计算51单片机定时器定时时间方法

计算定时器定时时间

• 假设现在使用晶振是 11.0592M

  • 则时钟周期为:

    $$\frac{1}{11059200}$$

  • 则机器周期为:

    $$\frac{12}{11059200}$$

• 如果现在要定时20ms, 就是0.02秒, 要经过x个机器周期后得到0.02秒, 列出方程:

  $$x * \frac{12}{11059200} = 0.02 \\ \\ x = 18432$$
  • x(18432 )个机器周期后刚好达到 65536(溢出)
  • 因为16 位定时器 的溢出值是 65536(因 为65535 +1 才是溢出)

• 得到寄存器初值y

  $$y = 65536 - 18432 = 47104$$
  • 将y转成 16 进制 就是 0xB800
    • TH0 = 0xB8
    • TL0 = 0x00

Matlab计算

• 如果以上方程懒得手算求解的话，有个好方法就是用Matlab解一下 [滑稽].

  syms x

  eqn = x * 12 / 11059200 == 0.02

  solve(eqn, x)

• 同样可以得到18432

定时时间精准性调整

问题提出

• 单片机系统里，硬件进入中断需要一定的时间，大概是几个机器周期，还要进行原始数据保护，就是把进中断之前程序运行的一些变量先保存起来，专业术语叫做中断压栈，进入中断后，重新给定时器 TH 和 TL 赋值，也需要几个机器周期，这样下来就会消耗一定的时间.
• 虽说这点时间很短，但这所造成的时间误差是会累计的，没1秒钟都差了几个微秒，时间一久造成的误差就不可小觑了。

解决方案

1. 使用软件debug进行补偿:

   • keil Debug观察程序运行时间, 可以把2次进入中断的时间间隔观察出来，比较和实际定时的时间相差了几个机器周期，然后在进行定时器初值赋值的时候，进行一个调整。
   • 目前我STC89C52上用的是11.0592M晶振，发现差了几个机器周期，就把定时器初值加上几个机器周期，这样相当于进行了一个补偿。

2. 使用累计误差计算出来:

   • 有时候，除了程序本身存在的误差外，硬件精度也有可能会影响到时钟的精度，比如晶振，会随着温度变化出现温漂现象，就是实际值和标称值要差一点。那么还可以采取累计误差的方法来提高精度：
     • 比如我们可以让时钟运行半个小时或者一个小时，看看最终时间差了几秒，然后算算一共进了多少次定时器中断，把这差的几秒平均分配到每次的定时器中断中，就可以实现时钟的调整。

3. 这个世界上没有绝对的精确，只能在一定程度上提高精确度，但是永远不会使误差为0，只能无限接近0，如果在上两个基础上，还是觉得不够精确的话，那么建议使用时钟芯片(DS1302)，通常时钟芯片计时的精度比单片机的精度要高一些。

Code

• 精确到ms定时时间的函数

  /* 定义定时器高低位重装数据的全局变量 */
  #define CRYSTAL_VALUE 11059200 // 当前单片机所使用的晶振值
  #define MACHINE_CYCLE 12       // 当前单片机的机器周期
   
  unsigned char T0RH = 0; // T0 重载值的高字节
  unsigned char T0RL = 0; // T0 重载值的低字节
   
  /* 配置并启动 T0，ms-T0 定时时间 */
  void ConfigTimer0(unsigned int ms) {
    unsigned long tmp_value;
    //临时变量
    tmp_value = CRYSTAL_VALUE / MACHINE_CYCLE;
   
    //定时器计数频率
    tmp_value = (tmp_value * ms) / 1000;   // 计算所需的计数值
    tmp_value = 65536 - tmp_value;         // 计算定时器重载值
    tmp_value = tmp_value + 18;            // 补偿中断响应延时造成的误差
    T0RH = (unsigned char)(tmp_value>>8);  // 定时器重载值拆分为高低字节
    T0RL = (unsigned char)tmp_value;
    TMOD &= 0xF0;                   // 清零 T0 的控制位
    TMOD |= 0x01;                   // 配置 T0 为模式 1
    TH0 = T0RH;                     // 加载 T0 重载值
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1;                        // 使能 T0 中断
    TR0 = 1;                        // 启动 T0
   
  }
   
  /* 定时器0中断服务函数 */
  void InterruptTimer0() interrupt 1 {
    TH0 = T0RH; // 重新加载初值
    TL0 = T0RL;
   
  }