51单片机PID液位控制系统设计程序PCB和实训报告论文都有 -

经过本次实训，让我对过程控制这一门课有了更深刻的了解。特别是双位控制和PID控制，不仅对理论有了跟深刻的了解，还对它们实际应用有了一定的认识。这次实训首先设计原理图和布局PCB，然后做板子。在设计原理图的时候没有注意到数码管是共阳的，也没加三极管，导致数码管很暗，后来在接数码管位选的IO口上接了一个1K的上拉电阻，有效的解决了这个问题。其中本次实训的关键在于调试，这也是最难，它不仅考验了知识，还考验了耐心。调试主要包括了测量参数，利用参数经数学计算工具拟合出曲线，还有就是不断的修改程序，首先就是调节P值，不让I作用，让水位能在设定值的附近比较稳定的上下波动，出现等幅振荡最好。最后加入I调节，调整I参数，是系统跟加好的稳定。不过本次实训中我只调了P，因为调了P水位也能比较稳定的在设定值的附近微小的波动。

#include <reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uint c=0; //获取液位AD值，
unsigned char code dofly_DuanMa[16]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,
0x90,0X88,0X83,0Xc6,0Xa1,0X86,0X8e};// 显示段码值0~9
/*ADC0809*/
sbit EOC=P3^2; //转换结束信号
sbit OE=P3^3; //允许输出信号
sbit ST=P3^4; //转换启动信号
sbit CLK=P3^5; //时钟
/*按键*/
sbit KeyPlus=P2^0;//按键加
sbit KeyMinus=P2^1;//按键减
/*驱动*/
sbit ENA=P3^6;//进出水控制
double KZ=100;
double YEWEI; //获取液位AD对应液位值，
uint rout; // PID Response (Output)
uint getdata;
uint PWM_L;
uint speed_L = 0;
void DelayUs2x(unsigned char t)
{
while(--t);
}
void DelayMs(unsigned char t)
{
while(t--)
{
//大致延时1mS
DelayUs2x(245);
DelayUs2x(245);
}
}
void InitTimer0(void)
{
TMOD = 0x11;
TH0 = (65536-500)/256; //求模 0.5ms
TL0 = (65536-500)%256; //求余
TH1 = 0x0EC;
TL1 = 0x78;
EA = 1;
ET0 = 1;
TR0 = 1;
ET1 = 1;
TR1 = 1;
}
void InitAdc(void) //ADC初始化
{
ST=0;
OE=0;
ST=1;
ST=0;
}
void AdcObtainData(void) //ADC或出数据
{
while(EOC==0);
OE=1;
getdata=P1;
if(getdata<53)
{
getdata=53;
}
YEWEI=(double)5*((double)(getdata)-53);//AD值是70就对应100mm的液位高度
OE=0;
DelayMs(200); //延时防止采集频率过快
}
typedef struct PID
{
int SetPoint;//设定目标Desired Value
//long SumError; //误差累计
double Proportion; //比例常数Proportional Const
double Integral; //积分常数Integral Const
double Derivative; //微分常数Derivative Const
int LastError; //Error[-1]
int PrevError; //Error[-2]
}
PID;
static PID sPID;
static PID *sptr = &sPID;
/*PID参数初始化*/
void IncPIDInit(void)
{
//sptr->SumError = 0;
sptr->LastError = 0; //Error[-1]
sptr->PrevError = 0; //Error[-2]
sptr->Proportion = 5; //比例常数Proportional Const
sptr->Integral = 0;//积分常数Integral Const
sptr->Derivative = 0; //微分常数Derivative Const
}
/*增量式 PID 计算部分*/
int IncPIDCalc(int NextPoint)
{
register int iError,iIncpid; //当前误差
iError = sptr->SetPoint - NextPoint;//增量计算
iIncpid = sptr->Proportion * iError//E[k]项
- sptr->Integral*sptr->LastError//E[k－1]项
+ sptr->Derivative * sptr->PrevError; //E[k－2]项
//存储误差，用于下次计算
sptr->PrevError = sptr->LastError;
sptr->LastError = iError;
//返回增量值
return(iIncpid);
}
void SheZhi(void)//按键设置液位高度
{
if(KeyPlus==0) //液位增加按键
{
DelayMs(100); //防止按键抖动
while(!KeyPlus);
KZ=KZ+10;
}
if(KeyMinus==0) //液位降低按键
{
DelayMs(100); //防止按键抖动
while(!KeyMinus);
KZ=KZ-10;
}
}
void Control(void) //液位控制
{
InitAdc();
AdcObtainData();
if(KZ>YEWEI)
{
if(KZ-YEWEI>50)
{
PWM_L=250;
}
else
{
rout=IncPIDCalc(YEWEI);
PWM_L=(uchar)(rout);
if(PWM_L>80)
PWM_L=80;
}
}
}
void main(void)
{
InitTimer0();
IncPIDInit(); //初始化PID
while(1)
{
sptr->SetPoint = KZ ;
SheZhi(); //调用设置函数
Control();//调用控制函
}
}
void jishi(void) interrupt 1 using 1 //定时器中断0输出PWM
{
TH0 = (65536-500)/256; //求模 0.5ms
TL0 = (65536-500)%256; //求余
/*用来水泵调速*/
speed_L++;
if(speed_L < PWM_L) //左轮PWM调速给出高电平占空比
{
ENA = 0;
}
else if(speed_L > PWM_L) //左轮PWM调速给出低电平占空比
{
ENA = 1;
}
if(speed_L == 300) //周期至300时清零
{
speed_L = 0;
ENA = 0;
}
/*ADC时钟*/
CLK=~CLK;
}
void Timer1Interrupt(void) interrupt 3
{
TH1 = 0x0ec;
TL1 = 0x78;
switch(c)
{
case 0:P2=0X8f;P0=dofly_DuanMa[((uint)YEWEI)/16];break;//显示2位当前液位值break;
case 1:P2=0X4f;P0=dofly_DuanMa[((uint)YEWEI)%16];break;
case 2:P2=0X2f;P0=dofly_DuanMa[(uint)KZ/16];break;//显示设定液位值break;
case 3:P2=0X1f;P0=dofly_DuanMa[(uint)KZ%16];break;
}
c++;
if(c==4){c=0;}
}

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