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PID算法控制电机转速源程序+Proteus仿真工程文件+电路图

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ID:87486 发表于 2015-8-14 14:11 | 显示全部楼层 |阅读模式
一个关于PID算法的控制电机转动的Proteus仿真及程序，电路图在仿真工程文件里面打开即可
0.png

  1. #include<reg52.h>
  2. #include"lcd1602.h"

  4. sfr T2MOD = 0x0c9;
  5. #define uchar unsigned char
  6. #define uint unsigned int

  8. sbit Q0 = P2^4;
  9. sbit Q1 = P2^5;
  10. sbit Q2 = P2^6;
  11. sbit Q3 = P2^7;

  13. sbit PWM                 = P1^7;
  14. sbit UP                         = P1^0;
  15. sbit DOWM                 = P1^1;
  16. sbit GORB                = P2^3; //换相
  17. sbit ADDSPEED         = P1^2;
  18. sbit SUBSPEED        = P1^3;

  20. uint tuint = 65535;
  21. uint tpwm = 1;        //pwm周期为10000us tpwm变量表示pwm高电平时间，也相当于占空比 (仿真时，频率高时，电机反应慢。在实物上要加大频率)
  22. uchar t1_flag = 0;

  24. uint pulse = 0;
  25. uint t0_flag = 0;
  26. uchar t2_flag = 0;
  27. bit t2_over = 0;
  28. bit Just_Get = 1;


  31. #define         ZZ                 { Q0 = 0;Q1 = 0;Q2 = 1;Q3 = 1;}        //正转
  32. #define         FZ                 { Q0 = 1;Q1 = 1;Q2 = 0;Q3 = 0;}        //反转
  33. #define         STOP        { Q0 = 1;Q1 = 0;Q2 = 1;Q3 = 0;}        //停止
  34. //禁止出现 Q0 = 0;Q1 = 1;Q2 = 0;Q3 = 1; 不然会烧掉mos管

  36. //************************ PID *************************************
  37. float now = 0,bef = 0,bbef = 0;         //本次采样值，上次采样值，上上次采样值
  38. float err_now,err_bef,err_bbef;                //当前偏差，上次偏差，上上次偏差
  39. float error_add = 0;                                //所有偏差之和
  40. float set = 25;                                                //设定值

  42. float kp = 25;
  43. float ki = 25;
  44. float kd = 0;

  46. //*****************************************************************

  48. void delayms(uint ms)//延时？个 ms
  49. {
  50.     uchar a,b,c;
  51.         while(ms--)
  52.         {
  53.           for(c=1;c>0;c--)
  54.         for(b=142;b>0;b--)
  55.             for(a=2;a>0;a--);
  56.         }
  57. }

  59. void timer_init()
  60. {
  61.         EA = 1;
  62.         ET0 = 1;
  63.         ET1 = 1;
  64.         ET2 = 1;
  65.         
  66.         TMOD = 0x15; //定时器0 计数模式 定时器1模式1
  67.         T2MOD = 0x01;
  68.         
  69.         TH0 = TL0 = 255;
  70.         TH2 = 0x3C;
  71.         TL2 = 0xB0;                //50MS
  72.         
  73. }
  74. void timer1() interrupt 3
  75. {
  76.         if(t1_flag == 0)
  77.         {
  78.                 t1_flag = 1;
  79.                 PWM = 1;
  80.                 TH1 = (tuint - tpwm + 1)/256;
  81.                 TL1 = (tuint - tpwm + 1)%256;
  82.                
  83.         }
  84.         else
  85.         {
  86.                 t1_flag = 0;
  87.                 PWM = 0;
  88.                 TH1 = (tuint - 10000 + tpwm + 1)/256;
  89.                 TL1 = (tuint - 10000 + tpwm + 1)%256;
  90.         }
  91. }

  93. void timer0() interrupt 1
  94. {
  95.         TH0 = TL0 = 255;
  96.         t0_flag++;
  97. }
  98. void timer2() interrupt 5
  99. {
  100.         TF2 = 0;
  101.         TH2 = 0x3C;
  102.         TL2 = 0xB0;                //50MS
  103.         
  104.         t2_flag++;
  105.         
  106.         if(t2_flag == 2)
  107.         {
  108.                 TR0 = 0;
  109.                 TR2 = 0;
  110.                 t2_flag = 0;
  111.                 t2_over = 1;        //表示100ms时间到
  112.         }
  113. }
  114. void GetPulse()
  115. {
  116.         t0_flag = 0;
  117.         t2_flag = 0;
  118.         
  119.         TH0 = TL0 = 255;
  120.         TH2 = 0x3C;
  121.         TL2 = 0xB0;                //50MS
  122.         
  123.         TR0 = 1;
  124.         TR2 = 1;
  125. }

