#include <reg52.h>
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <INTRINS.H>
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned int uint;
#define GPIO_DIG P0//段选 0
#define GPIO_PLACE P1//位选
unsigned int n[4]; //用于储存要显示的4位数
unsigned char code DIG_PLACE[8] = {
0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位选控制
unsigned char code DIG_CODE[17] = {
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//段选控制
void DigDisplay(unsigned int a);
#include "DELAY.H" //延时头文件
#include "STC_ISP.H" //程序烧录头文件
#include "SET_SERIAL.H"//串口头文件
#include "MPU6050.H"//MPU6050头文件
#include "Digdisplay.h"
float Gyro_y; //Y轴陀螺仪数据暂存
float Angle_gy; //由角速度计算的倾斜角度
float Accel_x; //X轴加速度值暂存
float Angle_ax; //由加速度计算的倾斜角度
float Angle; //小车最终倾斜角度
uchar value; //角度正负极性标记
void Init_Timer1(void)//10毫秒@20MHz,100Hz刷新频率
{
AUXR &= 0xBF;//定时器时钟12T模式
TMOD &= 0x0F;//设置定时器模式
TMOD |= 0x10;//设置定时器模式
TL1 = 0xE5; //设置定时初值
TH1 = 0xBE; //设置定时初值
TF1 = 0; //清除TF1标志
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
//*********************************************************
//中断控制初始化
//*********************************************************
void Init_Interr(void)
{
EA = 1; //开总中断
EX0 = 1; //开外部中断INT0
EX1 = 1; //开外部中断INT1
IT0 = 1; //下降沿触发
IT1 = 1; //下降沿触发
ET1 = 1; //开定时器1中断
}
//******卡尔曼参数************
float code Q_angle=0.001;
float code Q_gyro=0.003;
float code R_angle=0.5;
float code dt=0.01; //dt为kalman滤波器采样时间;
char code C_0 = 1;
float xdata Q_bias, Angle_err;
float xdata PCt_0, PCt_1, E;
float xdata K_0, K_1, t_0, t_1;
float xdata Pdot[4] ={0,0,0,0};
float xdata PP[2][2] = { { 1, 0 },{ 0, 1 } };
//*********************************************************
// 卡尔曼滤波
//*********************************************************
//Kalman滤波,20MHz的处理时间约0.77ms;
void Kalman_Filter(float Accel,float Gyro)
{
Angle+=(Gyro - Q_bias) * dt; //先验估计
Pdot[0]=Q_angle - PP[0][1] - PP[1][0]; // Pk-先验估计误差协方差的微分
Pdot[1]=- PP[1][1];
Pdot[2]=- PP[1][1];
Pdot[3]=Q_gyro;
PP[0][0] += Pdot[0] * dt; // Pk-先验估计误差协方差微分的积分
PP[0][1] += Pdot[1] * dt; // =先验估计误差协方差
PP[1][0] += Pdot[2] * dt;
PP[1][1] += Pdot[3] * dt;
Angle_err = Accel - Angle;//zk-先验估计
PCt_0 = C_0 * PP[0][0];
PCt_1 = C_0 * PP[1][0];
E = R_angle + C_0 * PCt_0;
K_0 = PCt_0 / E;
K_1 = PCt_1 / E;
t_0 = PCt_0;
t_1 = C_0 * PP[0][1];
PP[0][0] -= K_0 * t_0; //后验估计误差协方差
PP[0][1] -= K_0 * t_1;
PP[1][0] -= K_1 * t_0;
PP[1][1] -= K_1 * t_1;
Angle+= K_0 * Angle_err; //后验估计
Q_bias+= K_1 * Angle_err; //后验估计
Gyro_y = Gyro - Q_bias; //输出值(后验估计)的微分=角速度
}
//*********************************************************
// 倾角计算(卡尔曼融合)
//*********************************************************
void Angle_Calcu(void)
{
//------加速度--------------------------
//范围为2g时,换算关系:16384 LSB/g
//角度较小时,x=sinx得到角度(弧度), deg = rad*180/3.14
//因为x>=sinx,故乘以1.3适当放大
Accel_x = GetData(ACCEL_XOUT_H); //读取X轴加速度
Angle_ax = (Accel_x - 1100) /16384; //去除零点偏移,计算得到角度(弧度)
Angle_ax = Angle_ax*1.2*180/3.14; //弧度转换为度,
//-------角速度-------------------------
//范围为2000deg/s时,换算关系:16.4 LSB/(deg/s)
Gyro_y = GetData(GYRO_YOUT_H); //静止时角速度Y轴输出为-30左右
Gyro_y = -(Gyro_y + 30)/16.4; //去除零点偏移,计算角速度值,负号为方向处理
//Angle_gy = Angle_gy + Gyro_y*0.01; //角速度积分得到倾斜角度.
