?? hvda.c
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//////////HVDA高差壓差動輸入，定時啟動，由T2定時////////////////
/////////選擇4，5通道為ADC0差動轉化通道//////////////
/////////儀表為某速度儀，輸出Vout:0-10V,且帶有參考電壓輸出Vref:5V////
/////////儀表特性:Vout-Vref與速度成線性關系，量程為-1m/s至1m/s///////
/////////對于電壓超過3.6V的AD轉化，只能采用HVDA通道////////////////
/////////儀表輸出端與HVAIN+相連，儀表參考電平輸出與HVAIN-相連////
/////////HVREF端與1V相連(可由DAC輸出產生)//////////////////////////
///////////HVCAP連接30pf，濾波轉折頻率在1KHZ左右//////////////////
/////////程序中對速度積分求取位移//////////////////////////////////////
//////HVDA.c///////////////////////////////////
#include "mylcd.h"
#include "math.h"
#include "stdio.h"
extern bit isline0;
#define ADC0START temppage=SFRPAGE;SFRPAGE=0x00;AD0BUSY=1;SFRPAGE=temppage
#define RATE_P 680L
#define RATE_N 680L
#define VEL_RATE 119L
#define ADJRATEDIF 593L
#define STATIC_ERROR 8
#define NOISE_LIM 10
/*
REAL_RATE為物理量轉化系數,由具體對象而定
ADJRATEDIF為差動模式下，增益為0.5時ADC0轉化值與真實電壓的轉換系數
ADJRATESE為單端輸入模式下，增益為0.5時ADC0轉化值與真實電壓的轉換系數
STATIC_ERROR為HVDA運方靜態誤差，由實際使用標定，標定方法將HVAIN+與HVAIN-接在一起觀察轉化值
NOISE_LIM為噪聲門限，由于測量噪聲的存在，速度為0時，檢測值不一定為0
當檢測值大于噪聲門限后，才認為速度不為0，對其積分，否則認為速度為0，這樣能一定程度克服靜態漂移
*/
sfr16 RCAP2=0xca;
sfr16 RCAP3=0xca;
sfr16 RCAP4=0xca;
sfr16 TMR4=0xcc;
sfr16 TMR3=0xcc;
sfr16 TMR2=0xcc;
sfr16 PCA0CP0=0xfb;
sfr16 PCA0CP1=0xfd;
sfr16 PCA0CP2=0xe9;
sfr16 PCA0CP3=0xeb;
sfr16 PCA0CP4=0xed;
sfr16 PCA0CP5=0xe1;
sfr16 ADC0VAL=0xbe;//將ADC0H-ADC0L通過sfr16實現
sfr16 ADC0GT=0xc4;
sfr16 ADC0LT=0xc6;
uchar temppage;
bit isnewdata;
int kk;
xdata long vel_val;//速度值
xdata long vol_val;//電壓值
xdata long dis_val;//小位移值
xdata long vel_rate_p;
xdata long vel_rate_n;
xdata long dis;//大位移值
xdata long tempk;
void adc0_mux(uchar type,uchar source);
void adc0_source(uchar source);
void p3anolog_ini(uchar port);
void HVDA_ini(uchar gaind);
void adc0_ini();
void config();
void t2_ini();
void t2_baud(uint t2reload);
void dispini(){ //lcd顯示初始化
delay1ms(100);
SFRPAGE=0xf;
lcdcs=0;
lcdrs=1;
lcdrw=1;
delay1ms(30);
sendc(0x38);//8位,2行,5*7字體
delay1ms(100);
sendc(0x0c);//顯示開,光標關;不閃
delay1ms(100);
sendc(0x06);//增量方式,現不移動
delay1ms(100);
sendc(0x01);//清屏
delay1ms(100);
}
void t2_ini(){
SFRPAGE = 0x00;
