Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

--- fr:asservissement_numerique_de_temperature_pour_cavite_laser_ultra-stable [2018/03/23 13:34]
fwiotte
+++ fr:asservissement_numerique_de_temperature_pour_cavite_laser_ultra-stable [2018/04/06 11:01] (Version actuelle)
fwiotte
@@ Ligne 1: / Ligne 1: @@
-**Asservissement en température d'une cavité ultra-sable au LPL pour le Strontium**
+**Asservissement en température numérique d'une cavité ultra-stable au LPL pour le Strontium**
-//condition de stabilité//
+**//condition de stabilité// +/- 10mK**
+**Résultas obtenus : 1mk sur la journée**
+Compte tenu des constantes de temps d'intégration nous avons opté pour un lock
+numérique avec un uC 16 bits. ADC et DAC 12 bits
+**MSP430F169 16bits Texas instruments, and IAR Workbench for MSP430 or Code composer studio**
 Cahier des charges:
 La précision du lock en température devrait être de l'ordre de 10 mK, pour assurer une stabilité en fréquence du laser de l'ordre de quelques kHz.
 L'élément chauffant a une résistance de 6 Ohm. Un courant de l'ordre de 0.6 A devrait fournir la puissance pour nous amener au point de fonctionnement vers 27°C.
 Élément de mesure : thermistor MC65F103B
+Ci-joint le code C du projet:
+gestion affiche LCD + calcul température + fonction standby + contrôle de la consigne de température + lock
++ timer + déclaration des variables + déclaration prototypes + fichier init système (ADC-DAC TIMER-PORT IN OUT)
+Manuel descriptif de la cavité:
 {{ vh6010-4_inst_manual.pdf}}
+{{:fr:pcb_asservissement.png?600 |}}
+{{:fr:asservissement_de_temperature.png?800|}}
+** Function prototypes**
+   void init_sys(void);                // MSP430 Initialisation routine
+   void tempo_loop(long loop_number);          // wait
+   void write_DAC12_0(int out_data); // write DAC12_0 routine
+   void write_DAC12_1(unsigned short out_data); // write DAC12_1 routine
+   int read_ADC12(int chanel);       // read routine on ADC12
+   char lock();
+   void standby();                 // init state of state machine
+   unsigned short racine(unsigned long valIn);
+   int Lcd_Cmd(int portP4);
+   int lcd_display(char *disp);
+   int lcd_display2(char *disp2);
+   int lcd_print(char *s);
+   int Lcd_Clear();
+   void Lcd_Init(void);
+   int load_LCD_consigne(void);
+   int calcul_Resistor_thermistance(void);
+   void visu_etat_lock(void);
+** déclaration des variables**
+   int consigne=2048;
+   static unsigned int DAC0_out;
+   static unsigned int DAC1_out;
+   static int ADC_in;
+   static int ADC_in_2;
+   static float ADC_in_2_convert_in_volt;
+   static long error_signal;
+   static long accu_out;
+   static long prop;
+   static unsigned long valIn;
+   static unsigned short valOut;
+   static long control;
+   static char next_state = 0;
+   static char state = 0;
+   static char s[20];
+   static char t[20];
+   static double RTH;
+   static double Temperature_in_degre;
+   static double calcul_ln;
+   char i = 0;
