2928.A基于单片机设计的数字钟 电子设计（代码请联系本人 ） 测试分析报告.doc

测试分析报告（GB856788）引言用单片机来设计数字钟, 软件实现各种功能比较方便. 但因软件的执行需要一定的时间, 所以就会出现误差. 对比实际的时钟, 查找出误差的来源, 并作出调整误差的方法, 使得误差尽可能地小, 使得系统可以达到实际数字钟的允许误差范围内。.1编写目的基于单片机设计的数字钟精确度较高, 因为在程序的执行过程中, 任何指令都不影响定时器的正常计数。从而, 使数字钟的精度仅仅取决于单片机的产生机器周期电路和定时器硬件电路的精确度另外, 程序较为简洁, 具有可靠性和较好的可读性。如果我们想将它应用于实时控制之中, 只要对上述程序和硬件电路稍加修改, 便可以得到实时控制的实用系统, 从而应用到实际工作与生产中去。1.2背景说明：数字电子钟的设计方法有多种, 例如, 可用中小规模集成电路组成电子钟, 也可以利用专用的电子钟芯片配以显示电路及其所需要的外围电路组成电子钟还可以利用单片机来实现电子钟等等。这些方法都各有特点, 其中, 利用单片机实现的电子钟具有编程灵活, 便于电子钟功能的扩充, 精确度高等特点。1.3定义单片机：将微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。 片内程序存储器普遍采用了Flash技术，使得在线编程ISP和在应用中编程技术IAP得以实现。 这两项技术是通过计算机的并口或串口对单片机进行程序下载编程的，使单片机系统远程调试、升级成为现实。IAP还可以实现单片机在应用中的再编程，为仪器仪表的智能化升级提供了重要的技术手段。1.4参考资料1，胡汉才 单片机原理及其接口技术 北京 清华大学出版社,2，单片机仿真微机接口使用手册 无锡达爱思科教仪器厂系统性能测试与功能说明3. 1定时计数器的初始值设置公式推导系统中所选用的晶振的频率为f o sc, 则机器周期为公式1: t0 = 12öf o sc 3 设定时器要求的中断频率为k , 计数器位数为n, 则定时计数器的初值X 设置有如下公式: t0 (2n- X ) = 1ök 3 . 于是原始公式: X = 2n - 1ö(k × t0). 而实验测得的数据显示, 这个公式所得的结果并不可靠(表1 中的所有数据都是在计数器初始值严格按照原始公式给出的条件下测得, 以个人计算机机系统时钟为标准). 从表1 中的数据可知, 严格按照原始公式得出的计数初值是存在极大误差的, 这个误差总使系统时间变慢, 而且, 系统时间的误差值随着每秒中断次数的增多而增大, 随计时总长的增长而增大, 并且总是成比例(在误差允许的范围内). 这就是说, 系统的误差跟每秒中断次数和个人计算机标准时长的乘积(即中断总次数) 成正比. 也就是说, 每次中断计时的时间误差是一个常数.误差来源分析. 不考虑晶振等固件的误差, 则系统机器周期可以由公式1 准确给出, 因而系统误差不可能来自于硬件, 而应该主要来自于软件方面. 系统每次调用定时中断程序的过程中, 硬件并没有自动进入下一个定时周期, 而是在调用中断程序以后由软件置数来实现的. 而在程序调用2测过程中, 堆栈建立、参数传递等都是需要耗时, 而这些时间都被无形中加到了定时长度中去. 所以,使得每次定时长度都大于理论推导值, 在宏观上表现出来就是系统比理论计算出来的结果变慢了(这于表1 所得的结论恰好一致). 另外, 由于系统每次调用中断处理程序所执行的操作都是相同的, 也就是说, 系统每次定时的时间误差应该是一个常数(这也恰好跟实验数据相吻合). 由上面的数据和分析可知, 原始公式应该修改为: 公式2X = 2n- 1ö(k ×t0 ) + $x. 则由表1 推导出定时初值的修正值的计算公式如下, 公式3, $x = û $ tûö 60×T ×k ×t0 ). 由表1 数据, 实际中要求k 最小, 而又不影响显示效果, 才能使误差越小, 故实测中取k = 160. 根据表1 计算近似等于20 (所用晶振频率为11. 059 2MHz). 按表1 的实验方法,得表2.表2参数优化后的计时测试数据定时中断次数kö次·s- 1PC 标准时长öm in$x系统计时(初值为00: 00: 00)误差$ tös备注16060 20 00: 59: 59 - 1120 20 01: 59: 58 - 2180 20 02: 59: 57 - 3240 20 03: 59: 56 - 4300 20 04: 59: 54 - 6300 21 04: 59: 59 - 1600 21 09: 59: 58 - 2显示器无闪烁这些数据较表1 已有很大准确性, 但与实际应用还有一定差距. 末两行是根据前面参数规律稍做改动得到的, 与公式2 有一定出入, 但与个人计算机系统标准时间已经相当接近. 由于表1 的数据本身是肉眼估计出来的, 本身就带有很大的误差, 实际运用可用精密仪器得到表2 的数据, 则系统参数可以更进一步接近实用值.3. 2系统功能与操作说明主要功能: 二十四进制时间显示(时、分) , 秒以“. ”的闪烁表示; 电子跑表计数功能; 可通过按键修改, 显示时、分、秒、复位; 可通过个人计算机机串口设置时、分, 设置时连续发送四位十六进制数, 依次为时的高、低位, 分的高、低位. 完成后秒自动复位. 辅助功能: 键盘共4 个键, 从左到右依次标名为递增、递减, 确认修改和设定, 用来修改和设置系统时钟. 同时, 还可以通过串口来修改和设置系统时钟.