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標(biāo)題: 日差1秒之內(nèi)的單片機時間鐘方案 [打印本頁]

作者: yzwzfyz 時間: 2021-3-31 10:25
標(biāo)題: 日差1秒之內(nèi)的單片機時間鐘方案
理論上只要是用晶振作為時基的單片機時間鐘，在常溫下做到日差1秒之內(nèi)，甚至更精準(zhǔn)是應(yīng)該極易達成的。
只是許多人并不知道如何達成這個目標(biāo)的方案。
而且市面很多帶單片機的產(chǎn)品中，時間都做不準(zhǔn)，這絕對是設(shè)計問題。例如：我的車子上的時鐘日差有10秒多。
一般大多數(shù)人所設(shè)計的定時器時常是根據(jù)晶振標(biāo)出的數(shù)據(jù)（如12M）計算而成的，固定不變，設(shè)計呆板。但普通晶振的實際振蕩頻率是不可能與標(biāo)出的數(shù)據(jù)完全相同的，例如：12.00043M，11.99985……，這個誤差必然積累，所以時鐘就不準(zhǔn)了。另外也絕大多數(shù)設(shè)計沒有考慮微調(diào)方案，對于日差幾秒無法控制。
日差1秒要求的精準(zhǔn)是：1秒/(24小時*60分*60秒),對應(yīng)12M晶振，當(dāng)頻率是12.000014M或11.999986M，日差就有1.2秒，可見用普通晶振做的時間鐘，會因精度不夠，如果不采取修正措施，時鐘日差10多秒是很普遍的。
在我設(shè)計的有單片機時間產(chǎn)品中，隨機取10個，同時上電，3天后再看時鐘，它們之間的最大時間誤差，一般都不會超出1秒（普通晶振，不聯(lián)網(wǎng)）。許多產(chǎn)品月差在1秒之內(nèi)。
如何做到的呢：
1、將時間的定時中斷時常數(shù)做成可修正的，且加入微調(diào)常數(shù)，定時時常數(shù)與微調(diào)時常數(shù)在FLASH中取得。微調(diào)時常數(shù)用于修正時常數(shù)的小數(shù)點之后的部分。
2、程序可以對某端口輸入的秒脈沖再進行計算，并據(jù)之修正定時器的時常數(shù)，以及微調(diào)常數(shù)，并存入FLASH中。達成利用外部精準(zhǔn)脈沖源對時鐘進行校準(zhǔn)的目的，說白了，就是用外校消除普通晶振的個體差異。同時程序也可以輸出自己的秒脈沖，這樣就可以達成產(chǎn)品之間的互校。
3、選擇一個產(chǎn)品，對其時鐘進行精確校準(zhǔn)（這需要外部精準(zhǔn)的時鐘源。如果手中沒有，可以多花點時間，用手機、電視、廣播上的報時進行校準(zhǔn)），這樣就可以將它做成一個自己的【標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖時鐘源】。
4、產(chǎn)品出貨前，用自己的【標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖時鐘源】校一下（將輸出的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖送入其它產(chǎn)品的校準(zhǔn)端口，讓其它產(chǎn)品自動完成定時器時常數(shù)及微調(diào)常數(shù)的修正。）
如此處理，時間鐘的精度就取決于晶振的穩(wěn)定度，而不是精度。而晶振的穩(wěn)定度普遍可以達到PPM級，當(dāng)環(huán)境溫度變化不大時，極易保證<11.57PPM，這就達成了日差小于1秒的目的。
產(chǎn)品相關(guān)時間基準(zhǔn)的程序：（只提方案，不提程序代碼。）
1、將端口輸入的秒脈沖與本體的晶振頻率進行比對，計算出定時器的時常數(shù)與微調(diào)時常數(shù)。（只做一次即可，計算結(jié)果保存到FLASH了，其最初值是按晶振的標(biāo)稱值計算確定的）
2、時間微調(diào)補償
3、秒脈沖輸出（用于互校，可以放棄不寫）
要點：定時器的時常數(shù)不是程序直接賦值，而是從FLASH中調(diào)取的。

作者: happy33 時間: 2021-4-1 03:30
我以前也是自制過好幾個時鐘,一開始是用定時器的特別不精確一天差了數(shù)分鐘,程序怎么補償效果都不佳,我一直以為是電容或者晶振的溫飄導(dǎo)致的,而溫度補償?shù)脑捥^麻煩,后來就放棄研究了改用了DS3231,過了準(zhǔn)了很多,不過還是太理想一天誤差也有小幾秒,不知道是芯片來路不正還是什么原因,反正幾塊錢的那種.后來偶得一片被弄掉了一個角的殘缺ds12c887,于是到論壇里面找程序,這貨居然是好的,盡管外表破舊不堪,神奇的這個有瑕疵的ds12c887居然非常精確連續(xù)幾天都不差一秒.
看了樓主的文章,突然茅塞頓開,有時間也去測試下,畢竟你這個方法是最省的.

