引言

在对时间的精度要求比较高的场合，一般要求对采用单片机做控制器的系统进行精确的时间计算。有人对此问题做了研究并提出了很好的解决方法[13]，但是他们有的是针对单片机使用频率为12 MHz晶振下汇编语言的特点作出的分析，有的是针对特定的使用条件或环境下的分析，不适合晶振频率为11.059 2 MHz的情况。为此，针对单片机定时器的特点,在此晶振频率下，利用TKStudio对定时器T0方式2进行分析仿真,取得了精确的定时时间，合理地解决了定时常数为小数的问题，为单片机定时提出了一种新思路。

1 理论分析

单片机有4种定时方式。方式0、方式1、方式3有一个共同点是有定时器溢出中断的响应时间误差，而方式2具有自动重载功能，没有这些误差。

产生中断溢出的响应时间误差的原因有3个：一是中断响应时间；二是定时器溢出中断信号时，CPU正在执行某指令；三是定时器溢出中断信号时，CPU正在执行某中断服务程序[4]。由于每条指令的执行时间不同且中断时不知道CPU会执行哪一条指令，这就导致中断溢出的响应时间不确定。

方式2是自动重载的，可以很好地免去上面的不确定时间。方式2的定时时间为T=12×(256-a)/fosc[5]。

以频率为11.059 2 MHz的晶振为例，定时250 μs分析，易得a=25.6。通常情况下，使用定时器时装的初值为常数，但是此处为小数，要想得到准确的250 μs，还必须要用a=25.6。下面为解决小数问题的分析：若a=25，则25-25.6=-0.6；若a=26，则26-25.6=0.4。那么以25.6为常数中断40次便是10 ms,试想前16次中断用a=25,误差为16×（-0.6）=-9.6，后24次中断用a=26，误差为24×0.4=9.6，可以看出，经过40次的中断便没有误差了，10 ms是准确值。这样，便可以用10 ms为基数产生出秒、分、时等。

2 程序仿真

编写一个计时程序，对其进行分析仿真。代码如下：

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char

uchar data Second=0;//秒

uchar data Minute=0;//分

uchar data Hour=0;//时

uchar data timecount=0;//中断次数计数

uchar data timeflag=0;//10ms标志位

void main (void){

EA=1;//允许CPU中断

ET0=1;//定时器T0中断打开

TMOD=0x02;//设定时器T0的方式2

TH0=0x19;//设置初值

TL0=0x19;//设置初值

TR0=1;//开始定时

while(1);//等待中断

}

void Time0(void) interrupt 1 using 1{

timecount+=1;//中断计数

if(timecount>=16)

TH0=0x1A;//计数16次之后改变初值

if(timecount>=40){

TH0=0x19; //改回到原来的初值

timecount=0;//计数清零

timeflag+=1;//设置10ms断点1

if(timeflag==100){

Second=Second+1;//设置秒断点2

timeflag=0; //清零10ms

if(Second==60){

Second=0;

Minute=Minute+1; //设置分断点3

if(Minute==60){

Minute=0;

Hour=Hour+1;//设置小时断点4

if(Hour==24)

Hour=0;

}

}

}

}

}

把程序放到TKStudio中进行仿真，在配置目标工程中填写11.059 2 MHz的晶振频率进行软件仿真。编译后开始调试，按程序标记分别对各个断点进行调试。

首先在第一个断点处调试，单击启动/停止按钮后，程序初始化，可以看出初始化时间为639.106 μs（如图1所示）；然后单击运行按钮，运行到断点处会自动停止并显示运行的时间为10.037 977 ms（如图2所示），这里包括运行主函数其他指令的时间和执行一次timeflag变化的时间；然后再单击一次运行按钮，显示时间为10 ms（如图3所示），这一次为执行一次timeflag变化的时间，即中断40次250 μs的时间；

图1 断点1程序单击启动/停止调试按钮后初始化时间

图2 在断点1处运行第一次显示的数据

图3 在断点1处运行第二次显示的数据

继续按运行操作，可以发现以后的delta_s均是10 ms。取消断点1处的断点，在断点2处设断点，执行与断点1处相同的操作步骤得到的结果如图4~图6所示，其后的执行结果delta_s均为1 s。

图4 断点2程序单击启动/停止调试按钮后初始化时间

图5 在断点2处运行第一次显示的数据

图6 在断点2处运行第二次显示的数据

同样，在断点3处设断点运行，结果如图7~图9所示，以后的每次delta_s均为60 s。断点4处运行结果如图10~图12所示，以后每次delta_s均为3 600 s。

图7 断点3程序单击启动/停止调试按钮后初始化时间

图8 在断点3处运行第一次显示的数据

图9 在断点3处运行第二次显示的数据

图10 断点4程序单击启动/停止调试按钮后初始化时间

图11 在断点4处运行第一次显示的数据

图12 在断点4处运行第二次显示的数据

结语

本文对常用的频率为11.059 2 MHz的晶振在定时器T0方式2下做了分析，仿真结果良好；同时，提出了一种解决定时常数为小数问题的办法，能够推广应用于其他情况。