+   char j = 0;
+** main**
+   void main(void)
+   {
+    init_sys();  // Initialise the MSP430
+    Lcd_Init();
+    tempo_loop(10);
+    Lcd_Clear();
+    tempo_loop(10);
+    Lcd_Cmd(0x80);
+    lcd_display("Welcome to");
+    Lcd_Cmd(0xc0);
+    lcd_display("CNRS-LPL-IG-UP13");
+    tempo_loop(10);
+    Lcd_Clear();
+    tempo_loop(10);
+    Lcd_Cmd(0x84);
+    lcd_display("Atelier");
+    Lcd_Cmd(0xc2);
+    lcd_display("Electronique");
+    tempo_loop(10);
+    Lcd_Clear();
+    tempo_loop(10);
+    sprintf(t,"T in Deg= %.3f",Temperature_in_degre);
+    Lcd_Cmd(0x80);
+    lcd_display(t);
+    copy_RAM_to_consigne();
+    Lcd_Cmd(0xc0);
+    sprintf(s,"consigne= %d",consigne);
+    lcd_display(s);
+    standby();
+    _BIS_SR(LPM0_bits + GIE);             // Enter LPM0 w/ interrupt
+   }
+**gestion affichage LCD**
+   //Table 1: Character LCD pins with 1 Controller
+   //**********************************************//
+   //1	VSS	Power supply (GND)
+   //2	VCC	Power supply (+5V)
+   //3	VEE	Contrast adjust
+   //4	RS	0 = Instruction input
+   //1 = Data input
+   //5	R/W	0 = Write to LCD module
+   //1 = Read from LCD module
+   //6	EN	Enable signal
+   //7	D0	Data bus line 0 (LSB)
+   //8	D1	Data bus line 1
+   //9	D2	Data bus line 2
+  //10	D3	Data bus line 3
+  //11	D4	Data bus line 4
+  //12	D5	Data bus line 5
+  //13	D6	Data bus line 6
+  //14	D7	Data bus line 7 (MSB)
+    int Lcd_Port(int portP4)
+     {
+     P4OUT = portP4;
+     return 0;
+     }
+     //  Function for sending command to LCD
+     int Lcd_Cmd(int portP4)
+     {
+     //RS = 0x00;             // => RS = 0
+     P1OUT &= ~BIT7;    /* Pin P1.6 = 0 */
+     Lcd_Port(portP4);
+     //E  = 0x40;             // Enable = 1
+     P1OUT |= BIT6;     /* Pin P1.7 = 1 */
+     tempo_loop(1000);
+     //E  = 0x00;             // Enable = 0
+     P1OUT &= ~BIT6;    /* Pin P1.7 = 0 */
+     return 0;
+     }
+     //  Function for sending data to LCD
+     int Lcd_data(int portP4)
+     {
+     Lcd_Port(portP4);
+     //RS   = 0x80;  // RS = 1
+     P1OUT |= BIT7;     /* Pin P1.6 = 1 */
+     //E   = 0x40;    //Enable = 1
+     P1OUT |= BIT6;     /* Pin P1.7 = 1 */
+     tempo_loop(1000);
+     //E   = 0x00;    // Enable = 0
+     P1OUT &= ~BIT6;    /* Pin P1.7 = 0 */
+     return 0;
+     }
+     int Lcd_Clear()
+     {
+     Lcd_Cmd(0);
+     Lcd_Cmd(1);
+     return 0;
+     }
+     void Lcd_display_off()
+     {
+     Lcd_Cmd(0);
+     Lcd_Cmd(0x0C);
+     }
+     void Lcd_Shift_Right()
+     {
+     Lcd_Cmd(0x01);
+     Lcd_Cmd(0x18);
+     }
+     void Lcd_Shift_Left()
+     {
+     Lcd_Cmd(0x01);
+     Lcd_Cmd(0x1C);
+     }
+     //  Function for initializing LCD
+    void Lcd_Init()
+    {
+     Lcd_Cmd(0x38);     //Function set: 2 Line, 8-bit, 5x7 dots
+     Lcd_Cmd(0x0c);
+     Lcd_Cmd(0x01);     //Clear LCD
+     Lcd_Cmd(0x06);     //Entry mode, auto increment with no shift
+     Lcd_Cmd(0x83);  // DDRAM addresses 0x80..0x8F + 0xC0..0xCF are used.
