单片机定时器中断时间误差的解决方案
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法单片机的延时和中断是单片机编程中经常遇到的问题。
延时是指在程序执行过程中需要暂停一段时间,而中断是指在程序执行过程中需要中断当前的任务去处理一个更紧急的事件。
下面将详细介绍这两个问题以及解决方法。
延时问题:在单片机程序中,有时需要进行一定的延时,比如等待某个外设初始化完成或等待一段时间后执行某个任务。
常见的延时方法有软件延时和硬件延时。
1. 软件延时:软件延时是通过程序自身来实现的,可以使用循环或者定时器来实现。
循环延时的原理很简单,就是通过不断的进行空操作,等待一定的时间。
但是由于单片机的执行速度非常快,所以软件延时可能会导致主程序无法正常执行。
为了解决这个问题,可以采用定时器来进行延时。
通过设置定时器的参数,可以让定时器在指定的时间后产生中断,然后在中断服务函数中执行需要延时的任务。
2. 硬件延时:硬件延时是通过特殊的硬件电路来实现的,比如借助外部晶振来实现精确的延时。
硬件延时可以达到比较精确的延时效果,但需要占用额外的硬件资源。
中断问题:中断是指程序在执行过程中突然被打断,去处理一个更紧急的事件。
单片机中常见的中断有外部中断和定时器中断两种。
1. 外部中断:外部中断常用于处理外部事件,如按键输入、外部信号触发等。
在外部中断的配置过程中,需要设置相关的寄存器来使能中断功能,还需要编写中断服务函数来处理中断事件。
一般情况下,外部中断在硬件电路中配置好后,单片机会在产生中断信号时自动跳转到中断服务函数中执行相应的程序。
2. 定时器中断:定时器中断常用于定时操作,比如按时采样、定时发送数据等。
定时器中断的配置也需要设置相关的寄存器来使能中断功能,并编写中断服务函数来进行相应的操作。
定时器中断的优点是可以较为精确地控制时间,但需要注意设置好中断的周期和优先级,以避免中断冲突导致系统运行不稳定。
解决方法:1. 在编写单片机程序时,需要考虑到延时和中断的问题,合理设置延时时间和中断优先级,以确保程序的正常运行。
单片机定时器中断时间误差的分析及补偿(精)
单片机定时器中断时间误差的分析及补偿作者冰晓日期 2009-1-8 8:09:00推荐摘要:本文分析了单片机定时器溢出中断与CPU响应中断的时间误差,并给出了补偿误差的方法和实例。
关键词:单片机; 定时器; 中断; 误差1前言单片机内部一般有若干个定时器。
如8051单片机内部有定时器0和定时器1。
在定时器计数溢出时,便向CPU发出中断请求。
当CPU正在执行某指令或某中断服务程序时,它响应定时器溢出中断往往延迟一段时间。
这种延时虽对单片机低频控制系统影响甚微,但对单片机高频控制系统的实时控制精度却有较大的影响,有时还可能造成控制事故。
为扩大单片机的应用范围,本文介绍它的定时器溢出中断与CPU响应中断的时间误差、补偿误差的方法和实例。
2误差原因、大小及特点产生单片机定时器溢出中断与CPU响应中断的时间误差有两个原因。
一是定时器溢出中断信号时,CPU正在执行某指令;二是定时器溢出中断信号时,CPU正在执行某中断服务程序。
2.1.CPU正在执行某指令时的误差及大小由于CPU正在执行某指令,因此它不能及时响应定时器的溢出中断。
当CPU执行此指令后再响应中断所延迟的最长时间为该指令的指令周期,即误差的最大值为执行该指令所需的时间。
由于各指令都有对应的指令周期,因此这种误差将因CPU正在执行指令的不同而不同。
如定时器溢出中断时,CPU正在执行指令MOVA,Rn,其最大误差为1个机器周期。
而执行指令MOVRn, direct时,其最大误差为2个机器周期。
当CPU正在执行乘法或除法指令时,最大时间误差可达4个机器周期。
在8051单片机指令系统中,多数指令的指令周期为1~2个机器周期,因此最大时间误差一般为1~2个机器周期。
若振荡器振荡频率为fosc,CPU正在执行指令的机器周期数为Ci,则最大时间误差为Δtmax1=12/fosc×Ci(us)。
例如fosc=12MHZ,CPU正在执行乘法指令(Ci=4),此时的最大时间误差为:Δtmax1=12/fosc×Ci=12/(12×106)×4=4×10-6(s)=4(μs)2.2CPU正在执行某中断服务的程序时的误差及大小定时器溢出中断信号时,若CPU正在执行同级或高优先级中断服务程序,则它仍需继续执行这些程序,不能及时响应定时器的溢出中断请求,其延迟时间由中断转移指令周期T1、中断服务程序执行时间T2、中断返回指令的指令周期T3及中断返回原断点后执行下一条指令周期T4(如乘法指令)组成。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法引言单片机作为嵌入式系统中不可或缺的组成部分,其性能和稳定性对系统的整体运行起着至关重要的作用。
而延时和中断作为单片机应用中常见的问题,对于系统的性能和稳定性有着直接的影响。
掌握延时与中断的原理和解决方法对于单片机的应用至关重要。
一、延时的原理及问题延时是单片机应用中常见的问题,其原理是通过在程序中添加一定数量的循环指令来实现一定的时间延迟。
由于单片机的工作频率与外部环境的不确定性,导致延时精度问题成为单片机应用中需要解决的难题。
在单片机中,延时的实现通常有两种方式,一种是软件延时,另一种是硬件延时。
软件延时是通过控制循环指令的次数来实现延时的效果,而硬件延时则是通过单片机内部的定时器或者外部的晶振来实现延时。
软件延时由于受到单片机工作频率的影响,因此延时的精度较低,而且对于不同的单片机,延时的时长也不尽相同。
而硬件延时的精度相对较高,但需要依赖外部的晶振或定时器,对于一些资源受限的系统来说,硬件延时会增加系统的成本和复杂度。
延时在实际应用中还会出现一些问题,比如在进行延时的单片机无法进行其他的任务处理,这就会影响系统的实时性和响应速度。
在实际应用中,需要考虑延时的实现方式和精度,以及对系统性能的影响。
中断是单片机应用中常见的问题,其原理是通过在程序中设置中断触发条件,在满足条件时自动调用相应的中断服务程序来进行处理。
