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STC单片机关于PID控制气压的算法,led数据码显示

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楼主
ID:24391 发表于 2017-6-14 15:39 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
STC单片机做了一个关于PID控制气压的算法，led数据码显示


单片机源程序如下:

  2. #include "config.h"
  3. #include <math.h>
  4. #define ADC_POWER   0x80            
  5. #define ADC_FLAG    0x10            
  6. #define ADC_START   0x08           
  7. #define ADC_SPEEDLL 0x00         
  8. #define ADC_SPEEDL  0x20           
  9. #define ADC_SPEEDH  0x40         
  10. #define ADC_SPEEDHH 0x60

  12. unsigned char idata RsBuf[MAC_RX_BUF];
  13. unsigned char data guc_RsPoint=0;
  14. //unsigned char xdata Time0L1;
  15. //unsigned char xdata Time0H1;
  16. unsigned char xdata led_step=0;

  18. unsigned char xdata led_show1;
  19. unsigned char xdata led_show2;
  20. unsigned char xdata led_show3;
  21. unsigned char xdata led_show4;
  22. unsigned int xdata Time_Show=0;

  24. unsigned int xdata TimeMotor=0;
  25. unsigned int xdata PwmBitVat=0;
  26. //unsigned short xdata ADC_VAL[3];
  27. //unsigned char xdata ADC_ch=0;

  29. bit led_dian1;
  30. bit led_dian2;
  31. bit led_dian3;
  32. bit led_dian4;
  33. bit RsOver=0;

  35. typedef struct _pid_t
  36. {
  37.         float SetSpeed;//定义设定值
  38.         float ActualSpeed;//定义实际值
  39.         float err;//定义偏差值
  40.         float err_last;//定义上一个偏差值
  41.         float Kp,Ki,Kd;//定义比例、积分、微分系数
  42.         float voltage;//定义电压值（控制执行器的变量）
  43.         float integral;//定义积分值
  44.         float umax;
  45.         float umin;
  46. } pid_t;



  50. unsigned char code ledTab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x27,0x7f,0x6f};


  53. void PID_init(pid_t *npid)
  54. {
  55.         npid->SetSpeed=0.0;
  56.         npid->ActualSpeed=0.0;
  57.         npid->err=0.0;
  58.         npid->err_last=0.0;
  59.         npid->voltage=0.0;
  60.         npid->integral=0.0;
  61.         npid->Kp=0.2;
  62.         npid->Ki=0.015;
  63.         npid->Kd=0.2;
  64.        
  65.         npid->umax=127;
  66.         npid->umin=-127;
  67. }

  69. float PID_realize(pid_t *npid ,float speed,float ActualSpeed)
  70. {
  71.         float index;
  72.         npid->SetSpeed=speed;
  73.         npid->ActualSpeed=ActualSpeed;
  74.         npid->err=npid->SetSpeed-npid->ActualSpeed;
  75.         if(npid->voltage>npid->umax)
  76.         {
  77.                 if(abs(npid->err)>200)//变积分过程
  78.                 {
  79.                         index=0.0;
  80.                 }
  81.                 else if(abs(npid->err)<180)
  82.                 {
  83.                         index=1.0;
  84.                         if(npid->err<0)
  85.                         {
  86.                                 npid->integral+=npid->err;
  87.                         }
  88.                 }
  89.                 else
  90.                 {
  91.                         index=(200-abs(npid->err))/20;
  92.                         if(npid->err<0)
  93.                         {
  94.                                 npid->integral+=npid->err;
  95.                         }
  96.                 }
  97.         }
  98.         else if(npid->voltage<npid->umin)
  99.         {
  100.                 if(abs(npid->err)>200)//变积分过程
  101.                 {
  102.                         index=0.0;
  103.                 }
  104.                 else if(abs(npid->err)<180)
  105.                 {
  106.                         index=1.0;
  107.                         if(npid->err>0)
  108.                         {
  109.                                 npid->integral+=npid->err;
  110.                         }
  111.                 }
  112.                 else
  113.                 {
  114.                         index=(200-abs(npid->err))/20;
  115.                         if(npid->err>0)
  116.                         {
  117.                                 npid->integral+=npid->err;
  118.                         }
  119.                 }
  120.         }
  121.         else
  122.         {
  123.                 if(abs(npid->err)>200)//变积分过程
  124.                 {
  125.                         index=0.0;
  126.                 }
  127.                 else if(abs(npid->err)<180)
  128.                 {
  129.                         index=1.0;
  130.                         npid->integral+=npid->err;
  131.                 }
  132.                 else
  133.                 {
  134.                         index=(200-abs(npid->err))/20;
  135.                         npid->integral+=npid->err;
  136.                 }
  137.         }
  138.         npid->voltage=npid->Kp*npid->err+index*npid->Ki*npid->integral+npid->Kd*(npid->err-npid->err_last);
  139.         npid->err_last=npid->err;
  140.         return npid->voltage;
  141. }


