单片机LCR电桥程序许老师多年前的作品 -

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// LCR表驱动程序 V2.0
// 许剑伟于莆田 2012.01
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#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#include <reg52.h>
#include <math.h>
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// 项目：LCD1602 四线驱动程序
// 设计要点：
// LCD1602 的运行速度慢，而单片机运行的速度快，因此容易因为速度不
// 匹配造成调试失败。因此，调试之前应准确测试lcd_delay() 延时函数
// 准确的延时量，如果不能满足注释中的要求，则应调整循次数。每步操
// 作所需的延时量，按照数据手册指标指行，同时留下足够的时间余量。
// 硬件连接：
// 至少需要9条线，电源线2条，7条信号线。信号线详见程序中的接口定义。
// 清注意对LCD1602对比度的调节，否则无显示。
// 设计：许剑伟,于莆田,2010.12
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sbit lcd_RS = P0^6; //数据命令控制位,0命令1数据
sbit lcd_RW = P0^5; //读写位,0写1读
sbit lcd_EN = P0^4; //使能位,下降沿触发
sbit lcd_D4 = P0^3; //数据端口D4
sbit lcd_D5 = P0^2; //数据端口D5
sbit lcd_D6 = P0^1; //数据端口D6
sbit lcd_D7 = P0^0; //数据端口D7
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code char path[32]={
0x00,0x00,0x0e,0x11,0x11,0x0a,0x1b,0x00,
0x00,0x11,0x11,0x13,0x1d,0x10,0x10,0x10,
0x0e,0x11,0x1f,0x11,0x11,0x0e,0x00,0x00,
0x1C,0x10,0x1B,0x12,0x1B,0x01,0x07,0x00
};//自定义符号
char binLian=0,ATA=0,ATB=1;
char OX[8]={0,0,0,0,0,0,8,0};
int DDS3=1, c3 = 0; //交替显示变量
char digW=4; //数字显示位数宏
code uchar abc[][5]={
" err"," 40"," 120"," 360"," 1080"," 1K"," 3K"," 9K"," 27K"," 10K",
" 30K"," 90K"," 270K"," 100K"," 300K"," 900K"," 2.7M"," 13"," 4.5"," 1.5"
};
void lcd_delay(int n){ //LCD专用延时函数
//32MHz钟频下，约循环3000次延迟1毫秒
int i,j;
if(n<0) { for(i=0;i< 30;i++); return; } //10us
if(n== 0) { for(i=0;i<150;i++); return; } //50us
for(;n;n--){ for(j=0;j<3000;j++); } //n毫秒
}
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void lcd_B(char f, uchar c, char t){ //控制四线式接口LCD的7个脚
//f=0写命令字, f=1写RAM数据, f=2读地址（或读忙）, f=3读RAM数据
lcd_EN = 0;
lcd_RS = f%2;
lcd_RW = f/2%2;
//移入高四位
lcd_D4 = c & 16;
lcd_D5 = c & 32;
lcd_D6 = c & 64;
lcd_D7 = c & 128;
lcd_EN = 1; lcd_delay(-1); lcd_EN = 0; //使能脉冲
if(f==4) { lcd_delay(t); return; }
//移入低四位
lcd_D4 = c & 1;
lcd_D5 = c & 2;
lcd_D6 = c & 4;
lcd_D7 = c & 8;
lcd_EN = 1; lcd_delay(-1); lcd_EN = 0; //使能脉冲
lcd_delay(t); //不同的命令,响应时间不同,清零命令需要2ms
}
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void lcd_init(){ //LCD1602 初始化
//启动四线模式须势行9个步骤，初始化所须耗时较长，约65ms，时限不可减
lcd_delay(20); //启动lcd之前须延时大于15ms，直到VDD大于4.5V
lcd_B(4, 0x30, 9); //置8线模式,须延时大于4.1ms
lcd_B(4, 0x30, 5); //置8线模式,须延时大于100us
