АПРОКСИМАЦИЯ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНОГО ДАТЧИКА

5. АПРОКСИМАЦИЯ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕЛИНЕЙНОГО ДАТЧИКА

Уравнение аппроксимированного участка статической характеристики нелинейного датчика выглядит следующим образом:

U (p) = a*p + b,

(2)

где a и b – коэффициенты, представленные в форме чисел с фиксированной точкой.

С АЦП приходит 12-ти разрядный код в диапазоне 0..4095,что соответствует диапазону входных напряжений 0 ...+2.5 В.

Разрешающую способность по напряжению можно рассчитать как:

U = код*МЗР(Младший Значащий Разряд)

(3)

где МЗР = 

где U_{ВХ MAX} – максимальное входное напряжение подаваемое на вход АЦП;

U_{ВХ MIN} – минимальное входное напряжение подаваемое на вход

Выразив p из (2) и приняв во внимание (3), формула нахождения давления от напряжения примет следующий вид:

(3)

Для уменьшения погрешности аппроксимации статическая характеристика нелинейного датчика давления делится на 4 равных отрезка и находятся коэффициенты a и b (см. табл.6) для уравнения вида p(код)=a*код+b описывающего каждый из этих отрезков.

Таблица 6

Таблица переведенных коэффициентов

№ участка	a10	b10	a16	b16
1	0.001203	0.010377	0.004edf	0.02a8
2	0.001206	0.007413	0.004f03	0.01e5
3	0.001219	-0.02094	0.004fe5	0.055c
4	0.001245	-0.101148	0.005197	0.19e4

Аппроксимация статической характеристики нелинейного датчика давления была произведена с помощью программы MATHCAD 8.0 (см п.5)

5.1 Оценка погрешности аппроксимации

Оценка этой погрешности была произведена на программе MATHCAD 8.0 (см п.4), и она составляет D_АПР=0.093 %

6. ВЫБОР ФОРМАТА ДАННЫХ

В курсовом проекте выбран формат чисел с фиксированной точкой.

Для коэффициентов a выделяется три байта под дробную часть и один байт под целую часть, а для b два байта под дробную часть и один байт под целую часть Для кода достаточно двух байт, а для результата три байта под целую и два байта под дробную части соответственно.

6.1 Оценка погрешности от перевода коэффициентов

В соответствии с выбранным форматом данных данную погрешность можно найти так:

D_{пер.коэф}=Dk*код+Db=2^-24*4096-2^-16

Dпер.коэф = 0.044 %

(4)

7. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ

При расчетах в курсовой работе мы оценили погрешности возникающие от АЦП, аппроксимации, нормирующего усилителя и других. Суммарная погрешность всей ССД равняется сумме найденных погрешностей, то есть:

D_СУМ=D_АЦП+D_НУ+D_АПР+D_{пер.коэф}

где D_АЦП – погрешность вносимая от АЦП (см табл.4);

D_НУ - погрешность от нормирующего усилителя (см. ф.(1));

D_АПР - погрешность от аппроксимации(см.п.4);

D_{пер.коэф} - погрешность от перевода коэффициентов (см. 4)

D_СУМ=0,1098+??+0.093+0.044

8. РАСЧЕТ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ МОШНОСТИ ОСНОВНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ СХЕМЫ

Примерную потребляемую мощность можно найти по формуле

где Р_МП – мощность потребляемая МП(Р_МП=0,1 Вт);

Р_АЦП - мощность потребляемая АЦП(Р_АЦП=0.0050 Вт);

Р_WDT - мощность потребляемая сторожевым таймером (Р_WDT=0.001);

P_БУФ - мощность потребляемая буфером порта RS-232 (P_БУФ=0.01);

P_ОУ - мощность потребляемая операционным усилителем (P_ОУ=0.09);

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Точные значения кварцев

Кратность	Скорость передачи (Кбод)	Частота кварца (МГц)
		SMOD=0 (1/64)	SMOD=1 (1/32)
1	115,2	7,3728	3,6864
2	57,6	3,6864	1,8432
3	38,4	2,4576	1,2288
4	28,8	1,8432	0,9216
5	23,04	1,4746	0,73728
6	19,2	1,2288	0,6144
7	16,457142	1,053257	0,526628
8	14,4	0,9216	0,4608
9	12,8	0,8192	0,4096
10	11,52	0,73728	0,36864
12	9,2	0,6144	0,3072