  127. int PID()        //增量式PID
  128. {
  129.         int change;

  131.         err_now = set - now;
  132.         err_bef = set - bef;
  133.         err_bbef = set - bbef;
  134.         
  135.         change = kp*(err_now - err_bef) + ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  136.         
  137. /*        
  138.         if(set >= now)
  139.         {        
  140.                 if(set - now > 1)
  141.                         change = kp*(err_now - err_bef) + ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  142.                 else
  143.                         change = 0.2*kp*(err_now - err_bef) + 0.5*ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  144.         }
  145.         else if(now > set)
  146.         {
  147.                 if(now - set > 1)
  148.                         change = kp*(err_now - err_bef) + ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  149.                 else
  150.                         change = 0.2*kp*(err_now - err_bef) + 0.5*ki*err_now + kd*(err_now - 2*err_bef + err_bbef);
  151.                         
  152.         }
  153. */
  154.         
  155.         //change = (kp + ki + kd)*(set - now) + (-kp - 2*kd)*(set - bef) + kd*(set - bbef);
  156.         //change = kp*(set - now) + ki*(set - bef) + kd*(set - bbef);
  157.         if(change > 0)
  158.         {
  159.                 printchar(1,10,'+');        
  160.                 printuint(1,11,4,change);
  161.                
  162.         }
  163.         else if(change < 0)
  164.         {        
  165.                 printchar(1,10,'-');
  166.                 printuint(1,11,4,-change);
  167.         }
  168.         else if(change == 0)
  169.         {        
  170.                 printchar(1,10,' ');
  171.                 printword(1,11," 0  ");

  173.         }
  174.         
  175.         return(change);
  176. }

  178. int PID2()                //位置式PID
  179. {
  180.         
  181.         int num = 0;
  182.         static num_bef = 0;
  183.         
  184.         err_now = set - now;
  185.         err_bef = set - bef;
  186.         
  187.         error_add = error_add + err_now;  //误差累加。一旦误差为0则error_add的值不变，PID输出值不变

  189.         num = kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  190.         
  191. /*        
  192.         if(set - now >= 0)
  193.         {        
  194.                 if(set - now > 1)
  195.                         num = kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  196.                 else
  197.                         num = 0.1*kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  198.         }
  199.         else
  200.         {
  201.                 if(now - set > 1)
  202.                         num = kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  203.                 else
  204.                         num = 0.1*kp*err_now + ki*error_add + kd*(err_now - err_bef);
  205.                         
  206.         }
  207.         */
  208.         
  209.         if(num > num_bef)
  210.         {
  211.                 printchar(1,10,'+');        
  212.                 printuint(1,11,4,num - num_bef);
  213.         }
  214.         else if(num < num_bef)
  215.         {
  216.                 printchar(1,10,'-');        
  217.                 printuint(1,11,4,num_bef - num);
  218.         }
  219.         else
  220.         {        
  221.                 printchar(1,10,' ');
  222.                 printuint(1,11,4,0);
  223.         }
  224.         
  225.         num_bef = num;
  226.         
  227.         return((uint)num);
  228. }

