                                   ;啟動定時器0

LOOP:

           ACALL     DISP                                  ;調用顯示

           JNB    P3.4,      MT                      ;查詢分調整鍵

           JNB    P3.5,      HT                       ;查詢時調整鍵

           AJMP LOOP

MT:                                            ;分調整

           ACALL     DISP

           JNB    P3.4,      MT                      ;鍵消抖

           INC    M_1                                   ;分加1

           MOV  A,   M_1                    

           CJNE  A,   #60,       LOOP                  ;沒到60分返回，到60分清0   

           MOV  M_1,      #0

           AJMP LOOP

HT:                                             ;時調整

           ACALL     DISP

           JNB    P3.5,      HT

           INC    H_1

           MOV  A,   H_1

           CJNE  A,   #24,       LOOP

           MOV  H_1,      #0

           AJMP LOOP

DISP:                                         ;顯示子程序

           MOV  DPTR,   #NUMTAB                        ;表地址送數據指針

           MOV  A,   M_1                            ;分送A

           MOV  B,    #10              

           DIV    AB                              ;十進制調整

           ADD   A,   R0                        ;查表偏移量調整

           MOVC      A,   @A+DPTR                        ;查表    

           MOV  P1,  A                         ;分十位送p1口顯示

           CLR    P3.2                                   ;開分十位顯示

           ACALL     D1MS                                ;延時1ms

           SETB  P3.2                                   ;關顯示

           MOV  A,   B                          ;分個位p1口顯示          

           ADD   A,   R0                

           MOVC      A,   @A+DPTR

           MOV  P1,  A

           CLR           P3.3

           ACALL     D1MS

           SETB  P3.3

           MOV  A,   H_1                            ;時送A

           MOV  B,    #10

           DIV    AB

           ADD   A,   R0

           MOVC      A,   @A+DPTR

           MOV  P1,  A                 

           CLR    P3.0                                   ;顯示時十位

           ACALL     D1MS

           SETB  P3.0

           MOV  A,   B

           ADD   A,   R0

           MOVC      A,   @A+DPTR

           MOV  P1,  A

           CLR    P3.1                                   ;顯示時個位

           ACALL     D1MS

           SETB  P3.1

           RET                                       ;返回

TIMER:                                             ;定時中斷程序

           PUSH ACC                                  ;數據保護

           PUSH PSW

           MOV  A,   #0B0H                        ;同步修正

           ADD   A,   TL0

           MOV  TL0,       A                         ;重置50ms定時值

           MOV  TH0,      #03CH

           DJNZ  20H,      RETI_1                       ;到0.5秒了嗎？

           MOV  20H,      #10

           CPL    25H.0                                ;取反秒點閃爍標志位

           JNB    25H.0,   T_1                      ;標志位為0轉T_1

           MOV  R0,  #0                        ;查表偏移量寄存器置0（不顯示秒點）

           AJMP T_2

T_1:

           MOV  R0,  #10                      ;查表偏移量寄存器置10（顯示秒點，秒點每秒閃爍1次）

T_2:   

           DJNZ  21H,      RETI_1                       ;到1秒了嗎？

           MOV  21H,      #2

           INC    S_1                             ;秒加1

           MOV  A,   S_1

           CJNE  A,   #60,       RETI_1                ;到60秒了嗎？

           MOV  S_1,       #0                        ;到60秒清0

           INC    M_1                                   ;分加1

           MOV  A,   M_1

           CJNE  A,   #60,       RETI_1                ;到60分了嗎？

           MOV  M_1,      #0

           INC    H_1                                   ;時加1

           MOV  A,   H_1

           CJNE  A,   #24,       T_3               ;到24小時了嗎？

           MOV  H_1,      #00H

T_3:                                                         ;自动调整

           INC    A_1

           MOV  A,   A_1

           CJNE  A,   #50,       RETI_1

           INC    S_1

           MOV  A_1,      #OOH  

RETI_1:

           POP    PSW

           POP    ACC

           RETI

D1MS:                                              ;1毫秒延時

           MOV  R7,  #2

D_1:

           MOV  R6,  #250

           DJNZ  R6,  $

           DJNZ  R7,  D_1

           RET

NUMTAB:

           DB      10H,0D3H,48H,41H,83H,21H,20H,53H,00H,01H;不顯示秒點

           DB      14H,0D7H,4CH,45H,87H,25H,24H,57H,04H,05H;顯示秒點

           END