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51单片机PID+PWM直流电机转速闭环控制源码(12864液晶显示)

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ID:320610 发表于 2018-5-2 18:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
设计内容及要求
内容包括:
1.        查找文献资料,学习直流电机控制的工作原理;
2.        转速控制系统方案设计
3.        硬件电路设计,绘制电路原理图和PCB图;
4.        设计软件,并调试
5.        综合调试,测试、分析误差原因
6.        撰写设计报告
要求:
1.矩阵键盘设定并显示转速,实时显示实际转速
2.按键控制电机起停、正反转
3.PWM转速闭环控制。
4.用lcd12864液晶屏显示相关内容
设计
参数
1.转速调节范围:1500转/分--3000转/分
2.测速误差<10%


制作完成的pid直流电机转速控制系统实物图:
1525256719368.jpeg 1525256734650.jpeg

51单片机源程序如下:
  1. #include<reg51.h>
  2. #include "intrins.h"
  3. #include <lcd.H>
  4. #define uchar unsigned char
  5. #define uint unsigned int
  6. #define GPIO_KEY P2
  7. sbit PWM=P1^4;                  
  8. sbit P10=P1^0;
  9. sbit P12=P1^2;
  10. uchar speed1[4]={"0000"};//设定转速
  11. uchar speed2[3]={"000"};//占空比        
  12. uchar speed[]={"0000"};//当前转速
  13. uchar KeyValue=0;
  14. uint AA,count=0,flag;

  15. float pid_p=0.003,pid_i=0.003,pid_d=0.002;        //PID三个参数 初值
  16. uint SpeedSet=3000,CurrentSpeed;//设定转速 当前转速
  17. unsigned char pid_val_mid;//pid_val_mid脉冲宽度
  18. unsigned int lastError=0;
  19. long int sumError=0;//sum偏差和
  20.         
  21.         
  22. void delay1(unsigned int i)
  23. {
  24.    unsigned int j;
  25.          for(;i>0;i--)
  26.          for(j=0;j<333;j++)
  27.          {;}
  28. }        


  29. /********************* 键盘扫描*************/
  30. void KeyDown(void)               
  31. {
  32.         GPIO_KEY=0x0f;
  33.                 delay1(10);
  34.         if(GPIO_KEY!=0x0f)
  35.         {
  36.                 delay1(10);
  37.                 if(GPIO_KEY!=0x0f)
  38.                 {
  39.                                 //测试列
  40.                         GPIO_KEY=0X0F;
  41.                         delay1(10);
  42.                         switch(GPIO_KEY)
  43.                         {
  44.                                 case(0X07):        KeyValue=0;break;
  45.                                 case(0X0b):        KeyValue=1;break;
  46.                                 case(0X0d): KeyValue=2;break;
  47.                                 case(0X0e):        KeyValue=3;break;
  48.                         }
  49.                         //测试行
  50.                         GPIO_KEY=0XF0;
  51.                         delay1(10);
  52.                         switch(GPIO_KEY)
  53.                         {
  54.                                 case(0X70):        KeyValue=KeyValue;break;
  55.                                 case(0Xb0):        KeyValue=KeyValue+4;break;
  56.                                 case(0Xd0): KeyValue=KeyValue+8;break;
  57.                                 case(0Xe0):        KeyValue=KeyValue+12;break;
  58.                         }
  59.                         
  60.                 }

  61.         }
  62. }

  63. void timer()
  64. {
  65.   
  66.          TMOD=0x11;//定时器0工作方式1.16位,定时器1工作方式1,16位定时;
  67.          TH0=0x4b;//50ms初值
  68.          TL0=0xfe;
  69.          
  70.          TH1=0xfc;//1msPWM控制
  71.          TL1=0x66;
  72.          
  73.          TR1=1;          //启动定时器1
  74.          ET1=1;           //定时器1中断使能
  75.          IT0=1;//外部中断下降沿触发
  76.          TR0=1;        //定时器启动标志
  77.          ET0=1;        //定时器中断使能
  78.          EX0=1;        //外部中断使能
  79.          EA=1;        //全局中断
  80. }