lcd_B(4, 0x30, 5); //置8线模式,手册中未指定延时
lcd_B(4, 0x20, 5); //进入四线模式
lcd_B(0, 0x28, 5); //四线模式双行显示
lcd_B(0, 0x0C, 5); //打开显示器
lcd_B(0, 0x80, 5); //RAM指针定位
lcd_B(0, 0x01, 5); //启动清屏命初始化LCD
}
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//=========================几个功能常用函数=================================
void lcd_cls() { lcd_B(0, 0x01+0, 2); } //清屏
void lcd_cur0() { lcd_B(0, 0x0C+0, 0); } //隐藏光标
void lcd_goto1(uchar x){if(ATB) lcd_B(0, 0x80+x, 0); else lcd_B(0, 0x94+x, 0);} //设置DDRAM地址,第1行x位
void lcd_goto2(uchar x){if(ATB) lcd_B(0, 0xC0+x, 0); else lcd_B(0, 0xD4+x, 0);} //设置DDRAM地址,第2行x位
void lcd_goto3(uchar x){if(ATB) lcd_B(0, 0x94+x, 0); else lcd_B(0, 0x80+x, 0);} //设置DDRAM地址,第3行x位
void lcd_goto4(uchar x){if(ATB) lcd_B(0, 0xD4+x, 0); else lcd_B(0, 0xC0+x, 0);} //设置DDRAM地址,第4行x位
void lcd_putc(uchar d) { lcd_B(1, 0x00+d, 0); } //字符输出
void lcd_puts(uchar *s){ for(; *s; s++) lcd_B(1,*s,0); } //字串输出
//==============字符显示函数====================
void lcd_putp(float a,float b,char bo,char n, float qmin){ //带单位显示复数,n是单位下限,qmin是最小位权值(用于限定有效数字)
code uchar dwB[] = {'p','n','u','m',' ','k','M','G'}; //单位表
char i,j, c=0, h=digW-1, fh[2]={' ','+'};
long d,q,qm,Q=1; //最高位权
float f,g=1;
if(a<0) fh[0] = '-', a = -a;
if(b<0) fh[1] = '-', b = -b;
if(a>b) f = a; else f = b;
for(i=1;i<digW;i++) Q *= 10;
for(i=0;i<3;i++){ if(f*g >= 1000) g/=1000, c++; } //以3位为单位移动小数点,右移
for(i=0;i<n;i++){ if(f*g < 1) g*=1000, c--; } //以3位为单位移动小数点,左移
if ((n==1)&&(c==-1)){
for(i=1;i<2 && f*g<Q;i++) g*=10,h--; //继续移动小数点，使之满字
}else if ((n==2)&&(c==-2)){
for(i=1;i<3 && f*g<Q;i++) g*=10,h--; //继续移动小数点，使之满字
}else if ((n==4)&&(c==-4)){
for(i=1;i<2 && f*g<Q;i++) g*=10,h--; //继续移动小数点，使之满字
}else{
for(i=1;i<digW && f*g<Q;i++) g*=10,h--; //继续移动小数点，使之满字
}
qm = g*qmin;
for(i=0;i<2;i++){
if(i) d = b*g; //取出实部
else d = a*g; //取出虚部
if(qm) d+=qm/2, d-=d%qm;//去除小于qmin的尾数
q = Q;
lcd_putc(fh[i]); //显示符号
for(j=0; j<digW; j++){ //数字输出
lcd_putc(d/q+48); //数字
if(j==h) lcd_putc('.');//小数点
d %= q, q /= 10;
}
if(!bo) break; //不显示虚部
}
//lcd_putc(dwB[c+4]); //单位
if(dwB[c+4]=='u') { lcd_putc(9);} else {
if(n==1){
if(dwB[c+4]==' ') { lcd_putc(8); OX[6]=32; } else { lcd_putc(dwB[c+4]); OX[6]=8; } //自动单位
}
else { lcd_putc(dwB[c+4]); OX[6]=8; }
} //符号
}
void lcd_putf(float a, char n, float qmin) //带单位显示浮点数,n是单位下限
{ lcd_putp(a,0,0,n,qmin); }
void lcd_int(int a,char w){ //定宽显示正整数