  230. void main()
  231. {        
  232.         
  233.         lcd_init();
  234.         timer_init();
  235.         TH1 = TL1 = 255;
  236.         
  237.         printword(0,0,"P:");                //比例系数
  238.         printword(0,5,"S:");                //设定值
  239.         printword(1,0,"TPWM:");                //当前占空比
  240.         printword(0,10,"PS:");                //当前电机反馈的每秒脉冲数
  241.         
  242.         while(1)
  243.         {
  244.                 if(GORB == 1)
  245.                 {        ZZ;                }
  246.                 else
  247.                 {        FZ;                }
  248.                
  249.                 if(ADDSPEED == 0)
  250.                         set++;
  251.                 if(SUBSPEED == 0)
  252.                         set--;
  253.                
  254.                 if(Just_Get == 1)
  255.                 {        
  256.                         Just_Get = 0;
  257.                         GetPulse();
  258.                 }
  259.                 else if(t2_over == 1)
  260.                 {        
  261.                         t2_over = 0;
  262.                         Just_Get = 1;
  263.                         pulse = t0_flag;
  264.                         bbef = bef;
  265.                         bef = now;
  266.                         now = t0_flag;
  267.                         
  268.                         if(set != 0)
  269.                         {
  270.                                 TR1 = 1;
  271.                         }
  272.                         else
  273.                         {
  274.                                 TR1 = 0;
  275.                                 PWM = 0;
  276.                         }
  277.                         
  278.                 //        tpwm = tpwm + PID();                //增量式PID
  279.                         tpwm = PID2();                                //位置式PID
  280.                                        
  281.                 }
  282.                
  283.                 if(UP == 0)
  284.                         kp = kp + 1;
  285.                 if(DOWM == 0)
  286.                         kp = kp - 1;
  287.                
  288.                 printuint(0,2,3,kp);
  289.                 printuint(0,7,3,set);
  290.                 printuint(1,5,4,tpwm);
  291.                 printuint(0,13,5,pulse);

  293.         }
  294.         
  295. }
  296.         
复制代码

这个是液晶头文件：
  1. #include <intrins.h>
  2. #define uchar unsigned char
  3. #define uint unsigned int

  5. //************************************ lcd1602开始 ***********************************

  7. #define LCD_DATA P0                //P0口接LCD数据口
  8. sbit RS                 = P2^2;
  9. sbit RW                 = P2^1;
  10. sbit LCDEN                 = P2^0;
  11. sbit LCD_BUSY        = P0^7;


  14. //********* lcd1602延时函数 ***************
  15. void delayms_lcd(uint ms)//延时？个 ms
  16. {
  17.     uchar a,b,c;
  18.         while(ms--)
  19.         {
  20.           for(c=1;c>0;c--)
  21.         for(b=142;b>0;b--)
  22.             for(a=2;a>0;a--);
  23.         }
  24. }
  25. //**********字符串复制函数**********
  26. void string_copy(uchar *target,uchar *source)//字符串复制 target:目标 source：源
  27. {
  28.         uchar i = 0;

  30.         for(i = 0;source[i] != '\0';i++)//注意target的长度 无保护措施！
  31.         {
  32.                 target[i] = source[i];        
  33.         }
  34.         target[i] = '\0';
  35. }
  36. //**********字符串比较函数**********
  37. uchar string_cmp(uchar *target,uchar *source)//字符串比较 target:目标 source：源
  38. {
  39.         uchar revalue;
  40.         uchar i = 0;

  42.         for(i = 0;target[i] != '\0' && source[i] != '\0';i++)  //两个都不等于'\0'才执行 出现一个等于'\0'就跳出
  43.         {
  44.                 if(target[i] == source[i])
  45.                 {        
  46.                         revalue = 1;
  47.                 }
  48.                 else
  49.                 {
  50.                         revalue = 0;
  51.                         break;
  52.                 }               
  53.         }
  54.         if(revalue == 1)
  55.         {
  56.                 if(target[i] == '\0' && source[i] == '\0')
  57.                         revalue = 1;
  58.                 else
  59.                         revalue = 0;        
  60.         }
  61.         return(revalue);
  62. }
  63. //**************** LCD1602函数 ********************
  64. //LCD基本函数：
  65. void busy_check()  //忙碌检测
  66. {        
  67. /*        RW = 1;         //读
  68.         RS = 0;        //指令寄存器
  69.         LCD_DATA = 0xFF;//实验证明读数时要将I/O口要置1  

  71.         LCDEN = 0;
  72.         _nop_();
  73.         _nop_();
  74.         _nop_();
  75.         _nop_();
  76.         LCDEN = 1;// EN高电平读信息 负跳变执行指令
  77.         _nop_();
  78.         _nop_();
  79.         _nop_();
  80.         _nop_();
  81.         while(1)
  82.         {
  83.                 if(LCD_BUSY == 0)//P07 == 0跳出循环
  84.                         break;
  85.         }  */
  86.         delayms_lcd(2);//仿真时用延时法 下载到真实单片机上时，将这句注释掉，采用上面的语句。
  87. }
  88. void lcdwrcom(uchar command)//写指令
  89. {        
  90.         busy_check();
  91.         RW = 0;//写
  92.     RS = 0;//指令寄存器
  93.     LCD_DATA = command;