中断可以分为外部中断和内部中断,外部中断是通过外部引脚来触发,而内部中断则是通过系统内部的定时器或者外部设备触发。
中断的使用可以大大提高系统的实时性和响应速度,但同时也会引入一些问题。
中断服务程序的编写和调用比较复杂,需要考虑中断处理的优先级和时序关系,以及中断服务程序的执行时间。
中断的使用还会增加系统的复杂度和功耗,对系统的稳定性和可靠性也会产生影响。
中断的使用还会引入一些竞争和冲突问题,比如多个中断同时触发时,需要考虑中断的优先级和处理顺序。
在实际应用中,需要考虑如何合理地使用中断,以充分发挥中断的优势,同时避免中断带来的问题。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法在单片机程序中,常常需要延时一段时间来控制程序的执行速度或者确定某些操作的时间间隔。
延时的实现有两种方式:软件延时和硬件延时。
1. 软件延时软件延时是通过程序语句的执行来实现的,在延时期间,程序会循环执行一段指令,直到延时结束。
常用的软件延时方法有:(1)循环延时法:通过循环指令来实现延时。
要延时1ms,可以使用以下代码:```cvoid delay_ms(unsigned int ms){unsigned int i, j;for(i = ms; i > 0; i--)for(j = 110; j > 0; j--);}```该函数使用两个嵌套的循环来实现延时,每循环一次,延时约为1us(假设单片机主频为11.0592MHz)。
通过控制循环的次数,可以实现不同的延时时间。
循环延时法的延时时间会受到单片机主频的影响,如果不同的单片机主频不一样,延时的时间也会不同。
在实际应用中,需要根据实际情况进行调整。
(2)定时器延时法:使用单片机的定时器来实现延时。
定时器是一个计时设备,可以定时产生一个中断信号,我们可以利用这个中断信号来实现延时。
需要配置定时器的工作模式(如工作在定时器模式)和计时周期(如1ms或10ms)。
然后,根据定时器的中断信号来触发所需要延时的操作。
```cvoid Timer_Init(){// 配置定时器的工作模式和计时周期// ...// 启动定时器// ...// 等待定时器中断}通过使用定时器,可以实现较为精确的延时,不受单片机主频的影响。
硬件延时是通过外部硬件电路来实现的,常见的硬件延时方法有:(1)RC延时电路法:用一个RC滤波电路来实现延时。
RC滤波电路是一种低通滤波电路,可以将输入的脉冲信号变成平滑的模拟信号。
通过改变RC时间常数来调整延时时间。
但是这种方法需要额外的硬件电路,且延时精度较低。
(2)晶振延时法:通过使用外部晶振来实现延时。
单片机定时器中断时间误差的解决方案
单片机定时器中断时间误差的解决方案1 前言单片机内部一般有若干个定时器。
如8051 单片机内部有定时器0 和定时器1。
在定时器计数溢出时,便向CPU 发出中断请求。
当CPU 正在执行某指令或某中断服务程序时,它响应定时器溢出中断往往延迟一段时间。
这种延时虽对单片机低频控制系统影响甚微,但对单片机高频控制系统的实时控制精度却有较大的影响,有时还可能造成控制事故。
为扩大单片机的应用范围,本文介绍它的定时器溢出中断与CPU 响应中断的时间误差、补偿误差的方法和实例。
2 误差原因、大小及特点产生单片机定时器溢出中断与CPU 响应中断的时间误差有两个原因。
一是定时器溢出中断信号时,CPU 正在执行某指令;二是定时器溢出中断信号时,CPU 正在执行某中断服务程序。
2.1. CPU 正在执行某指令时的误差及大小由于CPU 正在执行某指令,因此它不能及时响应定时器的溢出中断。
当CPU 执行此指令后再响应中断所延迟的最长时间为该指令的指令周期,即误差的最大值为执行该指令所需的时间。
由于各指令都有对应的指令周期,因此这种误差将因CPU 正在执行指令的不同而不同。
如定时器溢出中断时,CPU 正在执行指令MOV A,Rn,其最大误差为1 个机器周期。
而执行指令MOV Rn, direct 时,其最大误差为2 个机器周期。
当CPU 正在执行乘法或除法指令时,最大时间误差可达4 个机器周期。
在8051 单片机指令系统中,多数指令的指令周期为1~2 个机器周期,因此最大时间误差一般为1~2 个机器周期。
若振荡器振荡频率为fosc,CPU 正在执行指令的机器周期数为Ci,则最大时间误差为Δtmax1=12/fosc 乘以Ci(us)。
例如fosc=12MHZ,CPU 正在执行乘法指令。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法概述在单片机的应用开发中,延时和中断是两个非常重要的概念。
延时是指在程序中暂停一段时间,而中断是指在程序执行过程中突然打断当前的执行流程去处理其他事务。
延时和中断的使用对于单片机的应用开发非常重要,合理的使用可以提高程序的效率和可靠性。
在实际开发中,延时和中断也经常会遇到一些问题。
本文将针对单片机的延时和中断问题进行分析,并提出相应的解决方法。
延时问题及解决方法延时是指在程序执行过程中暂停一段时间。
单片机中常用的延时方法有软件延时和硬件延时两种。
软件延时是通过在程序中执行循环来实现延时的。
例如:void delay(unsigned int time){while(time--);}硬件延时是通过单片机内部的定时器来实现延时的。
在51单片机中可以通过配置定时器的初值和工作模式来实现延时。
在实际开发中,延时经常会遇到一些问题。
延时时间不准确,延时过长或过短等。
造成这些问题的原因有很多,常见的原因包括系统时钟频率不准确、程序执行过程中被中断打断、延时中使用了未初始化的变量等。
为了解决这些问题,可以采取一些措施。
要确保系统时钟频率的准确性。
一般来说,单片机的延时是通过系统时钟来实现的,如果系统时钟频率不准确,那么延时时间也会不准确。
要确保系统时钟频率的准确性。
一种简单的方法是通过外部晶振来提供时钟信号,另一种方法是通过软件校准系统时钟频率。