+    }
+    //  Function for sending string to LCD
+     int lcd_display(char *disp)
+     {
+    int x=0;
+    while(disp[x]!=0)
+    {
+        Lcd_data(disp[x]);
+        x++;
+    }
+    return 0;
+    }
+**Calcul température + affichage**
+    int calcul_Resistor_thermistance(void)
+    {
+    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;   // stop Watch Dog Timer
+    ADC_in_2_convert_in_volt = (ADC_in_2*2.498)/4096;
+    RTH = (ADC_in_2_convert_in_volt*9100)/(2.498 - ADC_in_2_convert_in_volt);
+    float K = 298.15;     // T(25°C)
+    calcul_ln = log((RTH/10000));             //log népérien
+    Temperature_in_degre = 1/(calcul_ln/3988 + 1/K) - 273.15;   //température en degrès C
+    sprintf(t,"T in Deg= %.3f",Temperature_in_degre);
+    Lcd_Cmd(0x80);
+    lcd_display(t);
+    return 0;
+    }
+**fonction standby**
+    void standby()
+    {
+    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;            // stop WatchDog
+    DAC0_out= consigne;                  // init DAC0
+    DAC1_out= 0;                        // init DAC1
+    accu_out= 0;
+    P2OUT &= ~BIT1;    /* Pin P2.1 = 0 */
+    P2OUT &= ~BIT2;    /* Pin P2.2 = 0 */
+    P2OUT &= ~BIT3;    /* Pin P2.3 = 0 */
+    P2OUT &= ~BIT4;    /* Pin P2.4 = 0 */
+    P2OUT &= ~BIT5;    /* Pin P2.5 = 0 */
+    }
+**fonction lock**
+    char lock()
+    {
+    error_signal = (ADC_in - consigne); // error_signal => int (16 bits) (-32768 to 32767)
+    prop = error_signal << 21;
+    control = prop + accu_out ; // + (accu_out >> 8);
+    visu_etat_lock();
+    if(P1IN & 0x20)
+    {
+      if (accu_out >= 2147000000 | accu_out <= -2147000000)
+      {
+        accu_out = accu_out;
+      }
+      else {accu_out = (error_signal << 7) + accu_out;}
+    }
+    if(control < 0)
+    { valIn = 0;}
+    else
+    {valIn = (control << 1);}
+    valOut = racine(valIn);
+    DAC1_out = valOut >> 4;
+    return 0;
+    }
+    unsigned short racine(unsigned long valIn) //on linéarise la réponse de la thermistance
+    {
+    unsigned short valOut=0;
+    unsigned long diff=0L;
+    for(int i=0; i<16; i++)
+   {
+		diff <<= 2;
+		valOut <<=1;
+		diff |= valIn >> 30;
+		valIn <<=2;
+		if(diff > 2*valOut)
+		{
+			diff -= (2*valOut)+1;
+			valOut++;
+		}
+	}
+	return valOut;
+     }
+**fonction TIMER pour échantillonnage**
+     #pragma vector = TIMERB0_VECTOR    // timer pour échantillonner à 0.1s
+     __interrupt void Timer_B (void)
+    {
+    WDTCTL = WDTPW + WDTCNTCL;                    // clear and start WatchDog
+    write_DAC12_1(DAC1_out);                      // write DAC1_out to DAC12_1
+    write_DAC12_0(DAC0_out);                      // write DAC0_out to DAC12_0
+    ADC_in = read_ADC12(INCH_3);                  // read signal erreur
+    ADC_in_2 = read_ADC12(INCH_4);                // read tension thermistor
+    calcul_Resistor_thermistance();
+    if((P2IN & 0x01)==0x01)       //P2.0  modification de la valeur de consigne +
+    {
+      if(P3IN & 0x01)
+      {consigne = consigne + 10;}  //handle P1.7 switch
+      if (P3IN & 0x02)
+      {consigne = consigne + 100;}
