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单片机PID控制螺旋桨到特定角度Proteus仿真程序

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楼主
ID:596062 发表于 2020-12-13 10:32 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
我们单片机设计要求我们用51单片机控制螺旋桨到特定角度，并通过lcd102显示出来，按键设置角度，电位器通过pcf8591读取角度
包含pcb文件，程序，仿真，设计书等。做的仍有瑕疵希望见谅。

仿真原理图如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载）


单片机源程序如下:
  1. #include <reg52.h>               
  2. #include "i2c.h"
  3. #include "delay.h"
  4. #include "1602.h"
  5. #include <stdio.h>
  6. #include <math.h>
  7. #define AddWr 0x90   //写数据地址
  8. #define AddRd 0x91   //读数据地址
  9. #define wait_speak 1
  10. #define speaked  0
  11. sbit PWM=P1^2;
  12. sbit led=P1^6;
  13. sbit target_up=P3^0;
  14. sbit target_down=P3^1;
  15. sbit beep=P1^5;       
  16. float target=40.0;
  17. float Kp=0.05,Ki=0.4,Kd=0.15;
  18. unsigned int value,timer1;
  19. char flag=wait_speak;
  20. unsigned char confirtime=0;
  21. extern bit ack;
  22. unsigned char ReadADC(unsigned char Chl);
  23. float pid(float input);
  24. void control();
  25. void Timer1Init();
  26. void Timer0Init();
  27. void change_target();
  28. void  beep_1s();
  29. void display();

  31. bit WriteDAC(unsigned char dat);
  32. void delay100us(int i)   //误差 0us
  33. {
  34.     unsigned char a,b;
  35.         while(i--)
  36.     for(b=1;b>0;b--)
  37.         for(a=47;a>0;a--);
  38. }
  39. /*------------------------------------------------
  40.               主程序
  41. ------------------------------------------------*/
  42. main()
  43. {


  46. LCD_Init();           //初始化液晶
  47. DelayMs(20);          //延时有助于稳定
  48. LCD_Clear();          //清屏
  49. Timer1Init();
  50.         value=0;
  51.         led=0;
  52. while (1)              //主循环
  53.   {
  54.   control();       
  55. change_target();

  57.   }
  58. }
  59. /*------------------------------------------------
  60.              读AD转值程序
  61. 输入参数 Chl 表示需要转换的通道，范围从0-3
  62. 返回值范围0-255
  63. ------------------------------------------------*/
  64. unsigned char ReadADC(unsigned char Chl)
  65. {
  66.    unsigned char Val;
  67.    Start_I2c();               //启动总线
  68.    SendByte(AddWr);             //发送器件地址
  69.      if(ack==0)return(0);
  70.    SendByte(0x40|Chl);            //发送器件子地址
  71.      if(ack==0)return(0);
  72.    Start_I2c();
  73.    SendByte(AddWr+1);
  74.       if(ack==0)return(0);
  75.    Val=RcvByte();
  76.    NoAck_I2c();                 //发送非应位
  77.    Stop_I2c();                  //结束总线
  78.   return(Val);
  79. }
  80. float pid(float input)
  81. {
  82.   static float error2,error1,error3,t,Velocity;
  83.   error1 = target-input ;
  84.   Velocity+=(Kp*(error1-error2))+Ki*error1+Kd*(error1-2*error2+error3);
  85.   t=error2;
  86.   error2= error1 ;
  87.   error3 = t;
  88. return Velocity;

  90. }
  91. //电压分辨率0.0196V
  92. //满电压3.9V所以角度分辨率0.0196/3.9*360=1.8度 所以增大角度分辨率要嘛增加满量程电压3.9V要嘛减小其对应的角度，其实就都是增大电压
  93. void control()
  94. {
  95.   
  96.         unsigned char num=0,i;
  97.         int sum_num=0;
  98.   unsigned char temp[7];//定义显示区域临时存储数组
  99.         float Voltage,angle;        //定义浮点变量
  100.         float temp_value;
  101.         for(i=0;i<5;i++)
  102.   {   
  103.                 sum_num+=ReadADC(0);   
  104.         }       
  105.         num=sum_num/5;
  106.         sum_num=0;
  107.   Voltage=(float)num;   
  108.   angle=(Voltage-16);//*1.41-23.91);
  109.   //angle=-(((Voltage-4.96)/0.0136)+341.73);
  110.         //pid计算
  111.         temp_value=(int)pid(angle);
  112.                 if(temp_value<0)
  113.                 value=0;
  114.         else if(temp_value>=100)
  115.                 value=100;
  116.         else
  117.         value=(int)temp_value;

  119.        
  120.         if(flag==wait_speak&&abs(angle-target)<=5)
  121.                    confirtime++;
  122.   if(abs(angle-target)>=20)  //如果角度差大于20度 将嗡鸣器设置为待激活状态
  123.                 flag=wait_speak;
  124.         if(confirtime==10&&(flag==wait_speak))
  125.         {       
  126.                 //beep_1s();
  127.                 sprintf(temp,"Achieve the goal:");//格式输出电压值，%3.2f 表示浮点输出，共3位数，小数点后2位  
  128.           LCD_Write_String(0,1,temp);
  129.                 delay100us(10000);
  130.                  LCD_Clear();          //清屏
  131.                 flag=speaked;
  132.                 confirtime=0;
  133.         }
  134.        
  135.        