要避免在延时中使用未初始化的变量。
在C语言中,未初始化的变量的值是不确定的,因此在延时中使用未初始化的变量可能会导致延时时间不准确。
在延时前要确保所使用的变量已经正确初始化。
要避免在延时中被中断打断。
在单片机的程序执行过程中,可能会发生各种中断事件,如果在延时中被中断打断,那么延时时间也会不准确。
为了避免这种情况,可以在延时前禁止所有中断,延时结束后再使能中断。
中断问题的解决方法主要包括中断优先级的设置、中断屏蔽和中断标志的清除。
中断优先级的设置是非常重要的。
51单片机内部时钟误差
51单片机内部时钟误差摘要:I.引言- 介绍51 单片机内部时钟误差的概念II.51 单片机内部时钟误差的原因- 晶振频率不准确- 机器周期占用III.51 单片机内部时钟误差的影响- 计时准确性下降- 系统性能受到影响IV.解决51 单片机内部时钟误差的方法- 采用高精度晶振方案- 动态同步修正方案V.结论- 总结解决51 单片机内部时钟误差的方法及其重要性正文:I.引言51 单片机内部时钟误差是指在51 单片机内部,由于各种原因导致时钟信号的不准确,从而影响整个系统的性能。
对于需要高精度时间的应用,如计时、通信等,这种误差尤为关键。
本文将探讨51 单片机内部时钟误差的原因、影响及其解决方法。
II.51 单片机内部时钟误差的原因51 单片机内部时钟误差的主要原因是晶振频率的不准确和机器周期占用。
1.晶振频率不准确:51 单片机的内部时钟信号是由外部晶振提供的。
如果晶振的频率不稳定,那么时钟信号也会随之波动,从而影响计时准确性。
2.机器周期占用:在51 单片机内部,从定时器/计数器产生中断请求到响应中断,需要占用一定的机器周期。
此外,定时器/计数器溢出中断请求到执行中断也需要一定的机器周期。
这些机器周期占用会导致计时器/计数器初值的准确度下降,从而影响时钟误差。
III.51 单片机内部时钟误差的影响51 单片机内部时钟误差会对系统性能产生影响,主要表现在计时准确性的下降。
在需要高精度时间的应用中,如实时操作系统、通信设备等,这种误差可能导致系统运行不稳定,甚至功能失效。
IV.解决51 单片机内部时钟误差的方法针对51 单片机内部时钟误差,有以下两种解决方法:1.采用高精度晶振方案:通过使用高精度晶振,可以提高时钟信号的准确度,从而降低时钟误差。
但需要注意的是,高精度晶振的价格较高,需要在成本和性能之间进行权衡。
2.动态同步修正方案:在程序中,通过动态同步修正方法给定时器/计数器赋初值。
具体方法是将定时器/计数器低位(TLO)中的值和初始值相加,然后送入定时器/计数器中。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法单片机的延时是指单片机在执行程序时,暂停一段时间,等待某个事件的发生或完成。
通常,延时常常是用于实现各种功能的操作,例如指示灯闪烁、发声器发出声音、读取传感器数据等等。
单片机的延时通常会由于外部因素产生不同的影响,因此需要根据实际需求选择合适的延时控制方式。
单片机的中断是指单片机由于外部因素或内部因素而暂停当前任务去响应其他事件的过程。
中断机制在单片机中发挥着重要的作用,它可以提高单片机的效率和准确性,同时提供实现多任务系统、异步事件处理等功能的能力。
因此,对于单片机开发人员来说,掌握中断机制的原理和应用是非常重要的。
在单片机的设计和开发过程中,延时和中断机制是必不可少的技术手段。
下面我们将详细介绍单片机的延时和中断机制,并提供一些解决方法供读者借鉴。
1、软件延时单片机的软件延时是通过控制程序执行的步骤和时间来实现的。
常用的方法有循环延时、定时器延时和误差修正延时。
(1)循环延时循环延时是利用循环语句进行延时的方法。
通常使用for循环语句,循环次数由延时的时间和单片机的主频决定。
例如,下面的代码可以实现一个大约1s的延时:for(int i=0;i<30000;i++){for(int j=0;j<100;j++);}这段代码主要是通过两个for循环语句来实现的。
外层的循环让程序执行30000次,内层的循环则是让其每循环一次暂停100微秒。
根据微秒数的定义以及单片机时钟周期的计算,可以计算出程序运行了大约1s的时间。
虽然循环延时是一种简单有效的方法,但存在延时不准确、占用CPU时间长等问题,所以只建议在简单应用场景中使用。
(2)定时器延时void timer_delay(void){T0CTL = 0x80; //打开定时器0T0CLK = 2; //选择定时器时钟源T0CNTL = 0; //定时器计数器清零while(T0CNTL<245); //循环等待计数器溢出T0CTL = 0; //关闭定时器0}在这段代码中,定时器0的中断服务程序是利用T0中断的机制实现的。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法单片机作为嵌入式系统中非常重要的组成部分,在许多应用中都需要进行延时和中断处理。
延时和中断是单片机中常见的问题,它们直接关系到系统的稳定性和性能。
本文将重点介绍单片机中延时和中断的问题,并提出解决方法。
一、延时问题延时是指在程序执行过程中需要暂停一段时间,以便等待某些条件满足或者执行某些特定的操作。
在单片机中,延时通常需要通过软件实现,也就是在程序中加入延时函数。
常见的延时函数包括循环延时和定时器延时。
1. 循环延时循环延时是指通过循环来实现延时的方式。
具体做法是在程序中使用一个循环来反复执行空操作,从而消耗一定的时间。
下面是一个简单的循环延时函数:```cvoid delay(unsigned int ms){unsigned int i, j;for(i = 0; i < ms; i++)for(j = 0; j < 1000; j++);}```这个函数中,外层循环控制延时的毫秒数,内层循环则是用来消耗时间的。
通过这样的方式可以实现一定量级的延时。
循环延时的精度和稳定性都不够理想,特别是在频繁调用的情况下,容易导致系统性能下降。