  144. void Delay_n_ms(unsigned int dly)
  145. {
  146.         unsigned int        j;
  147.         do
  148.         {
  149.                 j = MAIN_Fosc / 13000;        //延时1ms, 主程序在此节拍下运行
  150.                 while(--j)        ;
  151.         }while(--dly);
  152. }
  153. void InitUart(void)
  154. {
  155.         SCON = 0x50;//工作在串口模式
  156.         T2L = (65536 - (MAIN_Fosc/4/BAUD)); //设置波特率为重新装值
  157.         T2H = (65536 - (MAIN_Fosc/4/BAUD))>>8;
  158.         AUXR |= 0x14; //启用定时器T2为1T模式, 并启用定时器2
  159.         AUXR |= 0x01; //选择定时器2为串口1的波特率发生器
  160.         ES = 1; //使能串口1为中断
  161. }
  162. void InitTime0(void)
  163. {
  164. //        #if 0
  165. //        AUXR |=  (1<<7);        // Timer0 set as 1T mode
  166. //        TMOD = 0x01; //16位，
  167. //        //Timer0_16bit();
  168. //        Time0L1=(65536-(MAIN_Fosc/1000000)*(TIME0_us1))%256;
  169. //        Time0H1=(65536-(MAIN_Fosc/1000000)*(TIME0_us1))/256;
  170. //        TL0=Time0L1;
  171. //        TH0=Time0H1;
  172. //        #endif
  173.         T0_Load_us_12T(TIME0_us1);
  174.         ET0 = 1;                //Timer0 Interrupt Enable
  175.         PT0 = 1;                //高优先级
  176.         TR0 = 1;                //Timer0 Run
  177. }
  178. // ADC初始化函数
  179. void ADC_Init(void)
  180. {
  181. //        ADC_ch=0;
  182. //        P1ASF=0x30;//设置P1为ADC
  183. //        //P1ASF|=(1<<4)|(1<<5);
  184. //        ADC_RES=0; // 清除结果寄存器
  185. //        ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL|ADC_START|4;
  186. //        Delay_n_ms(20);
  187. //        EADC=1;// EADC=1 允许ADC中断
  188.        
  189. //查询方式
  190.         P1ASF=0x30;//设置P1为ADC
  191.         ADC_RES=0;
  192.         ADC_RESL=0;
  193.         ADC_CONTR=ADC_POWER|ADC_SPEEDLL;
  194.         Delay_n_ms(20);
  195. }

  197. void SendTxdBuf(unsigned char ASC)                                                        //发送-个ASCII
  198. {
  199.         ES     =   0;  //关闭串口中断
  200.         SBUF   =   ASC;
  201.         while(TI ==0); //
  202.         TI     =   0;  //
  203.         ES     =   1;  //允许串口中断
  204. }
  205. void Rs_Do(void) interrupt 4 using 1                                                                 //  通讯中断接收程序
  206. {
  207.         unsigned char data luc_temp;
  208.         if(RI==1)
  209.         {
  210.                 RI=0;
  211.                 luc_temp = SBUF;
  212.                 if(guc_RsPoint>=MAC_RX_BUF)
  213.                         guc_RsPoint=0;       
  214.                 if(luc_temp==0x0d)
  215.                 {
  216.                         RsBuf[guc_RsPoint] = 0x0d;
  217.                         guc_RsPoint = 0;
  218.                         RsOver = 1;
  219.                 }
  220.                 else
  221.                 {
  222.                         RsBuf[guc_RsPoint++]=luc_temp;
  223.                 }
  224.         }
  225. }


  228. void ledTime()
  229. {
  230.         switch(led_step)
  231.         {
  232.                 case 0:
  233.                         DIG1=1;
  234.                         DIG2=0;
  235.                         DIG3=0;
  236.                         DIG4=0;
  237.                         P2=ledTab[led_show1];
  238.                         led_di=led_dian1;
  239.                         led_step=1;
  240.                         break;
  241.                 case 1:
  242.                         DIG1=0;
  243.                         DIG2=1;
  244.                         DIG3=0;
  245.                         DIG4=0;
  246.                         P2=ledTab[led_show2];
  247.                         led_di=led_dian2;
  248.                         led_step=2;
  249.                         break;
  250.                 case 2:
  251.                         DIG1=0;
  252.                         DIG2=0;
  253.                         DIG3=1;
  254.                         DIG4=0;
  255.                         P2=ledTab[led_show3];
  256.                         led_di=led_dian3;
  257.                         led_step=3;
  258.                         break;
  259.                 case 3:
  260.                         DIG1=0;
  261.                         DIG2=0;
  262.                         DIG3=0;
  263.                         DIG4=1;
  264.                         P2=ledTab[led_show4];
  265.                         led_di=led_dian4;
  266.                         led_step=0;
  267.                         break;
  268.         }
  269. }