  81. /***********************lcd显示*************/
  82. void  display()
  83. {   
  84.    
  85.           speed[0]=CurrentSpeed/1000+0x30; //当前转速
  86.                 speed[1]=CurrentSpeed/100%10+0x30;
  87.                 speed[2]=CurrentSpeed/10%10+0x30;
  88.                 speed[3]=CurrentSpeed%10+0x30;  
  89.                
  90.                
  91.                 speed1[0]=SpeedSet/1000+0x30;//设定转速
  92.                 speed1[1]=SpeedSet/100%10+0x30;
  93.                 speed1[2]=SpeedSet/10%10+0x30;
  94.                 speed1[3]=SpeedSet%10+0x30;  
  95.                
  96.                 speed2[0]=pid_val_mid/100+0x30;
  97.           speed2[1]=pid_val_mid/10%10+0x30;//占空比
  98.                 speed2[2]=pid_val_mid%10+0x30;
  99.                
  100.         
  101.           DispHanzi(0,0,5,"当前转速:");
  102.                 DispZimu(0,5,4,speed);        
  103.                 DispHanzi(1,0,5,"设定转速:");
  104.                 DispZimu(1,5,4,speed1);

  105.                 DispHanzi(3,0,4,"占空比:");//占空比        
  106.                 DispZimu(3,4,3,speed2);
  107.                 DispHanzi(3,6,1,"%");//占空比        
  108.                
  109. }



  110. /************************电机控制*************/
  111. void keyKZ()
  112. {
  113.                          if(KeyValue==4)//正转
  114.                          {
  115.                           P10=1;
  116.                     P12=0;
  117.                                 }
  118.                          if(KeyValue==5)//反转
  119.                          {
  120.                           P10=0;
  121.                     P12=1;
  122.                                 }
  123.                                 if(KeyValue==6)//停车
  124.                          {
  125.                           P10=0;
  126.                     P12=0;
  127.                                 }
  128.                         
  129.                         if(KeyValue==12)//设定速度加50
  130.                           SpeedSet+=50;
  131.                         if(KeyValue==13)//设定速度减50
  132.                                 SpeedSet-=50;
  133.                         if(KeyValue==14)//设定速度加1
  134.                           SpeedSet+=1;
  135.                         if(KeyValue==15)//设定速度减1
  136.                                 SpeedSet-=1;
  137.         KeyValue=0;
  138.                                 
  139. }


  140. /************************PID控制算法*************/
  141. unsigned int PID()
  142. {  

  143.   int dError=0,Error=0,B;
  144.         
  145.         Error=SpeedSet-CurrentSpeed;//当前误差
  146.    sumError=Error+sumError;//误差和
  147.    dError=Error-lastError;//误差偏差
  148.    lastError=Error;
  149.   B=pid_p*Error+pid_i*sumError+pid_d*dError;
  150.         
  151.         if(B>100) pid_val_mid=100;
  152.    if(B<0) pid_val_mid=0;
  153.         if(B>=0&&B<=100)
  154.    pid_val_mid=B;
  155.          return(0);
  156. }


  157. void Timer0_isr() interrupt 1  //定时器0中断
  158. {
  159.          AA++;
  160.          TH0=0x4b;
  161.          TL0=0xfe;
  162.          if(AA==20)
  163.          {               
  164.            CurrentSpeed=count*3;//一分钟的转速
  165.                                 count=0;
  166.                                 AA=0;
  167.                                 PID();
  168.          }

  169. }


  170. void key_int() interrupt 0         //外部中断P32口
  171. {
  172.         count++;
  173. }

  174. void Timer1() interrupt 3
  175. {
  176.    static int c=0;
  177.                  TH1=0xfc;
  178.                   TL1=0x66;
  179.                  c++;    //每次定时器溢出加1                  
  180.          
  181.           if(c<=pid_val_mid) PWM=1;
  182.             
  183.           if(c>pid_val_mid)  PWM=0;
  184.             
  185.                 if(c>=100)         c=0;
  186. }
  187.         
  188. void main()
  189. {
  190.                 timer();//定时器初始化
  191.                 InitLCD();//LCD初始化
  192.                 while(1)
  193.                 {
  194.                    KeyDown();        //键盘扫描
  195. ……………………

  196. …………限于本文篇幅 余下代码请从51黑下载附件…………
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zbfdyw + 9 程序很好,就是缺少电路图,这是一个缺点!
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18463411235 + 5 很给力!
直流电机实验 + 5
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ID:320610 发表于 2018-5-6 12:37 | 显示全部楼层
只有原理图和PCB的截图了,给需要的小伙伴们参考!

原理图加PCB.docx

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ID:320610 发表于 2020-5-17 10:36 | 显示全部楼层
馒头好不好 发表于 2019-1-17 23:03
楼主,你好,请问你这个速度稳定吗?我自己写了一个pid速度调节,直流电机的速度波动很大,波动范围都有25% ...

这个还是当时在学校做的,还是很稳的;波动只有百分之几的样子!
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