作者: degui00 時間: 2021-4-1 07:51
以前用內(nèi)部RTC做了一個時鐘，校正了，拿回老家就不準(zhǔn)了，老家溫度很低0度左右，后面改用GPS定時校正。

作者: 名字不是重點 時間: 2021-4-1 09:18
高穩(wěn)時鐘，溫補晶體了解一下，并不是很貴，
此款為溫補貼片晶振 TCXO 3.2x2.5mm 4腳 DSB321SDN 1XTW24000MDA 24.0000MHZ 1.8V-3.3V 供電寬溫 -40-85 ℃ 高穩(wěn)定性高精度 +-0.5ppm 是您通訊設(shè)計移動設(shè)備藍牙 GPS 等接收信號的好選擇。KDS 進口品牌 DSB321SDN 正弦波輸出振幅 0.8VPP-1.0VPP

作者: 一生最愛 時間: 2021-4-1 15:45
日差1秒，這個誤差已經(jīng)是很恐怖的了，一個月就30秒，2個月1分鐘，半年3分鐘，一年6分鐘。

作者: angmall 時間: 2021-4-1 18:12
影響晶振精準(zhǔn)度的各種因素
晶振的精度是采購選購晶振時候最重要的一個參數(shù)，單位是PPM，精度不僅決定了晶振的價格，也決定了是否符合你產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)，一般常用的精度值為20PPM。那么，哪些因素會影響晶振精度頻率誤差?松季電子具體介紹如下。
　　盡管一個石英晶體振蕩器的頻率精度是±20ppm，但可能會因為電壓變動有±1ppm的影響，焊接溫度有±5ppm的影響，機械震動與沖擊有±3ppm的影響，溫度范圍可能有±5-20ppm的影響等等。這些都是十分常見的影響精度的因素，必須考慮進去，但石英晶體振蕩器廠商卻只告訴客戶產(chǎn)品的精度是±20ppm，事實上，實際應(yīng)用環(huán)境中精度可能只能達到50ppm。因此，客戶需要50ppm精度的時候，選擇了20ppm的石英晶體振蕩器是正確的。
　　晶振的精度對于產(chǎn)品的選型是至關(guān)重要的，找準(zhǔn)你要的精度，松季電子提醒各位采購商選型的時候盡量和供應(yīng)商提出你們做什么產(chǎn)品的，這樣供應(yīng)商可方便的為您找出適合您產(chǎn)品的精度。

作者: dzbj 時間: 2021-4-1 20:21
直接上GPS信號讀吧反正哪天要是沒GPS信號肯定是出大事了咱這小百姓也沒工夫弄片子得先忙活活著吧

不過樓主這技術(shù)顯然是很牛的佩服

作者: rayin 時間: 2021-4-4 08:15
DS12887基本可以達到這一要求，我做了5個單片機時鐘都是這個IC，精度還不錯。

作者: GlenXu 時間: 2021-4-4 13:25
不錯的思路，如果再加點溫度補償，就很容易作成“高精度”時鐘源了，例如高速采集的時標(biāo)、校時等用途。

作者: GlenXu 時間: 2021-4-4 13:27
很好的思路，如果再加上點溫度補償，就可以很輕松成為“時鐘標(biāo)準(zhǔn)”了，
可以廣泛用到高速采集時標(biāo)或同步控制等方面。

作者: 一生最愛 時間: 2021-4-4 19:52

rayin 發(fā)表于 2021-4-4 08:15
DS12887基本可以達到這一要求，我做了5個單片機時鐘都是這個IC，精度還不錯。

似乎這個芯片很貴，用DS3231它不香嗎？

作者: TTQ001 時間: 2021-4-5 04:06
要制作準(zhǔn)確的實時時鐘，不僅需要精確的實時時鐘芯片（例如DS3231），還需要具有溫度補償功能的精確晶體。 +/- 20ppm的晶體每小時可能漂移高達72mS，或者每天漂移1.7秒。如果系統(tǒng)具有通過Internet或GPS進行自動時間調(diào)整的功能，則可能會獲得優(yōu)于每天1秒的精度。

作者: Hephaestus 時間: 2021-4-5 14:13
用JJY60或者BPC68.5自動校準(zhǔn)好了。GPS室內(nèi)無信號，室外天線又怕被雷劈。

作者: middfat 時間: 2021-4-5 15:39

rayin 發(fā)表于 2021-4-4 08:15
DS12887基本可以達到這一要求，我做了5個單片機時鐘都是這個IC，精度還不錯。

887的精度是不錯！就是體積太大了……

作者: middfat 時間: 2021-4-5 15:44

一生最愛發(fā)表于 2021-4-4 19:52
似乎這個芯片很貴，用DS3231它不香嗎？

是的！887精度可以，就是太貴了，還是并行接口，耗費I/O口，都不如3231，RX8025

作者: donglw 時間: 2024-4-25 18:10
時鐘芯片DS12C887可以解決上述問題

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