单片机应用误差原因分析

单片机应用中，常常会遇到这种情况，在用单片机制作电子钟或要求根据时钟启控的控制系统时，会突然发现当初校准了的电子时钟的时间竟然变快或是变慢了。

于是，尝试用各种方法来调整它的走时精度，但是最终的效果还是不尽人意，只好每过一段时间手动调整一次。那么，是否可使时钟走时更精确些呢？现探讨如下：

误差原因分析

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

2.单片机电子时钟利用内部定时，计数器溢出产生中断（12MHz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。定时中断子程序中的数据人栈和重装定时，计数器的初值还需要占用数个机器周期。此外。从中断人口转到中断子程序也要占用一定的机器周期。例如：

从上述程序可以看出，从中断人口到定时/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，在编程时一般会把这6个机器周期加入定时/计数器的初值中。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）。就很难确定准确值，正是这一原因导致了电子时钟计时的不准。

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，但是晶振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

从程序人手，采用动态同步修正方法给定时，计数器赋初值。动态同步修正方法如下：由于定时，计数器溢出后，又会从O开始自动加数，故在给定时/计数器再次赋值前，先将定时，计数器低位（TLO）中的值和初始值相加，然后送人定时，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。具体程序如下：

采用此种方法后，相信制作的电子时钟的精度已有提高了。

3.自动调整方案

采用同步修正方案后，电子时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他未知因素的影响（同一块电路板、同样的程序换了一片单片机后，走时误差不一样，不知是何原因），时间长了仍然会有积累误差。为此，可采用自动调整方案。实际上是一种容错技术。其自动调整原理为：实测出误差Is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“1”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：

以下是一个完整实例：

结语

使用此方法调整较费时间，但效果非常好。经实验，一次调整可/以将月误差控制在Is左右，如按此方法再次测出误差Is所需的天数并进行二次调整，其精度会更高。
责任编辑:pj