  271. void Time0Interrupt(void) interrupt 1 using 3
  272. {
  273.         //TR0=0;
  274.         ledTime();
  275.         if(Time_Show>0)
  276.                 Time_Show--;
  277.        
  278.         if(PwmBitVat>TimeMotor)
  279.         {
  280.                 MOTOR1=1;
  281.         }
  282.         else
  283.         {
  284.                 MOTOR1=0;//低电平打开电机
  285.         }
  286.         if(PwmBitVat++>256)
  287.         {
  288.                 PwmBitVat=0;
  289.         }
  290.         //TL0=Time0L1;
  291.         //TH0=Time0H1;
  292.         //TR0=1;
  293. }

  295. //void ADC_ISR() interrupt 5
  296. //{
  297. //        ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;
  298. //        switch(ADC_ch)
  299. //        {
  300. //                case 0:
  301. //                        ADC_ch=1;
  302. //                        ADC_VAL[0]=(ADC_RES<<2)|(ADC_RESL&0x03);
  303. //               
  304. //                        ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | 5 | ADC_START;
  305. //                break;
  306. //                case 1:
  307. //                        ADC_ch=0;
  308. //                        ADC_VAL[1]=(ADC_RES<<2)|(ADC_RESL&0x03);
  309. //               
  310. //                        ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | 4 | ADC_START;
  311. //                break;
  312. //        }
  313. //}

  315. void led_showP(float fshowPa)
  316. {
  317.         static float tmp_showPa=-1;
  318.         float tmp_show=fshowPa;
  319.         float temp_dian;
  320.         unsigned char shorteger,shordian;
  321.         if(fshowPa==tmp_showPa)
  322.                 return;
  323.         tmp_showPa=fshowPa;
  324.        
  325.         shorteger=(unsigned char)abs((int)fshowPa);
  326.         temp_dian=tmp_show-(float)shorteger;
  327.        
  328.         led_show1=shorteger/10;
  329.         led_show2=shorteger%10;
  330.         led_dian1=0;
  331.         led_dian2=1;
  332.        
  333.         //小数点后两位
  334.         shordian=(unsigned char)(temp_dian*100.0);
  335.         led_show3=shordian/10;
  336.         led_show4=shordian%10;
  337.         led_dian3=0;
  338.         led_dian4=0;
  339. }

  341. unsigned short GetADCResult(unsigned char ch)
  342. {
  343.         ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START;
  344.         while(!(ADC_CONTR&ADC_FLAG));
  345.         ADC_CONTR &= ~ADC_FLAG;
  346.        
  347.         return (ADC_RES<<2)|(ADC_RESL&0x03);
  348. }

  350. //-20-0 0.5=4.5(102.4-921.6)
  351. void main(void)
  352. {
  353.         unsigned short xdata sensorV;
  354.         unsigned short xdata RtV;
  355.         unsigned char xdata TimeShowRt=0;
  356.         float xdata Actual;
  357.         float xdata tmp_TimeMotor;
  358.         float xdata SetSpeed;
  359.         char xdata tmp_SetSpeed=-128;
  360.         float xdata getSpeed;
  361.         pid_t xdata gpid;
  362.         //GPIO1
  363.         PP1(0);//输出
  364.         PP1(1);//输出
  365.         PP1(2);//输出
  366.         PP1(3);//输出
  367.         RP1(4);//输入
  368.         RP1(5);//输入
  369.         //GPIO2
  370.         PP2(0);//输出
  371.         PP2(1);//输出
  372.         PP2(2);//输出
  373.         PP2(3);//输出
  374.         PP2(4);//输出
  375.         PP2(5);//输出
  376.         PP2(6);//输出
  377.         PP2(7);//输出
  378.         //GPIO3
  379.         PP3(2);//输出
  380.         PP3(3);//输出
  381.         PP3(4);//输出
  382.         PP3(5);//输出
  383.         RP3(6);//输入
  384.         PP3(7);//输出
  385.         InitUart();
  386.         InitTime0();
  387.         ADC_Init();
  388.         EA = 1;                // 打开总中断
  389.         SendTxdBuf(0x89);
  390.         RtV=GetADCResult(4);
  391.         SetSpeed=0.019531*RtV-20.0;
  392.         tmp_SetSpeed=(char)SetSpeed;
  393.         PID_init(&gpid);
  394.         gpid.Kp=0.4;//作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度，副作用是会导致超调;
  395.         gpid.Ki=0.2;//作用是消除稳态误差，副作用是导致积分饱和现象
  396.         gpid.Kd=0.2;//作用是改善系统的动态性能，副作用是延长系统的调节时间

  398. ……………………

  400. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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沙发
ID:798112 发表于 2023-10-10 22:55 | 只看该作者
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