2. 定时器延时定时器是单片机中常见的外设之一,它可以生成精确的时间延时。
通过设置定时器的时钟源和计数值,可以实现微秒级甚至更小单位的延时。
在单片机中,通常会使用定时器来实现较为精确的延时操作。
下面是一个使用定时器来实现延时的示例:```cvoid delay_us(unsigned int us){TMOD = 0x01; // 设置定时器为工作方式1TH0 = 0xFF - us / 256; // 设置定时器初值TL0 = 0xFF - us % 256; // 设置定时器初值TR0 = 1; // 启动定时器while(!TF0); // 等待定时器溢出TR0 = 0; // 停止定时器TF0 = 0; // 清除溢出标志}```这段代码中,我们使用定时器0来实现微秒级的延时操作。
单片机定时器中断时间误差的分析及补偿
式 巾 为 振 荡 器 的振 荡 频 率 : 为 需 L 0
要 定时 的时 间 ,也 为中断 的间隔 时间 ; 0 ) (
定 时 器 溢 出 中 断 与 C U 响 应 中 断 的 为定 时器 原 计 数 初 值 。在 对定 时 器 溢 出 中 P
8 5 单 片 机 内 部 有 定 时 器 O和 定 时 器 1 △L 1/ x = 2(2 1 x = ( ) ( ) 应 中 断 请 求 的 时 间误 差 具 有 非 固 定 性 . 01 。 = 2f C 1/1 x 0)4 4 S  ̄ 2 因 在 定 时 器 计 数 溢 出 时 。 向 C U 发 出 中断 1 CP 正 执 行 某 中 断 服 务 程 序 时 的 误 此 , 便 P . 2 U 这种 误差 很 难 用 常 规方 法 补 偿 。 为 此 。 请 求 。 C U正 在 执行 某指 令 或 某 中 断服 差 殛 大 小 当 P 本 文 介 绍 一 种 新 的误 差 补 偿方 法 。 为 使定时 器溢 出中断 与 C U 响应 中 P
若 f= 2 则 最 大 时 间 误 差 为 :  ̄ 1MH ,
△ = 2 + )嘟 + ( S 1 8 f= 8 ) /
() 补偿要求 。 5 若定 时器为计数方式 , 作 方式为 1 操 ,
由于 上 式 中 T 一 般 大 于 8 因 此 , 种 22 定 时 器新 计 数初 值 2 , 这 . 时 间误 差 一 般 取 决 于 正 在 执 行 的 中 断 服 务
维普资讯
单片机定时器中断时问 误差的分析及补偿
韩 洪 照
( 汉铁路 职 业技 术学 院 湖北 武汉 武 4 0 6) 30 3
摘 要 分析 了单 片机 定 时 器 溢 出 中断 与 C U 响 应 中断 的 时 间 误 差 , 给 出 了补 偿 误 差 定 时 器 溢 出 中断 往 往 延
单片机定时器误差
单片机定时器误差引言:单片机作为现代电子设备中常见的一种控制芯片,广泛应用于各个领域。
在单片机中,定时器是一种重要的功能模块,用于实现精确的时间控制和计时功能。
然而,由于硬件和软件的限制,单片机定时器在实际应用中存在一定的误差。
本文将探讨单片机定时器误差的原因和解决方法。
一、单片机定时器的原理单片机定时器通常由一个计数器和一个时钟源组成。
计数器可以通过时钟源产生的脉冲信号进行计数,从而实现时间的测量和控制。
定时器的精度取决于时钟源的稳定性和计数器的位数。
一般来说,定时器的位数越高,精度越高。
二、单片机定时器误差的原因1. 时钟源的误差:时钟源的稳定性对定时器的精度有很大影响。
如果时钟源存在频率偏差或者不稳定性,会导致定时器计数不准确,进而引起定时器误差。
2. 温度变化:温度的变化会影响单片机内部晶体振荡器的频率,从而引起定时器误差。
3. 器件的Aging效应:长时间使用后,电子器件的性能会发生变化,包括时钟源和计数器等,这也会导致定时器的误差增加。
4. 外部干扰:单片机定时器的稳定性还受到外部电磁干扰的影响。
例如,当单片机工作在高频电磁场中时,会引起定时器脉冲信号的干扰,进而导致定时器误差。
三、单片机定时器误差的影响单片机定时器误差会导致定时功能不准确,从而影响系统的稳定性和性能。
特别是在需要精确控制时间的应用中,如通信系统、测量仪器等,定时器误差的影响更为显著。
四、单片机定时器误差的解决方法1. 选择稳定的时钟源:在设计中选择稳定性较高的外部时钟源,可以有效降低定时器误差。
2. 温度补偿:通过采用温度传感器和数字补偿技术,可以对定时器进行温度补偿,减小温度变化对定时器的影响。
3. Aging校准:定时器的Aging效应可以通过定期校准的方式进行补偿,保持定时器的精度稳定。
4. 屏蔽外部干扰:通过合理的布局和屏蔽措施,可以有效降低外部干扰对定时器的影响。
五、结论单片机定时器误差是由多种因素导致的,包括时钟源的稳定性、温度变化、器件的Aging效应和外部干扰等。
51单片机内部时钟误差
51单片机内部时钟误差
摘要:
1.51单片机内部时钟工作原理
2.影响时钟精度的因素
3.解决时钟误差的方法
4.提高时钟精度的建议
正文:
一、51单片机内部时钟工作原理
51单片机内部时钟由高增益的反相放大器构成,反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2。
振荡电路和时钟电路以此为基础工作,然而,即使是同一颗晶振,由于制造工艺等原因,其频率并不完全精确,这就导致了内部时钟的误差。
二、影响时钟精度的因素
1.晶振频率的稳定性:即使是同一颗晶振,其频率也会因为制造工艺、使用环境等因素而不完全精确。
2.中断响应时间:中断响应需要时间,并且,响应的时间是不一样的。
因为51执行不同指令时,所需的时间不同,而响应中断前,必须执行完当前指令。
3.多个中断的优先级和响应顺序:如果程序中有多个中断,当正在执行另外一个中断时,不能及时响应,这种情况可以导致很大的误差。
三、解决时钟误差的方法
1.调整定时器初值:根据实际测量的时间误差,调整定时器的初值,使得定时器定时的时间更加准确。
2.优化中断处理程序:优化中断处理程序,减少中断响应的时间,提高中断响应的及时性。