char i=0, s[5] = {' ',' ',' ',' ',' '};
if(a<0) { a=-a; lcd_puts("-"); }
else lcd_puts(" ");
do{
s[i++] = a%10+48;
a /= 10;
}while(a);
for(;w;w--) lcd_putc(s[w-1]);
}
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//===============================延时函数===================================
void delay(uint loop) { uint i; for(i=0;i<loop;i++); } //延时函数
void delay2(uint k) { for(;k>0;k--) delay(10000); } //长延时,k=100大约对应1秒
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//=================================AD转换===================================
sfr P1ASF = 0x9D; //将P1置为模拟口寄存器(使能),各位中为1的有效
sfr ADC_CONTR = 0xBC; //A/D转换控制寄存器
sfr ADC_res = 0xBD; //A/D转换结果寄存器
sfr ADC_resl = 0xBE; //A/D转换结果寄存器
void set_channel(char channel){
P1ASF = 1<<channel;
ADC_CONTR = channel+128; //最高位是电源开关,低3位通道选择
delay(1); //首次打开电源应延迟，使输入稳定
}
uint getAD2(){
ADC_CONTR |= 0x08; //00001000,置ADC_START=1启动A/D 转换
while ( !(ADC_CONTR & 0x10) ); //等待A/D转换结束(ADC_FLAG==0)
ADC_CONTR &= 0xE7; //11100111,置ADC_FLAG=0清除结束标记, 置ADC_START=0关闭A/D 转换
return ADC_res*4 + ADC_resl;
}
/*
uchar get_AD(){
ADC_CONTR |= 0x08; //00001000,置ADC_START=1启动A/D 转换
while( !(ADC_CONTR & 0x10) ); //等待A/D转换结束(ADC_FLAG==0)
ADC_CONTR &= 0xE7; //11100111,置ADC_FLAG=0清除结束标记, 置ADC_START=0关闭A/D 转换
return ADC_res;
}
*/
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//==================================EEPROW偏程==============================
sfr IAP_data = 0xC2;
sfr IAP_addrH = 0xC3;
sfr IAP_addrL = 0xC4;
sfr IAP_cmd = 0xC5;
sfr IAP_trig = 0xC6;
sfr IAP_contr = 0xC7;
/********************
写字节时，可以将原有数据中的1改为0，无法将0改为1，只能使用擦除命令将0改为1
应注意，擦除命令会将整个扇区擦除
*********************/
int eepEn = 0;
void saEEP(){ //触发并EEP保护
if(eepEn==12345) IAP_trig = 0x5A; //先送5A
if(eepEn==12345) IAP_trig = 0xA5; //先送5A再送A5立即触发
IAP_cmd = 0; //关闭令，保护
IAP_contr = 0; //关EEPROM，保护
IAP_trig = 0;
IAP_addrL = 255; //设置读取地址的低字节，地址改变才需要设置
IAP_addrH = 255; //设置读取地址的高字节，地址改变才需要设置
}
uchar readEEP(uint k){ //读取
IAP_addrL = k; //设置读取地址的低字节，地址改变才需要设置
IAP_addrH = k>>8; //设置读取地址的高字节，地址改变才需要设置
IAP_contr = 0x81; //设置等待时间，1MHz以下取7，2M以下取6，3M取5，6M取4，12M取3，20M取2，24M取1，30M取0，前导1表示许档IAP
IAP_cmd = 1; //读取值1，写取2，擦除取3，擦除时按所在字节整个扇区撺除
saEEP(); //触发并保护
return IAP_data;
}
void writeEEP(uint k, uchar da){ //写入
IAP_data = da; //传入数据
IAP_addrL = k; //设置读取地址的低字节，地址改变才需要设置
IAP_addrH = k>>8; //设置读取地址的高字节，地址改变才需要设置