//-------卡尔曼滤波融合-----------------------
Kalman_Filter(Angle_ax,Gyro_y); //卡尔曼滤波计算倾角
/*//-------互补滤波-----------------------
//补偿原理是取当前倾角和加速度获得倾角差值进行放大,然后与
//陀螺仪角速度叠加后再积分,从而使倾角最跟踪为加速度获得的角度
//0.5为放大倍数,可调节补偿度;0.01为系统周期10ms
Angle = Angle + (((Angle_ax-Angle)*0.5 + Gyro_y)*0.01);*/
}
void main()
{
delaynms(500); //上电延时
Init_Timer1(); //初始化定时器1
Init_Interr(); //中断初始化
Init_BRT(); //串口初始化(独立波特率)
InitMPU6050(); //初始化MPU6050
delaynms(500);
Angle_Calcu(); //倾角计算
while(1)
{unsigned int b;
b=Angle/1;
DigDisplay(b);
}
}
/********************************************************/
void DigDisplay(unsigned int a)
{
unsigned char i;
unsigned int j;
unsigned char n[4];
n[0]=a%10000/1000;
n[1]=a%1000/100;
n[2]=a%100/10;
n[3]=a%10;
for(i=0; i<4; i++)
{
GPIO_PLACE = DIG_PLACE[i]; //发送位选
GPIO_DIG =DIG_CODE[n[i]]; //发送段码
j=10;
while(j--);
GPIO_DIG = 0x00;//消隐
}
}
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <INTRINS.H>
typedef unsigned char uchar;
typedef unsigned short ushort;
typedef unsigned int uint;
#define GPIO_DIG P0//段选 0
#define GPIO_PLACE P1//位选
unsigned int n[4]; //用于储存要显示的4位数
unsigned char code DIG_PLACE[8] = {
0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};//位选控制
unsigned char code DIG_CODE[17] = {
0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,
0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//段选控制
void DigDisplay(unsigned int a);
#include "DELAY.H" //延时头文件
#include "STC_ISP.H" //程序烧录头文件
#include "SET_SERIAL.H"//串口头文件
#include "MPU6050.H"//MPU6050头文件
#include "Digdisplay.h"
float Gyro_y; //Y轴陀螺仪数据暂存
float Angle_gy; //由角速度计算的倾斜角度
float Accel_x; //X轴加速度值暂存
float Angle_ax; //由加速度计算的倾斜角度
float Angle; //小车最终倾斜角度
uchar value; //角度正负极性标记
void Init_Timer1(void)//10毫秒@20MHz,100Hz刷新频率
{
AUXR &= 0xBF;//定时器时钟12T模式
TMOD &= 0x0F;//设置定时器模式
TMOD |= 0x10;//设置定时器模式
TL1 = 0xE5; //设置定时初值
TH1 = 0xBE; //设置定时初值
TF1 = 0; //清除TF1标志
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
//*********************************************************
//中断控制初始化
//*********************************************************
void Init_Interr(void)
{
EA = 1; //开总中断
EX0 = 1; //开外部中断INT0
EX1 = 1; //开外部中断INT1
IT0 = 1; //下降沿触发
IT1 = 1; //下降沿触发
ET1 = 1; //开定时器1中断
}
//******卡尔曼参数************
float code Q_angle=0.001;
float code Q_gyro=0.003;
float code R_angle=0.5;
float code dt=0.01; //dt为kalman滤波器采样时间;
char code C_0 = 1;
float xdata Q_bias, Angle_err;
float xdata PCt_0, PCt_1, E;
float xdata K_0, K_1, t_0, t_1;
float xdata Pdot[4] ={0,0,0,0};