四、提高时钟精度的建议
1.选择稳定性好的晶振:在选择晶振时,尽量选择稳定性好的晶振,以减少频率误差。
2.优化程序设计:优化程序设计,减少中断处理程序的复杂度,降低中断响应时间。
3.定期校准:定期对单片机时钟进行校准,以保证时钟的准确性。
单片机定时器中断时间误差的分析及补偿
关 键 词 : 片 机 ; 时 器 ; 断 ; 差 单 定 中 误 中 图 分 类 号 : P 9 . T 3 17 文献标 识码 : A
A na y e n o p ns tng o i e e r l s s a d c m e a i ftm r orSCM i e n e r r tm ri r o
文 章编号 :0 (—9 3 ( 0 2)3—0 8 103 8 3 2 0 0 0 5—0 2
单 片 机 定 时 器 中 断 时 间 误 差 的分 析 及 补 偿
岳 伟 彬 ,张 元 瞍2 ,韦德 成3
( . 国民航黑 龙 江管理 局 设 备动力 部 , 1中 哈尔 滨
公司, 龙江 阿城 黑 100 5 3 0)
单 片 机 内部 一 般 有 若 干 个 定 时 器 。 如 8 5 0 1单 片 机 内部 有 定 时 器 0和定 时 器 1 。在 定 时 器 计 数 溢 出时 , 向 C U 发 出 中 断 请 求 。 当 C U 正 在 执 行 便 P P 某 指 令 或 某 中 断 服 务 程 序 时 , 响 应 定 时 器 溢 出 中 它 断 往 往 延 迟 一 段 时 间 。这 种 延 时 虽 对 单 片机 低频 控 制 系 统 影 响 甚 微 , 对 单 片 机 高 频 控 制 系 统 的 实 时 但 控 制 精 度 却 有 较 大 的 影 响 , 时 还 可 能 造 成 控 制 事 有 故 。为 扩 大 单 片 机 的 应 用 范 围 , 文 分 析 了 定 时 器 本 溢 出 中 断与 CP 响 应 中 断 的 时 间误 差 、 U 补偿 误 差 并 给 出 了实 例 。
1 0 7 ;2 哈 尔滨 市交 通局 附加 费办公室 , 50 9 . 黑龙 江 哈尔滨
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法随着单片机应用的广泛,它的延时和中断问题成为了开发者关注的焦点。
本文将针对这两个问题进行探讨,并给出相应的解决方法。
在单片机的应用中,经常需要一定的延时。
延时有两种实现方式:1. 软件延时:利用单片机的定时器或者计数器实现。
通过设定定时器的初值和工作模式,可以得到精确的延时时间。
我们希望延时1秒钟,可以设置一个1000ms的定时器,然后进入循环判断定时器是否达到设定值,达到则退出循环。
2. 硬件延时:利用外部硬件电路实现延时。
这种方式的延时精度较高,但是需要额外的硬件电路支持,相对复杂一些。
针对延时问题,我们可以采取以下解决方法:1. 选择合适的延时方式:软件延时和硬件延时各有优劣,开发者可以根据具体应用场景选择合适的延时方式。
2. 调试延时程序:在开发过程中,可以通过在延时程序中加入调试信息,如打印当前延时时间等,来判断是否存在延时问题,以及确定问题所在。
可以通过改变定时器的工作模式、调整定时器的初值等参数,来优化延时效果。
3. 使用延时函数库:延时操作是单片机开发中很常见的操作,有很多延时函数库可供使用。
这些函数库通常经过测试和优化,可以提供较为稳定和准确的延时效果。
中断是单片机开发中常用的一种机制,可以及时响应外部输入或内部事件。
在使用中断时也会遇到一些问题:1. 中断优先级:当多个中断同时发生时,需要设置不同中断的优先级,以确保先处理较为重要的中断。
可通过配置中断相关寄存器来设置中断优先级,其中有些单片机可以实现硬件自动判断和调整中断优先级。
2. 中断嵌套:有些情况下,中断可能会在其他中断的中间发生。
这种情况下,需要对中断进行嵌套处理。
嵌套中断的实现方法和优先级设置有关,可以使用优先级判断和保存/恢复中断状态等方法来处理嵌套中断。
3. 中断处理时间过长:如果中断处理时间过长,会导致其他中断被延迟或错过。
在编写中断服务函数时,应尽量减少代码量和运行时间,避免出现延迟问题。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法单片机的延时和中断是在单片机程序设计中经常会遇到的问题,延时和中断的处理直接影响着单片机程序的实时性和稳定性。
正确的处理延时和中断问题对于单片机应用的稳定性和可靠性非常重要。
本文通过详细介绍延时和中断的概念、产生原因以及解决方法,希望能够帮助读者更好地理解和处理单片机程序中的延时和中断问题。
一、延时的概念和产生原因延时在单片机程序设计中是一种常见的操作,通常用来控制某一操作的执行时间。
延时的产生通常有两种情况:一种是为了完成某种特定的操作所需要的时间,例如LED灯闪烁、蜂鸣器鸣叫等;另一种是为了防止快速的外部信号输入导致单片机不能正常处理的情况。
在单片机程序中,常用的延时方法有软件延时和硬件延时两种。
软件延时是通过循环等待的方式来实现一定时间的延时,而硬件延时则是通过单片机内部的定时器来实现。
软件延时的实现简单,但占用了大量的CPU时间,同时由于单片机的工作频率和其他任务的影响,软件延时的精确度往往难以保证。
硬件延时则可以通过单片机的定时器来实现,其精确度和稳定性更高,但需要一定的硬件支持。
在进行延时设计时,还需要考虑到单片机的工作频率和其他任务的影响。
为了提高单片机的实时性和稳定性,我们可以采用中断的方式来实现延时。
通过设置定时器中断,可以在定时器计时达到预设值时触发中断,从而实现精确的延时。
在处理中断时,只需要简单地将延时的操作放在中断服务程序中即可,不会占用过多的CPU时间,从而提高了单片机的实时性。
三、中断的概念和产生原因中断是一种在单片机程序执行过程中,由硬件或软件引起的突发事件,可以打断当前程序的正常执行流程,转去执行中断服务程序。
中断通常由外部设备的输入、定时器溢出等硬件事件引起,也可以由软件通过程序指令触发。