TMR2CF = 0x08; // T2時鐘為系統時鐘，計數方向為增值計數
TMR2CN = 0x04; // T2為16bit定時器模式，并啟動定時器運行
}
void t2_baud(uint t2reload){//每隔t2reload個T2時鐘，產生一次定時溢出
SFRPAGE = 0x00;
RCAP2=~t2reload+1;//相當于65536-t2reload
TMR2=RCAP2;
vel_rate_n=RATE_N*(long)t2reload;
vel_rate_p=RATE_P*(long)t2reload;
}
void adc0_mux(uchar type,uchar source){//type 配置測量方式為差動還是單端輸入
//source 為ADC0通道選擇(共有9個通道)
SFRPAGE=0x00;
AMX0CF=type;
AMX0SL=source;
}
void adc0_source(uchar source){//ADC0通道選擇，為adc0_mux()的簡化函數
SFRPAGE=0x00;
AMX0SL=source;
}
void p3anolog_ini(uchar port){//配置p3口模擬輸入管腳
SFRPAGE=0x00;
AMX0PRT=port;
SFRPAGE=0x0f;
P3MDIN&=~port;//將相應管腳配置成模擬輸入口
}
void HVDA_ini(uchar gaind){
/*高壓差動放大器配置,調的只是第二級的增益，整體增益還需再乘以0.05；*/
//HVDA禁止時，HCAP＋上檢測到的是HVAIN＋的電壓
SFRPAGE=0x00;
HVA0CN=gaind;
}
void adc0_ini(){
SFRPAGE=0x00;
ADC0CF=0x18;//ADC0時鐘為系統時鐘4分頻，PGA增益為1
ADC0CN=0x8c;//AD0TM=0,ADC0為連續跟蹤模式，由T2溢出率啟動ADC0
//AD0LJST=0,數據存儲格式右對齊，即ADC0H存放12bit高四位
REF0CN&=0x0f;//AD0VRS=0,ADC0參考電壓為VREFA
REF0CN|=0x07;//TEMPE=1,內部溫度傳感器工作
//BIASE=1,偏移產生器工作
/*REFBE=1,內部參考電平工作，電路部分須將VREF參考輸出(C8051F40的第12管腳)與 VREF0(C8051F040的16管腳相連，并最好并聯一個4.7uF和0.1uF的旁路電容以電平濾波*/
HVDA_ini(0x83);//啟用HVDA高壓差動放大器，增益為0.2
adc0_mux(0x0c,4);//PORT3IC=1,ADC0 6、7通道為差動模式
//HVDA2C=1,4、5通道為差動輸入模式
//AIN0.0-AIN0.3均為單端模式
//選擇4,5通道為ADC0差動轉化通道
/*
進入ADC轉化的電壓為:
HVDA(out)-HVREF=[(HVAIN+)-(HVAIN-)]*Gain+HVREF-HVREF=[(HVAIN+)-(HVAIN-)]*Gain
其中整體增益Gain=Gain_HVDA*Gain_PGA=0.2*0.1=0.2
所以進入ADC0轉化的HVDA差動電壓為:
[(HVAIN+)-(HVAIN-)]*0.2,其值范圍為-1V至1V
引入HVREF的目的是在[(HVAIN+)-(HVAIN-)]*Gain為負電平時，通過HVREF抬升，使其落在ADNG-AV+范圍內
*/
EIE2 |= 0x02; //開ADC0中斷
t2_ini();
t2_baud(30000);//每隔3000個T2時鐘產生一次ADC0采樣，約1ms采樣一次
SFRPAGE=0x00;
TR2=1;
}
void config (void) {
//看門狗禁止
WDTCN = 0x07;
WDTCN = 0xDE;
WDTCN = 0xAD;
SFRPAGE = 0x0F;
XBR0 = 0x00;
XBR1 = 0x00;
XBR2 = 0x40; //交叉開關使能，使得P0-P3口能輸出
XBR3 = 0x00;
SFRPAGE = 0x0F;
P0MDOUT = 0x00; //端口配置，P0-P3，P6-P7口為開漏輸出
P1MDOUT = 0x00;
P2MDOUT = 0x00;
P3MDOUT = 0x00;
P4MDOUT = 0x00; //P4口為開漏，也可推挽
P5MDOUT = 0x07;
P6MDOUT = 0x00;
P7MDOUT = 0x00;
P1MDIN = 0xFF; //所有端口為數字輸入，沒有模擬輸入端口
P2MDIN = 0xFF;
P3MDIN = 0xFF;
SFRPAGE = 0x0F;
CLKSEL = 0x00;
OSCXCN = 0x00;
OSCICN = 0x84;
//采用內部晶振，為24.5MHZ8分頻
}
void main(){
