基于51单片机的高精度时钟设计_1pps生成

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

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基本要求

使用定时器/计数器实现电子钟，用LED数码管显示时、分、秒，24小时制，数码管上电初始显示为“12.00.00”，到24小时清零，然后反复，晶振11.0592MHz。理论误差小于0.1秒/天。

扩展要求：简单的可调电子钟。增加“时增加”、“分增加”2个按键，按下“时增加”按键，时显示加1，加满24归零，按下“分增加”按键时，分显示加1，加满60归零。

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设计思路

开启定时器中断，在定时器中断函数中设置时间变量，用于在main函数中计算小时， 分钟，秒。这里我采用的是定时器0的工作方式一，因为从定时，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，从中断入口转到中断子程序也要占用一定的 机器周期。所以要在定时器中断中进行误差补偿，我开发板中用的是11.0592M的晶振， 那么一个机器周期为(1/11.0592M)*12，定时50ms为(50*10^-3)/机器周期=46080。可以 将TH0和TL0从产生溢出到被重新赋值的已有的计数值读出，并补偿到计数值初值中去，可以消除定时/计数器的定时误差。

先在定时器中断中禁止所有中断请求，关闭T0，即EA=0，TR0=0，将TL0中已计数 值写入修正变量fixtime，并加上修正操作所需的机器周期，经过仿真调试大概为10 个机器周期，即0x0A，所以fixtime=TL0+0x0A，再将fixtime赋给TL0，因为 (65536-46080)%256=0,所以新的TL0=0+fixtime，因为(65536-46080)/256=76=0x4C,且在 修正TL0时可能产生进位，要补偿到TH0，所以TH0=0x4C+(char)CY，CY为PSW寄存器中的进位标志位，之后再开启所有中断请求，开启T0，即EA=1,TR0=1。这样就完成了整个定时器误差补偿的过程。

利用数码管的动态扫描方式，将计算得出的时间分别给到给数码管显示数组中的常量表达式中，让数码管动态显示时间。

利用两个按键改变小时和分钟的数值，那么按键应进行消抖处理，且不能用while语句 进行按键释放处理，那样可能会导致数码管闪动。可以先定义一个有返回值的按键扫描 函数Key_Scan( )，让它返回按键值1或2，无按键按下则返回0。再定义一个按键处理 函数KEY_Handle( ),在函数中进行位运算，key_value用于记录按键 值,key_up用于记 录按键释放,key_down用于记录哪个按键按下,key_old用于记录上次的按键值，此函数可以实现“记忆”功能，即如果按键一直按着，也不会出现多次触发的现象，也解决了用while语句检测按键释放而导致数码管闪动的问题。再将此函数放入定时器1的中断处理函数中，进行每50ms一次的按键扫描，定时器1同样也进行误差补偿处理。

代码

代码如下：

#include <reg52.h>
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint  unsigned int
    
sbit dula = P2^6;
sbit wela = P2^7;
sbit key1 = P3^4;
sbit key2 = P3^5;
 
uchar fixtime;    
 
uint count_miao,count_fen0,count_fen1,count_shi,num_miao,num_fen,num_shi; 
 
uint ge,shi,bai,qian,wan,shiwan;
 
uchar key_value,key_up,key_down,key_old;
 
float number,uwTick,uwTick_KEY;
 
uchar table[] =
{
    0x3f,0x06,0x5b,0x4f,
    0x66,0x6d,0x7d,0x07,
    0x7f,0x6f,0x77,0x7c,
    0x39,0x5e,0x79,0x71
};
 
 
uchar table_dot[]=
{
    0xbf,0x86,0xdb,0xcf,
    0xe6,0xed,0xfd,0x87,
    0xff,0xef,0xf7,0xfc,
    0xb9,0xde,0xf9,0xf1
};
 
 
void delay(unsigned int x)
{
    unsigned int i,j;
    for(i=1;i>0;i--)
        for(j=x;j>0;j--);
}
 
 
void clean()
{
    wela = 1;
    P0 = 0xff;
    wela = 0;
    
    dula = 1;
    P0 = 0x00;
    dula = 0;
}
 
 
void dula_open()
{
    dula = 1;
    dula = 0;
    P0 = 0xff;
}
 
void wela_open()
{
    wela = 1;
    wela = 0;
    delay(1);
    clean();
}
 
void display(uint shiwan,uint wan,uint qian,uint bai,uint shi,uint ge)
{
    P0 = table[shi];
    dula_open();
    