中断的产生是为了及时响应外部事件,保证单片机的实时性和稳定性。
在单片机程序设计中,常见的中断包括外部中断、定时器中断、串口中断等。
外部中断是由外部设备的输入引起的中断,通常用来处理按键、传感器等外部设备的输入。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法一、延时问题在单片机编程中, 经常需要生成一定延时时间, 延时一般实现方式有两种, 一种是软件延时, 另一种是硬件延时。
1. 软件延时软件延时是逐个扫描处理器的时钟脉冲, 每一个时钟周期执行一次循环程序, 每次循环的时间固定。
通过循环次数的控制, 达到延时的目的。
在软件延时期间,程序是被占用的,故需要考虑延时时间尽量短,同时不影响程序的执行。
实现代码:void delay(unsigned int x) //延时函数,x表示延时时间{unsigned int i,j;for(i=0;i<x;i++)for(j=0;j<1000;j++); //短跑}下面的例子是让板载LED在开启1秒、关闭1秒间缓慢闪烁,延时采用软件延时的方式:硬件延迟又称为定时器延迟, 定时器是一个独立的片内设备, 可以独立于CPU运行,定时器的时间不受程序的执行速度和被调用函数的影响, 它运行在一个专用的时钟上面,它具有高可靠性和高精度的特点。
单片机的周期性和准确性都是要靠定时器来完成的。
同时这种方法不影响CPU的其他操作,具有很好的实时性。
二、中断问题中断是单片机的一种重要功能,它可以让CPU在执行某个任务的同时立即执行另一个任务,这种即时响应的能力是单片机的一个最大优点,常常用来响应实时性较高的任务。
微控制器具有中断请求和响应功能的芯片,中断处理器独立于当前CPU的执行,即产生中断时CPU停止执行当前指令,转而执行中断程序处的指令,用完后从停止的地方继续执行当前程序。
根据取决于它们发生的原因,中断可以分为两类:内部中断和外部中断。
中断的优点:相对于软件循环,中断方式的优势主要体现在:实现简单,处理时间短,对CPU的干扰小,实现实时性强。
中断的缺点:1. 中断需要单片机芯片本身支持,若不支持,需通过其他芯片辅助实现。
2. 硬件结构较为复杂,且比较占用IO口。
3. 中断只有在硬件支持的情况下才能使用,所以其可移植性不强。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法单片机作为嵌入式系统的核心部件,具有很强的实时性和稳定性要求。
在单片机的编程过程中,延时和中断是两个非常重要的概念。
延时是指在程序执行过程中,需要等待一定的时间才能继续执行下一条指令。
延时的作用在于控制程序的执行顺序,实现各种功能的时间控制和同步。
中断是指在程序执行过程中,当发生某些特定的事件时,硬件或者软件可以临时中断当前的执行流程,转而执行另一个特定的程序段,待中断处理完成后再返回到原来的程序流程中。
中断的作用在于及时响应各种外部事件,提高程序的实时性和效率。
延时和中断在单片机编程中经常会遇到各种问题,下面将针对延时和中断问题进行分析,并提出解决方法。
1. 延时时间不准确延时时间不准确的原因可能有多种,例如单片机的工作频率不稳定、指令执行时间不固定、编译器优化等。
为了解决延时时间不准确的问题,可以采用以下几种方法:(1)使用定时器定时器是单片机中非常重要的一个外设,可以产生精确的延时。
通过配置定时器的初值和工作模式,可以实现精确的延时功能。
(2)使用外部时钟源单片机的内部时钟源可能存在波动和不稳定的情况,可以通过外部时钟源来提供稳定的工作频率,从而提高延时的准确性。
(3)校准延时时间通过实际测试和校准,可以得到准确的延时时间,并在程序中使用这个准确的延时时间。
2. 延时过长导致程序响应慢在一些需要实时响应的程序中,如果延时过长会导致程序响应慢,对系统性能造成影响。
为了解决延时过长导致程序响应慢的问题,可以采用以下几种方法:通过定时器中断来实现延时,可以避免长时间的忙等待,提高程序的实时响应性。
(2)使用多任务机制采用多任务机制,将需要长时间延时的任务放到后台运行,以提高系统的响应能力。
(3)优化算法对需要延时的任务进行算法上的优化,尽量减少延时的时间,提高系统的实时性。
1. 中断响应不及时中断响应不及时的原因可能是中断服务程序执行时间过长,导致无法及时响应其他的中断请求。
浅议降低51单片机定时器定时误差的几种方法
摘要 : 5 l 单 片机在 当前控 制检 测系统 中的应用越来越多, 对其定时的精 确要 求也越 来越 高。 虽然 5 1 单 片机 自带的 1 6 位定 时 肼 数 器较 为精确 , 但是在 实际应 用过程 中难免存在误差 , 而且这个误差不可避免, 所 以降低 5 1 单 片机定 时器误差就显得 尤为重要 。
板 片加紧尺 寸 , 使 其达到运行 要求 ; ③根 据介质 特征 合理
选择换热 器板 片材料。
提 高 设 备 的传 热 系数 是 增 强 换 热 器 传 热 效 果 最 有 效 的办 法 。 传 热 过 程 中换 热 器 总热 阻 的大 小 决 定 了传 热 系 数
差将 使热力 系统的不可逆 性增加 , 将会 降低 热力系统 的可 用性 。 因此, 在增加传热温差 的同时 , 必须考虑热力系统 的
新运行 的系统 , 吹扫换热器相 应 的管 道 , 清 除流道 中 的脏 能 量 能 够 合 理 利 用 。 扩展传 热面积 是增加传 热效 果中比较 实用、 简单 的方 物 i② 根据 系统 的相 关参数 及换热 效果合理 地选择 换热
冯伟 F E N G We i
( 陕 西 邮 电职 业 技 术学 院 , 咸阳 7 1 2 0 0 0) ( S h a a n x i P o s t a n d T e l e c o mm u n i c a t i o n C o l l e g e , X i a n y a n g 7 1 2 0 0 0, C h i i f a )