xdata float showfloat;
xdata uint i;
bit isfirst1=1,isfirst2=1,isfirst3=1;
config();
dispini();//LCD初始化，具體見LCD章節部分
adc0_ini();//ADC0初始化
EA=1;
i=0;
dis_val=0;
dis=0;
isline0=1;
printf("\nhello");
printf("\ntesting");
while(1){
if(isnewdata){//輪流顯示三組數據
i++;
if(i>80&&i<160){
if(isfirst1){
showfloat=vol_val/100000.0;
printf("\nvol=%.2f",showfloat);
isfirst1=0;
}
isfirst2=1;
isfirst3=1;
}
if(i>160&&i<240){
if(isfirst2){
showfloat=vel_val/100000.0;
printf("\nvel=%.5f",showfloat);
isfirst2=0;
}
isfirst1=1;
isfirst3=1;
}
if(i>240&&i<300){
if(isfirst3){
showfloat=dis/1000.0;
printf("\ndis=%.3f",showfloat);
i=0;
isfirst3=0;
}
isfirst1=1;
isfirst2=1;
}
isnewdata=0;
}
}
}
void ADC0_ISR() interrupt 15{
SFRPAGE=0x00;
AD0INT=0;
kk=ADC0VAL;
kk+=STATIC_ERROR;//轉化值加上靜態誤差，進行測量修正
vel_val=(long)kk*VEL_RATE;
vol_val=(long)kk*ADJRATEDIF;
/*
ADC0轉化值乘以速度轉化系數，其結果為速度真實值乘以100000
例如ADC0VAL=65136時，即kk=-400,則vel_val=-400*119=-47600,即表示真實速度值為-0.476m/s
*/
if(abs(kk)>NOISE_LIM){//與噪聲門限比較，決定是否積分
tempk=kk;
if(tempk>0)
tempk*=vel_rate_p;//正向系數
else
tempk*=vel_rate_n;//反向系數
dis_val+=tempk;
if(labs(dis_val)>=1.0e9L){//當小位移絕對值大于1.0e9L時，將其值與1.0e9L的比值賦給大位移
//這是long運算位數不夠的一種處理方法
tempk=dis_val/1.0e9L;
dis+=tempk;//dis*10e-3為物理量值(單位為米)
dis_val-=tempk*1.0e9L;
}
}
isnewdata=1;
/*
對速度等進行數字積分，由于測量噪聲的存在，往往需要考慮濾波問題
本程序以調試為目的，實際使用中，要結合具體測量對象，可能要考慮卡爾曼濾波等算法提高測量精度
vel_rate_p與檢測周期和RATE_P有關，在t2_baud()中賦值，用戶只需改變RATE_P便可進行標定調整
vel_rate_n與檢測周期和RATE_N有關,實際當中測量對象正向增益與反向增益可能不同
通過調整RATE_P和RATE_N能一定程度克服回差
RATE_P理論計算值如下推導:
采樣時間:tf=1/[24.5MHZ/(8*t2_baud)],t2_baud為T2定時周期
速度值:(2.43/2048)*Val_AD, Val_AD為ADC轉化值
采樣時間*速度值=采樣周期內的位移=Val_AD*vel_rate_p=Val_AD*t2_baud*RATE_P
從而得:RATE_P=(2.43*8)/(2048*24.5M)=3.874e-10
若不采用浮點運算，取RATE_P=387L,則運算結果相當于放大1.0e12倍
分析運算溢出可能性:
long型數據為32位，由于是帶符號，則絕對值為31位，即最大數據為2^31約為2.1e9>1.0e9,所以小位移采用1.0e9為程序控制溢出值合理
當速度為1m/s時，ADC轉化值為842，則采樣周期內位移計算為:842*387*T2_baud<1.0e9,則有T2_baud<3068
大位移值為10e-3m,將大位移與小位移數據合并，大位移相當于整個數據的10進制高于1.0e9部分
而整個數據與真實物理值為1.0e12倍關系，所以大位移數據與真實物理值為1.0e-3關系
若要使得定時周期可調范圍更大，則通過改變vel_rate_p和vel_rate_n的計算公式即可
比如不是乘以t2reload，而是乘以t2reload的1/100，則定時時間可增長100倍
*/
}
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