float xdata PP[2][2] = { { 1, 0 },{ 0, 1 } };
//*********************************************************
// 卡尔曼滤波
//*********************************************************
//Kalman滤波,20MHz的处理时间约0.77ms;
void Kalman_Filter(float Accel,float Gyro)
{
Angle+=(Gyro - Q_bias) * dt; //先验估计
Pdot[0]=Q_angle - PP[0][1] - PP[1][0]; // Pk-先验估计误差协方差的微分
Pdot[1]=- PP[1][1];
Pdot[2]=- PP[1][1];
Pdot[3]=Q_gyro;
PP[0][0] += Pdot[0] * dt; // Pk-先验估计误差协方差微分的积分
PP[0][1] += Pdot[1] * dt; // =先验估计误差协方差
PP[1][0] += Pdot[2] * dt;
PP[1][1] += Pdot[3] * dt;
Angle_err = Accel - Angle;//zk-先验估计
PCt_0 = C_0 * PP[0][0];
PCt_1 = C_0 * PP[1][0];
E = R_angle + C_0 * PCt_0;
K_0 = PCt_0 / E;
K_1 = PCt_1 / E;
t_0 = PCt_0;
t_1 = C_0 * PP[0][1];
PP[0][0] -= K_0 * t_0; //后验估计误差协方差
PP[0][1] -= K_0 * t_1;
PP[1][0] -= K_1 * t_0;
PP[1][1] -= K_1 * t_1;
Angle+= K_0 * Angle_err; //后验估计
Q_bias+= K_1 * Angle_err; //后验估计
Gyro_y = Gyro - Q_bias; //输出值(后验估计)的微分=角速度
}
//*********************************************************
// 倾角计算(卡尔曼融合)
//*********************************************************
void Angle_Calcu(void)
{
//------加速度--------------------------
//范围为2g时,换算关系:16384 LSB/g
//角度较小时,x=sinx得到角度(弧度), deg = rad*180/3.14
//因为x>=sinx,故乘以1.3适当放大
Accel_x = GetData(ACCEL_XOUT_H); //读取X轴加速度
Angle_ax = (Accel_x - 1100) /16384; //去除零点偏移,计算得到角度(弧度)
Angle_ax = Angle_ax*1.2*180/3.14; //弧度转换为度,
//-------角速度-------------------------
//范围为2000deg/s时,换算关系:16.4 LSB/(deg/s)
Gyro_y = GetData(GYRO_YOUT_H); //静止时角速度Y轴输出为-30左右
Gyro_y = -(Gyro_y + 30)/16.4; //去除零点偏移,计算角速度值,负号为方向处理
//Angle_gy = Angle_gy + Gyro_y*0.01; //角速度积分得到倾斜角度.
//-------卡尔曼滤波融合-----------------------
Kalman_Filter(Angle_ax,Gyro_y); //卡尔曼滤波计算倾角
/*//-------互补滤波-----------------------
//补偿原理是取当前倾角和加速度获得倾角差值进行放大,然后与
//陀螺仪角速度叠加后再积分,从而使倾角最跟踪为加速度获得的角度
//0.5为放大倍数,可调节补偿度;0.01为系统周期10ms
Angle = Angle + (((Angle_ax-Angle)*0.5 + Gyro_y)*0.01);*/
}
void main()
{
delaynms(500); //上电延时
Init_Timer1(); //初始化定时器1
Init_Interr(); //中断初始化
Init_BRT(); //串口初始化(独立波特率)
InitMPU6050(); //初始化MPU6050
delaynms(500);
Angle_Calcu(); //倾角计算
while(1)
{unsigned int b;
b=Angle/1;
DigDisplay(b);
}
}
/********************************************************/
void DigDisplay(unsigned int a)
{
unsigned char i;
unsigned int j;
unsigned char n[4];
n[0]=a%10000/1000;
n[1]=a%1000/100;
n[2]=a%100/10;
n[3]=a%10;
for(i=0; i<4; i++)
{
GPIO_PLACE = DIG_PLACE[i]; //发送位选
GPIO_DIG =DIG_CODE[n[i]]; //发送段码
j=10;
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GPIO_DIG = 0x00;//消隐
}
}