器, 保证换热面积 ; Байду номын сангаас 定期清洗板片上积垢。 法。 合 理 提 高 换 热 设 备 单 位 体 积 的传 热 面 积 能够 增 强 换 热 2 . 3 . 3介质混合处理 方案及预控措施 :①更换 有裂纹 器 的传热效 果 , 如在换热器 上使用 新型材料 , 会 明显 提高 或穿孔板 片 , 可 以采用透光 法查 找板 片裂纹 ; ② 合理调 整 单位 体 积 的 传 热 面 积 , 达 到换 热 设 备 紧 凑 、 高效 的 目的 。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法一、延时问题延时是单片机编程常见的需求,常用于控制程序的执行时间和频率。
在使用单片机进行延时时,可能会遇到一些问题。
1.1 延时不准确由于单片机的工作频率与所用晶振有关,而晶振的精度有限,导致单片机的延时时间计算可能与实际延时时间有一定误差。
特别是在高精度延时要求的项目中,延时误差可能会造成系统功能异常。
解决方法:- 使用定时器来实现延时,可以提高延时的精度。
- 使用延时循环的方法时,可以通过调整循环次数来进行微调,以便达到所需的延时。
1.2 多任务延时问题在多任务系统中,可能需要同时进行多个任务的延时。
单片机是单核处理器,一次只能执行一个任务,导致同时进行多个任务的延时时,可能会有其中某个任务的延时未能准确实现。
解决方法:- 使用多线程或多进程的方式,通过操作系统进行任务调度,以实现多个任务的延时。
- 使用定时器和中断的方式,将延时任务放在中断服务函数中处理。
二、中断问题中断是单片机编程中常用的技术,用于在特定事件发生时,立即打断当前正常运行的程序,转而执行中断服务程序。
在使用中断时,可能会遇到一些问题。
2.1 中断优先级问题当多个中断事件同时发生时,需要根据其重要性来确定优先级。
在单片机中断系统中,可能会遇到中断优先级冲突的问题,导致某些重要的中断被忽略或延迟。
解决方法:- 根据所用单片机的特性,设置合理的中断优先级,保证重要的中断能够及时响应。
- 在中断服务程序中,尽量减少消耗时间较长的操作,以保证其他中断能够及时得到处理。
在一些需要多级中断处理的场景中,可能会出现中断嵌套的情况,即在一个中断服务程序中又发生了另一个中断。
如果中断嵌套深度过大,可能会导致系统性能下降或崩溃。
解决方法:- 合理设计中断嵌套深度,避免过多的中断嵌套。
- 在中断服务程序中,尽量避免执行过长的操作,以减少中断嵌套的发生。
外部中断是指通过外部引脚来触发中断,常用于实现外部事件的响应。
由于外部中断信号可能会存在抖动或干扰,导致中断信号的稳定性和可靠性问题。
单片机的延时与中断问题及解决方法
单片机的延时与中断问题及解决方法单片机(Microcontroller)是一种在单个芯片上集成了CPU、存储器和输入输出设备等外围设备的计算机系统。
在嵌入式系统中,延时和中断(Interrupt)是常用的两种技术。
延时是一种在程序中等待一定时间的技术,而中断是一种在程序执行的任意时刻打断程序执行的技术。
本文将着重介绍单片机的延时和中断问题及解决方法。
在嵌入式系统中,延时是一种非常常见的操作。
当我们需要在程序中等待一段时间时,我们通常使用延时功能实现。
1.1 延时方式单片机的延时主要有“循环延时”和“计时器延时”两种方式:1)循环延时:单片机的工作频率通常是固定的,我们可以通过循环来实现延时操作。
循环延时的原理是用空语句填充时间,实现等待计时的效果。
示例如下://循环5次延时一秒钟void delay(){int i, j;for (i = 0; i < 5; i++)for (j = 0; j < 10000; j++);}2)计时器延时:单片机内部集成了计时器,我们可以利用它的定时功能来实现延时。
计时器定时的原理是利用定时器预定的时间周期,到达预定时间周期后,计时器会自动重置,并向中断向量发送中断请求。
这种延时方式精度高,不受循环次数和代码优化的影响。
示例如下://定时器延时一秒钟void delay(){TMOD = 0x01; //模式1:16位定时器模式TH0 = (65536-50000)/256; //赋上载值TL0 = (65536-50000)%256;TR0 = 1; //启动定时器while(TF0==0); //等待中断TR0 = 0; //停止定时器TF0 = 0;}1.2 延时精度问题延时精度是指出现误差的几率,因此延时的精度较高的情况下,误差几率会降低。
在单片机中,延时的精度受多种因素影响,如微处理器主频、指令执行的时间、数据访问等等。
循环延时精度较低,由于循环延迟的时间是由程序中指令的执行时间来决定的,程序指令执行时间与CPU主频相等,因此循环延时的精度会受到CPU主频的影响。
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单片机定时器中断时间误差的解决方案
时间:2012-06-12 14:04:04 来源:作者:
1 前言
单片机内部一般有若干个定时器。
如8051单片机内部有定时器0和定时器1。
在定时器计数溢出时,便向CPU发出中断请求。
当CPU正在执行某指令或某中断服务程序时,它响应定时器溢出中断往往延迟一段时间。
这种延时虽对单片机低频控制系统影响甚微,但对单片机高频控制系统的实时控制精度却有较大的影响,有时还可能造成控制事故。
为扩大单片机的应用范围,本文介绍它的定时器溢出中断与CPU响应中断的时间误差、补偿误差的方法和实例。
2 误差原因、大小及特点
产生单片机定时器溢出中断与CPU响应中断的时间误差有两个原因。
一是定时器溢出中断信号时,CPU正在执行某指令;二是定时器溢出中断信号时,CPU正在执行某中断服务程序。
2.1. CPU正在执行某指令时的误差及大小
由于CPU正在执行某指令,因此它不能及时响应定时器的溢出中断。
当CPU执行此指令后再响应中断所延迟的最长时间为该指令的指令周期,即误差的最大值为执行该指令所需的时间。
由于各指令都有对应的指令周期,因此这种误差将因CPU正在执行指令的不同而不同。
