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51單片機PID示例程序及Proteus仿真實現 TLC5615+LTC1292采集

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示波器圖中，紫色線高點是3.5v，低點是1.5v
一一對應程序中的getset（350），getset（150）
仿真正確
此pid封裝成.c .h文件形式，可以直接調用

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）


(1) 了解工業過程控制的一般情況；
(2)  掌握數字PID控制器程序設計方法；

2.實驗內容
設計單片機控制電路，采用TLC5615和LTC1292芯片采集電壓和輸出電壓，并編寫數字PI控制器程序，對直流電機進行控制，要求采樣周期100毫秒，對設定值轉速和實際轉速進行實時顯示。
PID采用增量式，定點計算，輸入要濾波，輸出要限幅。

3、預備知識
控制系統軟件的設計，一般必須有嚴格的時間限制，故必須基于定時中斷進行設計，在中斷中運行實時性要求的程序，如A/D采樣程序、PID控制程序、D/A輸出程序、數碼管顯示刷新程序和鍵盤掃描程序等。在主程序中進行一些實時性要求低的程序，如打印程序、數據輸入程序等。

4、實驗步驟
從D/A輸出點接一個二階慣性對象，將對象輸出接A/D輸入點。
在PC機輸入源程序并匯編，然后下載到單片機上，進行調試。
注意二階系統的電路需要與單片機共地

(1) 整理好實驗程序。
(2) 總結比例參數P積分參數I和采樣周期對控制系統性能的影響。

單片機源程序如下:
PID.C
  1. #include "pid.h"

  3. PID pid;

  5. void PIDParament_Init()  //
  6. {
  7.     pid.choose_model = MODEL_PID;
  8.     pid.T=5;                //采樣周期
  9.                 pid.set =280;            //用戶設定值
  10.     pid.Kp=20;                //比例系數
  11.     pid.Ti=100;                //積分比例常數
  12.     pid.Td=5;                //微分時間常數
  13.     pid.OUT0=0;                //一個維持的輸出

  15.     pid.pwmcycle = 280;    //PWM的周期
  16. }

  18.    
  19. void pid_calc()  //pid計算
  20. {
  21.   float dk1;float dk2;
  22.   float t1,t2,t3;   
  23. //    if(pid.Tdata < (pid.T))  //最小計算周期未到
  24. //     {
  25. //            return ;
  26. //     }
  27. //    pid.Tdata = 0;
  28.     pid.curr=LTC1292();                //A/D輸入值
  29.                  
  30.     pid.En=pid.set-pid.curr;  //本次誤差
  31.                  
  32.                  
  33.     dk1=pid.En-pid.En_1;   //本次誤差與上次誤差之差
  34.     dk2=pid.En-2*pid.En_1+pid.En_2;        //理解為第二個誤差
  35.    
  36.                 t1=pid.Kp*dk1;                            //比例
  37.    
  38.     t2=(pid.Kp*pid.T)/pid.Ti;      //積分
  39.     t2=t2*pid.En;
  40.    
  41.     t3=(pid.Kp*pid.Td)/pid.T;        //微分
  42.     t3=t3*dk2;
  43.    
  44.     switch(pid.choose_model)
  45.      {
  46.          case MODEL_P:     pid.Dout= t1;    //僅使用P計算               
  47.                         
  48.              break;
  49.          
  50.          case MODEL_PI:  pid.Dout= t1+t2;    //使用PI計算            
  51.                         
  52.              break;
  53.                  
  54.          case MODEL_PID: pid.Dout= t1+t2+t3; //使用PID計算      