  95.         LCDEN = 1;//负跳变写入指令
  96.         _nop_();
  97.         _nop_();
  98.         _nop_();
  99.         _nop_();
  100.         LCDEN = 0;
  101. }
  102. void lcdwrdata(uchar lcd_data)//写数据        数字、字母、标点符号都是数据
  103. {
  104.         busy_check();
  105.         RW = 0;//写
  106.     RS = 1;//数据寄存器
  107.     LCD_DATA = lcd_data;

  109.         LCDEN = 1;//负跳变写入指令
  110.         _nop_();
  111.         _nop_();
  112.         _nop_();
  113.         _nop_();
  114.         LCDEN = 0;        
  115. }

  117. void lcd_init()
  118. {        
  119.         delayms_lcd(15);//必要 lcd1602上电到电压稳定需要时间   
  120.         RW = 0;//写
  121.         RS = 0;//指令寄存器
  122.     LCD_DATA = 0x38;// 0x38设置显示模式为：16X2 显示,5X7 点阵,8 位数据接口'
  123.         LCDEN = 1;
  124.         _nop_();
  125.         _nop_();
  126.         _nop_();
  127.         _nop_();
  128.         LCDEN = 0;
  129.         delayms_lcd(5);

  131.         lcdwrcom(0x0c);//打开显示 无光标 不闪烁
  132.         lcdwrcom(0x06);//指令3 光标右移 屏幕所有文字移动无效
  133.         lcdwrcom(0x01);// 清显示，光标复位到地址00H位置。
  134. }

  136. //LCD扩展函数：
  137. void address(uchar x,uchar y)  //定位下一步要写数的地址
  138. {        
  139.         uchar location;
  140.         if(x == 0)
  141.             location = 0x80|y;
  142.         else
  143.                 location = 0xC0|y;

  145.          lcdwrcom(location);               
  146. }
  147. void printchar(uchar x,uchar y,uchar letter)//显示字母、单个字符
  148. {
  149.         address(x,y);
  150.         lcdwrdata(letter);
  151. }

  153. void printword(uchar x,uchar y,uchar *word) //显示单词（字符数组）
  154. {
  155.         uchar i = 0;
  156.         for(i = 0;word[i] != '\0';i++)
  157.         {
  158.                 address(x,y + i);
  159.                 lcdwrdata(word[i]);        
  160.         }        
  161. }
  162. void printuint(uchar x,uchar y,uchar num_ws_max,uint num)//显示无符号整形 0~65535 x:行 y：列 num_ws_max 变量的最大位数
  163. {
  164.         uchar i = 0;
  165.         uchar str[5] = {0x20,0x20,0x20,0x20,0x20};

  167.         if(num >= 10000)
  168.         {
  169.                 str[0] = num/10000 + '0';
  170.                 str[1] = num%10000/1000 + '0';
  171.                 str[2] = num%1000/100 + '0';
  172.                 str[3] = num%100/10 + '0';
  173.                 str[4] = num%10 + '0';
  174.         //        str[5] = '\0';         //手动加字符串结束标志
  175.         }
  176.         else if(num >= 1000)
  177.         {
  178.                 str[0] = num/1000 + '0';
  179.                 str[1] = num%1000/100 + '0';
  180.                 str[2] = num%100/10 + '0';
  181.                 str[3] = num%10 + '0';
  182.                 str[4] ='\0';
  183.         }
  184.         else if(num >= 100)
  185.         {        
  186.                 str[0] = num/100 + '0';
  187.                 str[1] = num%100/10 + '0';
  188.                 str[2] = num%10 + '0';
  189.                 str[3] = '\0';
  190.         }
  191.         else if(num >=10)
  192.         {        
  193.                 str[0] = num/10 + '0';
  194.                 str[1] = num%10 + '0';
  195.                 str[2] = '\0';
  196.         }
  197.         else if(num >= 0)
  198.         {
  199.                 str[0] = num + '0';
  200.                 str[1] = '\0';
  201.         }
  202.          
  203.         for(i = 0;i <= 5;i++)        //uint类型 最大值65535 为5位数
  204.         {
  205.                 if(str[i] != '\0' && i < num_ws_max)
  206.                 {
  207.                         address(x,y + i);
  208.                         lcdwrdata(str[i]);
  209.                 }
  210.                 else if(str[i] == '\0' && i < num_ws_max)
  211.                 {
  212.                         address(x,y+i);
  213.                         lcdwrdata(' ');//空格                                                  // 实现功能：在此变量的位数范围内，把没数字的位存0x20（空格）
  214.                                                                                                                  //例如：最大有3位：999 当变为99时，存为9+'0' 9+'0' 0x20
  215.                 }                                       
  216.         }        
  217. }
  218. //******************* lcd1602结尾 *****************************
复制代码


