調(diào)整單片機時鐘精度的解決方案

本文針對用單片機制作電子鐘或要求根據(jù)時鐘啟控的控制系統(tǒng)時，出現(xiàn)的校準(zhǔn)了的電子時鐘的時間竟然變快或是變慢了的情況而提出的一種解決方案。

單片機應(yīng)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(jù)時鐘啟控的控制系統(tǒng)時，會突然發(fā)現(xiàn)當(dāng)初校準(zhǔn)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(diào)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(diào)整一次。那么，是否可使時鐘走時更精確些呢？現(xiàn)探討如下：

一、誤差原因分析

1.單片機電子時鐘的計時脈沖基準(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，計數(shù)器來實現(xiàn)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(zhǔn)確性。

2.單片機電子時鐘利用內(nèi)部定時，計數(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，來實現(xiàn)秒、分、時的轉(zhuǎn)換。大家都知道，從定時，計數(shù)器產(chǎn)生中斷請求到響應(yīng)中斷，需要3_8個機器周期。定時中斷子程序中的數(shù)據(jù)人棧和重裝定時，計數(shù)器的初值還需要占用數(shù)個機器周期。此外。從中斷人口轉(zhuǎn)到中斷子程序也要占用一定的機器周期。例如：

從上述程序可以看出，從中斷人口到定時/計數(shù)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(shù)器的初值中。但是，從定時，計數(shù)器溢出中斷請求到執(zhí)行中斷需要幾個機器周期（3~8個機器周期）。就很難確定準(zhǔn)確值，正是這一原因?qū)е铝穗娮訒r鐘計時的不準(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時的精確度，但是晶振并不是導(dǎo)致電子鐘計時不準(zhǔn)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(tài)同步修正方案

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

采用此種方法后，相信制作的電子時鐘的精度已有提高了。

3.自動調(diào)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(diào)整方案。實際上是一種容錯技術(shù)。其自動調(diào)整原理為：實測出誤差I(lǐng)s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(diào)整。例如：電子鐘每過50小時就慢1秒，其自動調(diào)整程序如下：

以下是一個完整實例：

結(jié)語

使用此方法調(diào)整較費時間，但效果非常好。經(jīng)實驗，一次調(diào)整可/以將月誤差控制在Is左右，如按此方法再次測出誤差I(lǐng)s所需的天數(shù)并進行二次調(diào)整，其精度會更高。