IAP_contr = 0x81; //设置等待时间，1MHz以下取7，2M以下取6，3M取5，6M取4，12M取3，20M取2，24M取1，30M取0，前导1表示许档IAP
IAP_cmd = 2; //读取值1，写取2，擦除取3，擦除时按所在字节整个扇区撺除
saEEP(); //触发并保护
}
void eraseEEP(uint k){ //擦除
IAP_addrL = k; //设置读取地址的低字节，地址改变才需要设置
IAP_addrH = k>>8; //设置读取地址的高字节，地址改变才需要设置
IAP_contr = 0x81; //设置等待时间，1MHz以下取7，2M以下取6，3M取5，6M取4，12M取3，20M取2，24M取1，30M取0，前导1表示许档IAP
IAP_cmd = 3; //读取值1，写取2，擦除取3，擦除时按所在字节整个扇区撺除
saEEP(); //触发并保护
}
xdata struct Ida{
char zo[3];//三个频率下的零点改正值
char j1; //相位补偿(3倍档)
char j2; //相位补偿(10倍档)
char J[4]; //相位补偿(V/I变换器)
char R[4]; //下臂电阻修正(40,1k,10k,100k)
char g1; //增益修正(3倍档)
char g2; //增益修正(10倍档)
char phx; //1kHz以下相位改正
char R4b; //100k档7.8kHz频率下的幅度补偿
char G2b; //9倍档7.8kHz频率下的幅度补偿
char feq; //频率修正
char ak; //AD斜率修正
float QRs[3],QXs[3]; //短路清零数据
float QRo[3],QXo[3]; //开路清零数据
} cs;
void cs_RW(char rw){
uchar i,*p = &cs;
const int offs=512;
if(rw){
delay2(10); //等待(防止掉电误识别键盘而调用本函数)
eraseEEP(offs);
for(i=0;i<sizeof(cs);i++) writeEEP(i+offs,p[i]);
}else{
for(i=0;i<sizeof(cs);i++) p[i]=readEEP(i+offs);
}
}
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//==================================LCR主程序===============================
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sfr P1M1=0x91; //P1端口设置寄存器
sfr P1M0=0x92; //P1端口设置寄存器
sfr P0M1=0x93; //P0端口设置寄存器
sfr P0M0=0x94; //P0端口设置寄存器
sfr P2M1=0x95; //P2端口设置寄存器
sfr P2M0=0x96; //P2端口设置寄存器
sfr P3M1=0xB1; //P3端口设置寄存器
sfr P3M0=0xB2; //P3端口设置寄存器
sbit spk=P2^3; //蜂鸣器
sbit Kb=P2^1; //量程开关B
sbit Ka=P2^2; //量程开关A
sbit DDS2=P1^2;//移相方波输出口
sbit K3=P1^7;
sbit K4=P1^6;
sbit K5=P1^5; //7.8kHz滤波开关
sbit K6=P1^4;
sbit K8=P2^0; //100Hz滤波开关
sbit K32=P1^1; //32kHz发生器
xdata uchar menu=1,menu2=0; //菜单变量
//==============低频信号DDS相关参数====================
//PCA相关寄存器
sfr CMOD = 0xD9; //钟源选择控制等
sfr CH = 0xF9; //PCA的计数器
sfr CL = 0xE9; //PCA的计数器
sfr CCON = 0xD8; //PCA控制寄存器
sfr CCPAM0 = 0xDA; //PCA模块0工作模式寄存器
sfr CCPAM1 = 0xDB; //PCA模块1工作模式寄存器
sfr CCAP0L = 0xEA; //模块0捕获寄存器低位
sfr CCAP0H = 0xFA; //模块0捕获寄存器高位
sfr IPH = 0xB7;
sbit PPCA = IP^7; //PCA的中断优先级设置
sbit CCF0 = CCON^0; //PCA的模块0中断标志
sbit CCF1 = CCON^1; //PCA的模块1中断标志
sbit CR = CCON^6; //PCA计数器使能
uint ph=0, phM=256, feq=977; //相位,phM相位步进值
uchar *ph8 = (char*)&ph; //ph的高8位地址
xdata float feqX=976.6; //实际输出频率
uchar code sinB[256]={
//查询表中不可装载零值，否则会造成无中断产生
255,255,255,255,255,255,254,254,253,252,252,251,250,249,248,247,246,245,243,242,240,239,237,236,234,232,230,229,227,225,222,220,
.......