PID

PID算法控制电机转速.zip

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ID:91715 发表于 2015-10-6 14:29 | 显示全部楼层
哎，新人一枚，没有黑币，朋友能否给分享一份，万分感谢。邮箱：yuhaitao@hit.edu.cn
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ID:91871 发表于 2015-10-8 12:22 来自手机 | 显示全部楼层
来一水，51黑有你更精彩~~
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ID:79544 发表于 2015-11-27 19:43 | 显示全部楼层
放出源码多好啊，新手都可以学习学习！
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ID:1 发表于 2015-11-27 20:23 | 显示全部楼层
腾飞的龙 发表于 2015-11-27 19:43
放出源码多好啊，新手都可以学习学习！

刚编辑了一下，直接把源码弄出来了。
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ID:79544 发表于 2015-11-29 10:37 | 显示全部楼层
admin 发表于 2015-11-27 20:23
刚编辑了一下，直接把源码弄出来了。

楼主好人，衷心感谢！其实发帖就是为了大家都可以进一步学习交流，很多初进论坛的新人没有黑币又想学习，就下载不了会很失望，这样放出源码会聚论坛的人气！
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ID:100387 发表于 2015-12-26 15:54 | 显示全部楼层
  仿真 软件 我是 8的   都打不开
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ID:116948 发表于 2016-4-27 09:46 | 显示全部楼层
正在找这样的资料，下载看看，感谢楼主
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ID:118433 发表于 2016-5-4 19:56 | 显示全部楼层
楼主一个呗
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ID:115002 发表于 2016-5-4 21:30 | 显示全部楼层
楼主，大爱无疆！！！
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ID:119368 发表于 2016-5-8 21:36 | 显示全部楼层
太好了。现在适合的很
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ID:20382 发表于 2016-5-13 09:39 | 显示全部楼层
正学习中，资料正好，感谢楼主
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ID:121727 发表于 2016-5-18 15:32 | 显示全部楼层
缺一枚黑币不能下载，挺急的，有没有亲给发一份啊454999972@qq.com 好人一生平安
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ID:10075 发表于 2016-7-11 10:19 | 显示全部楼层
哎，新人一枚，没有黑币，朋友能否给分享一份，万分感谢
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ID:138549 发表于 2016-9-6 16:48 | 显示全部楼层
不错 谢谢楼主
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ID:75390 发表于 2016-10-12 15:08 | 显示全部楼层
好东西啊，想要可以吗
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ID:61135 发表于 2016-10-27 15:50 | 显示全部楼层
好资料，学习了
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ID:21820 发表于 2016-11-26 20:47 | 显示全部楼层
非常感谢楼主的无私奉献！！！！
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ID:101533 发表于 2017-3-25 21:17 | 显示全部楼层
学习学习。谢谢！
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ID:101533 发表于 2017-3-25 21:18 | 显示全部楼层
学习学习。非常感谢！
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ID:186087 发表于 2017-4-4 18:50 | 显示全部楼层
很好，很给力！！！！！！！！！！！！！
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ID:185687 发表于 2017-4-11 21:15 | 显示全部楼层
谢谢这么有用的教程
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ID:223448 发表于 2017-7-30 21:31 | 显示全部楼层
很好啊，謝謝！
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ID:130345 发表于 2017-8-5 14:09 | 显示全部楼层
谢谢哈，正好拿来学学算法
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ID:140253 发表于 2018-3-12 17:18 | 显示全部楼层
谢谢，非常好的资料
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ID:294375 发表于 2018-4-29 17:46 | 显示全部楼层
可以告诉下这个仿真图怎么设置pid参数么？
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ID:457154 发表于 2019-1-2 18:35 | 显示全部楼层
非常给力！
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ID:726402 发表于 2020-4-10 17:06 | 显示全部楼层
哪位大哥能不能告诉我怎么下载
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ID:781688 发表于 2020-6-17 09:34 | 显示全部楼层
很给力
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