  137.        
  138.   sprintf(temp,"DQJD:%3.2f ", angle);
  139.   LCD_Write_String(0,0,temp);
  140.   sprintf(temp,"SDJD:%d",(int)target);
  141.         LCD_Write_String(0,1,temp);
  142.         //sprintf(temp,"PWM:%d", value);
  143.         //LCD_Write_String(10,1,temp);
  144. }
  145. //定时器1服务函数
  146. void Time1(void) interrupt 3   
  147. {
  148.         TH1 = 0x0FF;
  149.         TL1 = 0x9C;
  150.         timer1++;
  151.                 if(timer1>100)  //PWM周期为100*100us
  152.                 {
  153.                         timer1=0;
  154.                 }
  155.                 if(timer1 <value)       
  156.                 {
  157.                         PWM=1;
  158.                 }
  159.                 else
  160.                 {
  161.                         PWM=0;
  162.                 }
  163.        
  164.        
  165. }
  166. //定时器1初始化函数
  167. void Timer1Init()
  168. {
  169.         TMOD|=0X10;//选择为定时器1模式，工作方式1，仅用TR1打开启动。
  170.         TH1 = 0x0FF;
  171.   TL1 = 0x9C;       
  172.         ET1=1;//打开定时器1中断允许
  173.         EA=1;//打开总中断
  174.         TR1=1;//打开定时器                       
  175. }

  177. void change_target()
  178. {
  179. unsigned char temp[7];//定义显示区域临时存储数组
  180.         if(target_up==0)
  181.         {
  182.                 delay100us(100);
  183.                 if(target_up==0)
  184.                 {         flag=wait_speak;
  185.                         while(target_up==0)
  186.                         {               
  187.         if(target<=80)               
  188.                                 target=45;               
  189.                     sprintf(temp,"Target:%d",(int)target);//格式输出电压值，%3.2f 表示浮点输出，共3位数，小数点后2位  
  190.               LCD_Write_String(0,1,temp);
  191.                           delay100us(1000);
  192.                        
  193.                         }
  194.                 }
  195.         }
  196.         if(target_down==0)
  197.         {
  198.                 delay100us(100);
  199.                 if(target_down==0)
  200.                 {        flag=wait_speak;
  201.                         while(target_down==0)
  202.                         {                               
  203.                                  if(target>=10)
  204.                                 target=0;               
  205.                     sprintf(temp,"Target:%d",(int)target);//格式输出电压值，%3.2f 表示浮点输出，共3位数，小数点后2位  
  206.               LCD_Write_String(0,1,temp);
  207.                           //delay10us(1000);
  208.                        
  209.                         }
  210.                 }
  211.         }
  212. }
  213. void display()
  214. {
  215. //        unsigned char temp[7];//定义显示区域临时存储数组
  216. //  sprintf(temp,"Reality: %3.2f ", angle);//格式输出电压值，%3.2f 表示浮点输出，共3位数，小数点后2位
  217. //  LCD_Write_String(0,0,temp);
  218. //  sprintf(temp,"Target:%d",(int)target);//格式输出电压值，%3.2f 表示浮点输出，共3位数，小数点后2位  
  219. //        LCD_Write_String(0,1,temp);
  220. //        sprintf(temp,"PWM:%d", value);//格式输出电压值，%3.2f 表示浮点输出，共3位数，小数点后2位  
  221. //        LCD_Write_String(9,1,temp);

  223. }
  224. void  beep_1s()
  225. {
  226.         unsigned char i;
  227. for(i=0;i<=200;i++)
  228.   {
  229.         delay100us(1);
  230.         beep=~beep;
  231.         }

  233. }
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沙发
ID:230742 发表于 2020-12-13 19:30 | 只看该作者
我是小白，看过很多设计。看了你的设计，我没明白的是用读取电位器角度。没搞错吧。你设计的是一个飞机啊。难道你要在飞机的电位器上挂个重锤？来读取电位器的角度？
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板凳
ID:47286 发表于 2021-11-16 10:00 来自手机 | 只看该作者
啤酒瓶子老大 发表于 2020-12-13 19:30
我是小白，看过很多设计。看了你的设计，我没明白的是用读取电位器角度。没搞错吧。你设计的是一个飞机啊。 ...

我想重锤是不用 但用电位器的话 转速得很低吧 转速高了采集不对
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地板
ID:658144 发表于 2022-6-23 11:11 | 只看该作者
支持51黑，感谢分享！
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