uchar chuX=0; //方波DDS初相
//==============低频信号DDS函数====================
void PWM_init(){ //把PCA置为PWM
CMOD = 2; //0000 0010 计数源选择,钟源取fosc/2
CL = CH = 0;
CCAP0L = CCAP0H = 192; //占空比为25%
//CCPAM0=0x42;//0100 0010,PCA的模块0设置为PWM模式,无中断
CCPAM0=0x53;//0101 0011,PCA的模块0设置为PWM模式,有中断，下降沿中断
PPCA = 1; //优先中断
IPH |= 128;
//CR = 1; //开始计数
EA = 1; //开总中断
}
void PCAinter(void) interrupt 7 {//PCA中断
uchar x,y;
CCF0=0; //清除中断请求,以免反复中断
x = *ph8; //截断正弦相位累加器,取高8位
y = x + chuX; //方波相位
CCAP0H = sinB[x];//正弦DDS输出
if(DDS3) { DDS2 = fbB[y]; //方波DDS输出
}else {DDS2 = 0;}
ph += phM; //相位累加
K32 = ~K32;
}
void setDDS(uint f){ //参考时钟是c=(fosc/2)/256=32000000/2/256=62500,频率f=c*phM/2^16
feq = f;
phM=f*65536.0/62500; //phM=f*2^16/62500
feqX = 62500.0*phM/65536*(1+cs.feq/10000.0); //实际输出频率
ph = 0; //高频时，使波形对称
if(!f) CR=0; else CR=1;
}
//相位控制函数
xdata char xw=0; //相位
void set90(char k){ //设置方波的相位差
k %= 4;
if(k<0) k += 4;
if(k==0) chuX=0; //移相0度
if(k==1) chuX=64; //移相90度
if(k==2) chuX=128; //移相180度
if(k==3) chuX=192; //移相270度
xw = k;
}
void set902() { set90(xw+1); } //相位步进
//==============量程控制函数====================
xdata char rng=1; //量程
void setRng(char k){//切换量程
if(k>3) k=3;
if(k<0) k=0;
if(k==0) Ka=0,Kb=0; //40欧
if(k==1) Ka=0,Kb=1; //1k欧
if(k==2) Ka=1,Kb=0; //10k欧
if(k==3) Ka=1,Kb=1; //100k欧
rng = k;
}
void setRng2(){ setRng( (rng+1)%4); } //量程步进
//==============增益控制函数====================
char curGain=1; //当前增益索引号
void setGain(char k){ //设置电路增益
if(k>3) k=3;
if(k<0) k=0;
if(k==0) K4=0,K6=0; //1倍
if(k==1) K4=0,K6=1; //3倍
if(k==2) K4=1,K6=0; //9倍
if(k==3) K4=1,K6=1; //27倍
curGain = k;
}
void setGain2(){ setGain((curGain+1)%4); }
//==============AD非线性改正与过采样=================
uint getAD10(){ //120次采样,用reentrant申明，有的单片机无法运行
int i;
long c;
for(i=0;i<250;i++) c += getAD2();
return (c+12)/25;
}
uint getAD10b(){ //120次采样,用reentrant申明，有的单片机无法运行
xdata long c = 0, c2 = 0;
int i;
for(i=0;i<250;i++){
ADC_CONTR |= 0x08; //00001000,置ADC_START=1启动A/D 转换
while ( !(ADC_CONTR & 0x10) ); //等待A/D转换结束(ADC_FLAG==0)
ADC_CONTR &= 0xE7; //11100111,置ADC_FLAG=0清除结束标记, 置ADC_START=0关闭A/D 转换
c += ADC_resl;
c2 += ADC_res;
}
c3 = c;
c = ( c2*4L + c )/25;
c3= ( c2*4L + c3 ) -c*25;
return c;
}
//==============LCR测量====================
code float ga[4] = { 1, 3, 9, 27 }; //增益表
code float dwR[4] = { 40, 1e3, 1e4, 1e5 }; //各档电阻表
xdata int Vxy[12]={0,0,0,0,1,1}; //Vxy[Vx1,Vy1,Vx2,Vy2,g1,g2]
xdata char Sxw[4]={0,1,0,1}; //保存正确相位
xdata int Vz[24]; //LCR测量结果队
xdata uchar tim=0,tims=0;
xdata char pau=0; //暂停坐标自动旋转
xdata char isQ=1;
#define Vfull 9600