Приложение 2

 

Возможные значения кварцев

SMOD=0

Кратность	Скорость передачи (Кбод)	Частота кварца (МГц)
		SMOD=0 (1/64)	SMOD=1 (1/32)
1	115,2	7,366503	7,378725
2	57,6	3,673807	3,698251
3	38,4	2,438711	2,475377
4	28,8	1,818014	1,866903
5	23,04	1,443078	1,504189
6	19,2	1,191022	1,264355
7	16,457142	1,009183	1,094738
8	14,4	0,871229	0,969007
9	12,8	0,762533	0,872533
10	11,52	0,674317	0,796539
12	9,2	0,538844	0,685511

SMOD=1

Кратность	Скорость передачи (Кбод)	Частота кварца (МГц)
		SMOD=0 (1/64)	SMOD=1 (1/32)
1	115,2	3,683252	3,689363
2	57,6	1,836904	1,849126
3	38,4	1,219356	1,237689
4	28,8	0,909007	0,933452
5	23,04	0,721539	0,752095
6	19,2	0,595511	0,632178
7	16,457142	0,504592	0,547369
8	14,4	0,435615	0,484504
9	12,8	0,381267	0,436267
10	11,52	0,337159	0,398270
12	9,2	0,269422	0,342756

Приложение 3 ОБОБЩЕННЫЙ АЛГОРИТМ РАБОТЫ

Нет

Да

 

 

Приложение 5

Подпрограмма инициализации

MOV SCON,#10010000b ; устанавливается второй режим УАПП

SETB 87h,1 ;SMOD=1

MOV IP,#00010000b ;высокий уровень приоритета прерывания у приема передатчика

MOV IE,#10010000b ; разрешаем прерывания

Подпрограмма записи 12-ти бит в управляющий регистр AD7890

SETB P1.2 ;Устанавливаем линию SCLK

SETB P1.4; Устанавливаем линию TFS

MOV R1,0Ch ; организовываем счетчик переданных бит (12)

MOV A,R0 ; загружаем а аккумулятор передаваемые биты

MET0: RRC A ; проталкиваем во флаг С передаваемый бит

MOV P1.1,C ; выставляем передаваемый бит на Р1.1

ACALL DELAY ;ожидаем

CPL P1.2 ;инверсия Р1.2

ACALL DELAY ;ожидаем

CPL P1.2 ; инверсия Р1.2

DJNZ R2,MET0

CPL P1.4

Подпрограмма задержки на 0.006 сек.

DELAY: MOV R0,C8h

MET1: NOP

DJNZ R0,MET1

RET

Подпрограмма задержки на 0.6 сек.

DELAY2: MOV R0,Ah

` MOV R1,Ah

MET1: NOP

MET2: NOP

DJNZ R1,MET2

DJNZ R0,MET1

RET

Подпрограмма работы сWDT

ACALL DELAY2 ;ожидаем

CPL P1.6

ACALL DELAY2 ;ожидаем

CPL P1.6

Подпрограмма чтения 15-ти бит с линии DATA OUT AD7890

SETB P1.2 ;Устанавливаем линию SCLK

SETB P1.3; Устанавливаем линию RFS

MOV R2,08h ; организовываем счетчик принятых бит в аккумулятор (если R2=0 – аккумулятор полный

ACALL DELAY ;ожидаем

CPL P1.2 ;инверсия Р1.2

ACALL DELAY ;ожидаем

CPL P1.2 ;инверсия Р1.2

MET0: MOV C,P1.0 ; принимаем бит на Р1.0 и отправляем его во флаг

RLC A ; достаем из флага С принятый бит

DEC R2

JZ MET2 ; если байт принят R2=0

MOV R3,A ; тогда занесем из А в R3 принятый байт

CLR A ; и обнулим аккумулятор, если не принят то -

MET2: ACALL DELAY ;ожидаем

CPL P1.2 ; инверсия Р1.2

ACALL DELAY ;ожидаем

DJNZ R2,MET0

MOV R2,07h ;приняли первые восемь бит, теперь приймем еще семь

CPL P1.2 ;инверсия Р1.2

MET3: MOV C,P1.0 ; принимаем бит на Р1.0 и отправляем его во флаг

RLC A ; достаем из флага С принятый бит

DEC R2

JZ MET4

MOV R4,A

CLR A

MET4: ACALL DELAY ;ожидаем

CPL P1.2 ; инверсия Р1.2

ACALL DELAY ;ожидаем

DJNZ R2,MET3 ;ну вот, и все готово младшая часть посылки находится (8 бит) в R3, а старшая (7 бит) в R4