如定时器溢出中断时,CPU正在执行指令MOV A, Rn,其最大误差为1个机器周期。
而执行指令MOV Rn, direct时,其最大误差为2个机器周期。
当CPU正在执行乘法或除法指令时,最大时间误差可达4个机器周期。
在8051单片机指令系统中,多数指令的指令周期为1~2个机器周期,因此最大时间误差一般为1~2个机器周期。
若振荡器振荡频率为fosc,CPU正在执行指令的机器周期数为Ci,则最大时间误差为Δtmax1=12/fosc×
Ci(us)。
例如fosc=12MHZ,CPU正在执行乘法指令(Ci=4),此时的最大时间误差为:
Δtmax1=12/fosc×Ci=12/(12×106)×4=4×10-6(s)=4(μs)
2.2 CPU正在执行某中断服务的程序时的误差及大小
定时器溢出中断信号时,若CPU正在执行同级或高优先级中断服务程序,则它仍需继续执行这些程序,不能及时响应定时器的溢出中断请求,其延迟时间由中断转移指令周期T1、中断服务程序执行时间T2、中断返回指令的指令周期T3及中断返回原断点后执行下一条指令周期T4(如乘法指令)组成。
中断转移指令和中断返回指令的指令周期都分别为2个机器周期。
中断服务程序的执行时间为该程序所含指令的指令周期的总和。
因此,最大时间误差Δtmax2为:
Δtmax2=(T1+T2+T3+T4)12/fosc=(2+T2+2+4)12/ fosc=12(T2+8)/ fosc
若设fosc=12MHZ,则最大时间误差为:
Δtmax2=12(T2+8)/ fosc =12(T2+8)/12×106=(T2+8)×10-6(s)=T2+8(μs)。
由于上式中T2一般大于8,因此,这种时间误差一般取决于正在执行的中断服务程序。
当CPU正在执行中断返回指令RETI、或正在读写IE或IP指令时,这种误差在5个机器周期内。
2.3 误差非固定性特点
定时器溢出中断与CPU响应中断的时间误差具有非固定性特点。
即这种误差因CPU正在执行指令的不同而有相当大的差异。
如CPU正在执行某中断服务程序,这种误差将远远大于执行一条指令时的误差。
后者误差可能是前者误差的几倍、几十倍、甚至更大。
如同样只执行一条指令,这种误差也有较大的差别。
如执行乘法指令MUL AB 比执行MOV A, Rn指令的时间误差增加了3个机器周期。
这种误差的非固定不仅给误差分析带来不便,同时也给误差补偿带来困难。
3 误差补偿方法
由于定时器产生溢出中断与CPU响应中断请求的时间误差具有非固定性,因此,这种误差很难用常规方法补偿。
为此,本文介绍一种新方法。
现介绍该方法的基本思路、定时器新初值及应用情况。
3.1 基本思路
为使定时器溢出中断与CPU响应中断实现同步,该方法针对中断响应与中断请求的时间误差,对定时器原有的计数初值进行修改,以延长定时器计数时间,从而补偿误差。
在该方法中,当定时器溢出中断得到响应后,即停止定时器的计数,并读出计数值。
该计数值是定时器溢出后,重新从OOH开始每个机器周期继续加1所计的值。
然后,将这个值与定时器的停止计数时间求和。
若在定时器原计数初值中减去这个和形成新计数初值,则定时器能在新计数初值下使溢出中断与CPU响应中断实现同步,从而达到误差的补偿要求。
3.2 定时器新计数初值
若定时器为计数方式,操作方式为1,则计数器初值X0=216-t0×fosc/12。
式中fosc为振荡器的振荡频率。
t0为需要定时的时间,也为中断的间隔时间。
X0为定时器原计数初值。
在对定时器溢出中断与CPU响应中断时间误差进行补偿时,定时器的新计数初值X1为:
X1=216-t3× fosc/12
t3=t0+t1+t2
式中t0为中断间隔时间。
t1为定时器停止计数时间,该时间为定时器停止计数到重新启动计数之间所有程序指令周期数的总和。
t2为定时器溢出中断后,重新从OOH开始直至计数器停止时计的值。
在误差补偿中,若将定时器计数初值X1取代X0,则可使定时器下次的溢出中断与CPU响应中断实现同步。
3.3 实例
要求补偿定时器每1ms产生一次溢出中断时的中断响应延迟的误差。
若振荡器振荡频率fosc=12MHZ,定时器工作在计数方式,工作模式为1,则补偿中断响应时间误差时的定时器新初值X1为:
X1=216-t3× fosc/12=216-(t0+ t1)- t2=216-(1000+ 13)- t2
误差补偿程序为:
……
0 CLR EA ;关CPU中断
1 CLR TRi ;停止定时器计数
2 MOV R0, #OOH ;R0清零
3 MOV R0, #LOW(216) ;定时器最大计数值的低8位送R0
4 MOV A, R0
5 SUBB A, #LOW(1000+13) ;216的低8位减去( t0+ t1)的低8位送累加器A
6 SUBB A, TLi ;216的低8位减去( t0+ t1+ t2)的低8位送TLi
7 MOV TLi, A
8 MOV R0, #OOH ;R0清零
9 MOV R0, #HIGH(216) ;216 的高8位送R0
10 MOV A, R0
11 SUBB A, #HIGH(1000+13) ;216的高8位减去( t0+ t1)的高8位送A
12 SUBB A, THi ;216的高8位减去( t0+ t1 +t2)的高8位送A
13 MOV THi, A
14 SETB TRi ;重新启动定时器
……
在上式和上段程序中,由于fosc=12MHZ,中断间隔时间为1ms,因此t0的机器周期数为1000。
由于第1条指令到第14条指令的指令周期的机器周期数之和为13,因此,t1为13个机器周期。
CPU虽在执行第一条指令CLR TRi后停止定时器计数,但在TLi、THi中分别保存了t2的低位数据和高位数据。
4 结束语
由于本文介绍的误差补偿方法能对定时器溢出中断与CPU响应中断的非固定性时间误差进行有效补偿,因此,该方法对于提高高频控制系统实时控制精度和扩大单片机应用范围都有较高的实用价值。
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