  56.              break;
  57.      }
  58.          
  59.     pid.currpwm+=pid.Dout;  //本次應該輸出的PID
  60. //    if(pid.currpwm>pid.pwmcycle)            //判斷本次輸出的PID在輸出要求之間
  61. //    {
  62. //      pid.currpwm=pid.pwmcycle;
  63. //    }
  64. //    if(pid.currpwm<0)
  65. //    {
  66. //     pid.currpwm=0;
  67. //    }
  68.     if(pid.currpwm>1023*15) pid.currpwm=1023*15;//輸出擴大，使效果明顯
  69.                 if(pid.currpwm<0) pid.currpwm=0;
  70.     pid.En_2=pid.En_1;//每次更新的交換，先交換e2的值，再交換e1
  71.     pid.En_1=pid.En;
  72.     //此處輸出PWM
  73.                 TLC5615(pid.currpwm/15);
  74. }
復制代碼
  1. #include <reg52.h>
  2. #include <pid.h>
  3. #define  uchar unsigned char
  4. #define  uint unsigned int
  5. #define  ulong unsigned long
  6. //sfr AUXR =0x8E;
  7. sbit ADAT=P2^5;
  8. sbit ACLK=P2^6;
  9. sbit ACS =P2^7;
  10. sbit Set=P3^7;
  11. uint LTC1292(void)        //輸入值
  12. {
  13.         uint i,x;
  14.         ACLK=0; ADAT=1; ACS=0;
  15.         for(i=0;i<14;i++)
  16.         {
  17.                 ACLK=1;         
  18.                 x<<=1;
  19.                 if(ADAT==1) x++;
  20.                 ACLK=0;
  21.         }
  22.         ACS=1;
  23.         return (x&0xfff);
  24. }
  25. sbit DDAT  = P3^4;
  26. sbit DCS  = P3^3;
  27. sbit DCLK  = P3^2;
  28. void TLC5615(uint j) //輸出值，PID計算后輸出
  29. {
  30.   uchar i;
  31.   DCLK=0; DCS=0;
  32.   j=j<<6;
  33.   for(i=0;i<12;i++)
  34.   {
  35.     j=j<<1; DDAT=CY;
  36.     DCLK=0;  DCLK=1;
  37.   }
  38.   DCLK=0; DCS=1;
  39. }
  40. #define kp 20                //比例系數
  41. #define ki 1                //積分系數
  42. #define kd 15                //微分系數
  43. #define TIM -10000                //采樣周期
  44. int e0=0,e1=0,e2=0;                //三個時刻
  45. int s;                                        //增量式PID計算本次應該輸出的增量值
  46. uint r,y;                                //r是實際要求的輸出，Y是A/D傳過來的輸出
  47. long u;                                       
  48. void PID_in() interrupt 3
  49. {
  50. //        float dk1,dk2;
  51. //        float t1,t2,t3;//分別為比例、積分、微分
  52.   TH1=TIM>>8; TL1=TIM&0Xff;
  53. //  y=LTC1292();                //A/D輸入值
  54. //  e2=e1=e0;
  55. //        e0=r-y;        //本次誤差
  56. //        
  57. //        dk1 = e0-e1;//上一次誤差
  58. //        dk2 = e0-2*e1+e2;//上上次誤差
  59. //        
  60. //  u+=dk1*kp+e0*ki+dk2*kd;        
  61. //  if(u>1023*kd) u=1023*kd;
  62. //  if(u<0) u=0;
  63. //  s=u/kd;
  64. //  TLC5615(s);
  65.         pid_calc();
  66. }

  68. uint GetSet(ulong x)
  69. {
  70.   ulong m;
  71.   m=x*4095;
  72.   return m/500;
  73. }
  74. void main()
  75. {
  76.   IE=0x88;TMOD=0X11;
  77.   TH1=TIM>>8; TL1=TIM&0xff;TR1=1;
  78.         PIDParament_Init();
  79.   while(1)
  80.   {
  81.                
  82.     if(Set)        pid.set=GetSet(350);
  83.                 else  pid.set=GetSet(150);
  84.                
  85.   }
  86. }
復制代碼

仿真代碼資料51hei附件下載:
PID資料.7z (106.09 KB, 下載次數: 78)

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