CPL P1.4

;Подпрограмма выбора коэффициентов нелинейного датчика

MOV DPL,00h

MOV DPH,04h

MOV A,#00001100b

ANL A,R0

RL A

RL A

CLR 0D4H

CLR 0D3H

MOV R0,#0AH

MOV R1,#04H

M1: MOV A,#06H

MOVC A,@A+DPTR

MOV @R0,A

INC R6

INC R0

DJNZ R1,M1

END

;Подпрограмма умножения двух байт (регистры R0, R1 - 1-ый банк) на три (регистры ;R2, R3, R4 - 1-ый банк ), результат помещается в R3, R4, R5, R6, R7 - 0-ой ;банк.

MOV R4,#0h

MOV R5,#0h

MOV R6,#0h

MOV R7,#0h

MOV R3,#0h

MOV R0,#10h

me1: SETB 0D3h

CLR 0D4h

MOV A,R0

RRC A

MOV R0,A

MOV A,R1

RRC A

MOV R1,A

JNC me2

MOV A,R4

ADD A,5h

MOV 5h,A

MOV A,R3

ADDC A,4h

MOV 4h,A

MOV A,R2

ADDC A,3h

MOV 3h,A

me2: CLR 0D4h

CLR 0D3h

MOV A,R4

RRC A

MOV R4,A

MOV A,R5

RRC A

MOV R5,A

MOV A,R6

RRC A

MOV R6,A

MOV A,R7

RRC A

MOV R7,A

DJNZ r0,MET1

;Подпрограмма сложения пяти байт(R3, R4, R5, R6, R7 - 0-ой банк.

;) с двумя (R2(0Dh),R3(0Eh) - 0-ый банк), результат помещается в R3(13h), ;R4(14h), R5(15h), R6(16h), R7(17h) - 2-ой банк.

CLR 0D3H ;

CLR 0D4H ;

MOV A,R5

ADD A,R3

MOV 12H,A

MOV A,R4

ADDC A,R2

MOV 11H,A

JNC M1

MOV A,#01

ADD A,11H

MOV 11H,A

JNC M1

MOV A,#01H

ADD A,10H

MOV 10H,A

MOV 14h,0Ch

MOV 13h,0Bh

M1: CLR 0D3H

SETB 0D4H

END

Подпрограмма передачи пяти байт находящихся в R3 R4 R5 R6 R7.

;Выбор второго банка

SETB 0D4h

CLR 0D3h

;Передача первого байта данных

MOV A,R7

MOV C,P ;Р - бит четности аккумулятора

MOV TB8,C

MOV SBUF,A

MOV IE,#10010000b ;Выставляется приоритет прерываний

NOP

NOP

NOP

;Передача 2 байта данных

MOV A,R6

MOV C,P

MOV TB8,C

MOV SBUF,A

MOV IE,#10010000b

NOP

NOP

NOP

;Передача 3 байта данных

MOV A,R5

MOV C,P

MOV TB8,C

MOV SBUF,A

MOV IE,#10010000b

NOP

NOP

NOP

;Передача 4 байта данных

MOV A,R4

MOV C,P

MOV TB8,C

MOV SBUF,A

MOV IE,#10010000b

NOP

NOP

NOP

;Передача 5 байта данных

MOV A,R3

MOV C,P

MOV TB8,C

MOV SBUF,A

MOV IE,#10010000b

END

 

 
8.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Каталог по интегральным микросхемам фирмы ANALOG DEVICES за 1996 год.

[1] В качестве источника опорного напряжения будет использоваться внутреннее опорное напряжение интегральной микросхемы AD7890. Вклад погрешности вносимой источником опорного напряжения учитываться не будет.