    P0 = 0xef;
    wela_open();
    
    P0 = table[ge];
    dula_open();
    
    P0 = 0xdf;
    wela_open();
    
    P0 = table[qian];
    dula_open();
    
    P0 = 0xfb;
    wela_open();
    
    P0 = table_dot[bai];
    dula_open();
    
    P0 = 0xf7;
    wela_open();
 
    P0 = table[shiwan];
    dula_open();
    
    P0 = 0xfe;
    wela_open();
    
    
    P0 = table_dot[wan];
    dula_open();
    
    P0 = 0xfd;
    wela_open();    
}
 
 
uchar key_scan()
{
    uchar key = 0;
    if(key1 == 0)
    {
        return key = 1;
    }
    
    if(key2 == 0)
    {
        return key = 2;
    }
    
    return key;
}
 
 
 
void key_handle()
{
    key_value = key_scan();
    key_down  = key_value & (key_value ^ key_old);
    key_up    = ~key_value & (key_value ^ key_old);
    key_old   = key_value;
 
    if(key_down == 1)
    {
            num_shi++;
            if(num_shi == 24)num_shi = 0;
 
    }
    
    if(key_down == 2)
    {
        if(num_fen == 59)
        {
            num_fen = 0;
            num_shi++;
            if(num_shi == 24)num_shi=0;
        }
        else
            num_fen++;
    }
}
 
 
 
void T0_Handle_Program()
{
    if(count_miao == 20)
    {
        count_miao = 0;
        num_miao++;
        if(num_miao == 60)num_miao = 0;
    }
 
    
    if(count_fen0 == 1200)
    {
        count_fen0 = 0;
        num_fen++;
        if(num_fen == 60)
        {
            num_fen=0;
            num_shi++;
            if(num_shi == 24)num_shi=0;
        }
        if(count_fen1 == 72000)
        {
            num_fen=0;
        }
    }
    
    if(count_shi == 72000)
    {
        count_shi = 0;
        num_shi++;
        if(num_shi == 24)num_shi = 0;        
    }
 
}
 
void main()
{
    TMOD = 0x11;
    TH0  = (65536-46080)/256;
    TL0  = (65536-46080)%256;
    TH1  = (65536-46080)/256;
    TL1  = (65536-46080)%256;
 
    EA   = 1;
    ET0  = 1;
    ET1  = 1;
    TR0  = 1;
    TR1  = 1;
    
    num_shi = 12;
    while(1)
    {        
        
        shiwan = num_shi/10;
        wan        = num_shi%10;
        qian = num_fen/10;
        bai  = num_fen%10;
        shi = num_miao/10;
        ge  = num_miao%10;
 
        display(shiwan,wan,qian,bai,shi,ge);
 
    }
 
}
 
 
void T0_Handle() interrupt 1
{
    EA  = 0;
    TR0 = 0;
    fixtime = TL0+0x0A;
    TL0 = fixtime;
    TH0 = 0x4C+(char)CY;
    EA = 1;
    TR0 = 1;
    count_fen0++;
    count_fen1++;
    count_shi++;
    count_miao++;
    
    T0_Handle_Program();
}
 
void T1_Handle() interrupt 3
{
    EA  = 0;
    TR1 = 0;
    fixtime = TL1+0x0A;
    TL1 = fixtime;
    TH1 = 0x4C+(char)CY;
    EA = 1;
    TR1 = 1;
    key_handle();
    
}

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最终效果

误差：

可以看到在调试中，1分钟内的误差为0，理论误差满足设计要求。

效果：