+      if(( P3IN & BIT0 ) == 0 && ( P3IN & BIT1 ) == 0 )
+      {consigne = consigne + 1;}
+    }P1IFG &= ~BIT1;
+     if((P1IN & 0x01)==0x01)       //P1.0 modification de la valeur de consigne -
+     {
+      if(P3IN & 0x01)
+      {consigne = consigne - 10;} //handle P1.7 switch
+      if (P3IN & 0x02)
+      {consigne = consigne - 100;}
+      if(( P3IN & BIT0 ) == 0 && ( P3IN & BIT1 ) == 0 )
+      {consigne = consigne - 1;}
+     }P1IFG &= ~BIT0;
+     chargement_consigne();
+     DAC0_out = consigne;
+     Lcd_Cmd(0xc0);
+     sprintf(s,"consigne= %d",consigne);
+     lcd_display(s);
+     state = next_state;
+     if(P1IN & 0x10)   // P1.4  mode standby ou lock
+     {
+     state=0;
+     }
+     else {state=1;}
+     switch (state)
+     {
+     case 0:{standby();}break;
+     case 1:{lock();}break;
+     }
+     }
+** fonction init system**
+    void init_sys(void)
+    {
+    P1SEL = 0x00;                             // P1 I/O select
+    P2SEL = 0x00;                             // P2 I/O select
+    P3SEL = 0x00;                             // P3 I/O select
+    P4SEL = 0x00;                             // P4 I/O select
+    P5SEL = 0x1B;                             // P5.1,3 SPI option select CS P5.0
+    P6SEL = 0x18;                             // P6.5 ADC_3 options select  Enable A/D channel A3 channel A4
+    P1DIR = 0xC0;                             // P1 inputs direction P1.6 P1.7 outputs
+    P2DIR = 0xFE;                             // P2 input direction P2.0 input
+    P3DIR = 0xFC;                             // P3 output direction P3.0 P3.1 inputs
+    P4DIR = 0xFF;                             // P4 output direction
+    P5DIR = 0xFF;                             // P5 output direction
+    P6DIR = 0xF7;                             // P6.3 input/other output
+    //ADC12CTL0 = REF2_5V + REFON;              // Internal 2.5V ref on
+    ADC12CTL0 |= SHT0_4 + ADC12ON;            // Set sampling time, turn on ADC12
+    ADC12CTL1 |= SHP + ADC12SSEL_3;           // Use sampling timer & SMCLK clock
+    //ADC12MCTL0 |= SREF_1;                     // Use Internal 2.5V for ADC
+    ADC12MCTL0 = SREF_2;                      // Vr+ = VeREF+ (external)
+    //DAC12_0CTL = DAC12IR + DAC12AMP_2 + DAC12RES;  // 8bits, internal ref gain 1 (DAC_0 select with DAC12AMP_2)
+    //DAC12_1CTL = DAC12IR + DAC12AMP_2 + DAC12RES;  // 8bits, internal ref gain 1 (DAC_1 select with DAC12AMP_2)
+    DAC12_0CTL = DAC12IR + DAC12SREF_3 + DAC12AMP_7 + DAC12ENC;  //Ref = Veref+, Full-Speed, Enable Conv.
+    DAC12_1CTL = DAC12IR + DAC12SREF_3 + DAC12AMP_7 + DAC12ENC;  //Ref = Veref+, Full-Speed, Enable Conv.
+    // DCO frequency ~200 kHz
+    DCOCTL &= ~(DCO1 + DCO0);
+    BCSCTL1 &= ~RSEL2;
+    BCSCTL1 |= RSEL1; // + ~RSEL0;
+    // timer B
+    TBCCTL0 = CCIE;                           // CCR0 interrupt enabled
+    TBCTL = TASSEL_2 + MC_1 + ID_3;           // clk = SMCLK/8 (=DCO/8), Up mode
+    //TBCCR0 = 2500;                           // timer count at 1/2500 clk : 0,1s
+    TBCCR0 = 250;
+    }

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