#define gad (9600/30)
uchar mT = 6; //测量速度,mT取值为6或12或24时，可以消除数字噪声，尾数不动，但不利于于取平均
//==============设置频率====================
xdata char feqK=1; //频率索引号
void setF(char k){
if(k==-1) k = (feqK+1)%3; //步进
feqK = k;
if(k==0) { setDDS(100); K5=0; K8=1; mT=12; } //置为100Hz
if(k==1) { setDDS(977); K5=0; K8=0; mT=6; } //置为1kHz
if(k==2) { setDDS(7813); K5=1; K8=0; mT=6; } //置为7.8125kHz
TH1 = 150, TL1 = 171; //置为20ms
tims = 0;
tim = 0;
ph = 0;
}
int absMax(int a,int b){ //取两个数绝对值最大者
if(a<0) a = -a;
if(b<0) b = -b;
if(b>a) a = b;
return a;
}
char yc1=0,yc2=0; //溢出标识
char slw = 1; //降速倍率
char chg=0; //量程切换标记
void timerInter1(void) interrupt 3 {//T1中断,LCR数据采集
code int y[5]={0,-15,30,24,0}; //满度用30
code int x[5]={4900,5090,5140,5500,6120};
char g,gb,Rb,i; int c=0,cc=0;
tims++;
if(tims>=mT/slw) tims = 0, tim++, c = 1;
if(tim>=4) tim=0;
if(pau) return;
if(!c) return; //tim未进位触发
c = getAD10b(); //读取电压值
cc= c3;
c -= cs.zo[feqK];
if(cs.ak>0){
for(i=0;i<4;i++){ //非线性改正
if(c<x[i]||c>=x[i+1]) continue;
c += cs.ak*( y[i] + (y[i+1]-y[i]) * ((int)(c-x[i])) / (x[i+1]-x[i]) ) / 30;
break;
}
}
Vxy[tim] = xw<2 ? c : -c; //保存当前电压
Vxy[tim+6] = xw<2 ? cc : -cc; //保存当前电压
Vxy[tim/2+4] = curGain; //保存当前增益
Sxw[tim] = ( Sxw[tim]+(c<0 ? 2 : 0) )%4; //相位翻转(预测下次的相位采用值)
if(tim==1||tim==3){ //上下臂切换
if(tim==1) { K3=1, c = absMax(Vxy[2],Vxy[3]), g=Vxy[5]; yc2 = c>Vfull ? 1:0; }//切换到下臂
if(tim==3) { K3=0, c = absMax(Vxy[0],Vxy[1]), g=Vxy[4]; yc1 = c>Vfull ? 1:0; }//切换到上臂
gb=g, Rb=rng;
if(c>Vfull){ if(g==0&&rng>0&&K3&&isQ) Rb=rng-1; gb=0; }
else if(c<gad*1 ) gb = g+3; //增加27倍
else if(c<gad*3 ){ gb = g+2;if(c<gad*2&&rng>=1&&rng<=2&&K3&&isQ ) { gb=0; Rb=rng+1; }} //增加9倍
else if(c<gad*9) gb = g+1; //增加3倍
if(gb>3) gb = 3;
if(g==3&&rng<3&&K3&&isQ) { gb=0; Rb=rng+1; }
if(g==0&&c<gad*1&&rng<3&&K3&&isQ) { gb=0; Rb=rng+1; }
setRng(Rb); setGain(gb); //置量程
if(gb!=g || Rb!=rng) slw = 2, chg++; //量程正在改变，则加速测量
if(tim==3){ if(!chg) slw=1; chg=0; }
}
set90( Sxw[ (tim+1)%4 ] ); //相位旋转
if(tim==3){ for(i=0;i<12;i++) Vz[i+12]=Vz[i], Vz[i]=Vxy[i]; }
}
void showR(char binLian, char showk){ //显示LCR
xdata float a=0,b=0,c=0,qq=0,dd=0,e,w,L,C;
xdata int gr=cs.R[rng], g1=cs.g1, g2=cs.g2;
xdata int g12 = g1 + g2; //增益最大补偿
xdata int j12 = (int)cs.j1+cs.j2; //相位最大补偿
xdata float JD = 0, G = 0, cJD; //补偿变量
xdata float v[4];
xdata char ATC=0,d3=1;
//LCR计算
if(feqK<0||feqK>2) return;
if(feq==7813&&rng==3) gr += cs.R4b; //7.8kHz时下臂修正量
//可控增益单元的增益修正、相位补偿量
if(feq==7813) g2 += cs.G2b; //7.8kHz时9倍档修正量
……………………
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