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/* ----------------
* VDD----------|1(VDD) (GND)8|------------GND
* RED--------- |2(RA6) (PA0)7|------------GREEN
* PWM3--------|3(PC3) (PA1)6|------------AD2
* AD6-----------|4(PC2) (PC4)5|------------PWM4
* ----------------
*/
/*程序說明：ADC轉換，通過ADC測量實現燈的轉變，通過ADC測量，對輸出mcu引腳頻率以及占空比進行控制，從而達到控制輸出電流電壓*/
/*timer0 用的是1：256分頻,timer0增1周期為32us，中斷一次耗時32us*255=8.16ms*/
/*自設的pwm~pa6采用系統時鐘的80分頻，即一個pwm周期為0.125us*80=10us，由軟件方法實現設定，PA6的震動頻率是80的整倍數，占空比自調（必須由中斷計時）*/
/*為降低定時器中斷產生的難度，暫時將pwm周期設置為20us，由__delay_us()函數來完成。*/
/* 注意：本程序所有的占空比是小數表示，不是用百分數表示*/
#include "syscfg.h"
#include "MS83Fxx02.h"
#include<stdio.h>
#define _XTAL_FREQ 32000000 //內部晶振頻率為16M
//時鐘周期與機器周期為1:1，2T模式下，2個機器周期為一個指令周期，當前系統指令周期為0.125us，
//******************************
#define red_on PA6=0;
#define red_off PA6=1;
#define green_on PA0=0;
#define green_off PA0=1;
//*****************************//
#define shutled {red_off;green_off;} //所有的燈熄滅
#define openled {red_on;green_on;} //所有燈打開
#define TMR0_VALUE_INIT 5;//1個timer0中斷是（255-5）*0.125us*256=8ms，1250個timer0中斷是1s
#define delay_num 500; //大量延時用的默認毫秒值
unsigned int interrupt_time=0; //timer0中斷次數
float adc_avg_num=0, VCC=0.0; //ADC轉換出來的數值
/*-------------------模糊自適應pid-------------------*/
#define IS_Kp 1
#define IS_Ki 2
#define IS_Kd 3
#define NL -3
#define NM -2
#define NS -1
#define ZE 0
#define PS 1
#define PM 2
#define PL 3
static const float fuzzyRuleKp[7][7]={
PL, PL, PM, PM, PS, PS, ZE,
PL, PL, PM, PM, PS, ZE, ZE,
PM, PM, PM, PS, ZE, NS, NM,
PM, PS, PS, ZE, NS, NM, NM,
PS, PS, ZE, NS, NS, NM, NM,
ZE, ZE, NS, NM, NM, NM, NL,
ZE, NS, NS, NM, NM, NL, NL
};
static const float fuzzyRuleKi[7][7]={
NL, NL, NL, NM, NM, ZE, ZE,
NL, NL, NM, NM, NS, ZE, ZE,
NM, NM, NS, NS, ZE, PS, PS,
NM, NS, NS, ZE, PS, PS, PM,
NS, NS, ZE, PS, PS, PM, PM,
ZE, ZE, PS, PM, PM, PL, PL,
ZE, ZE, PS, PM, PL, PL, PL
};
static const float fuzzyRuleKd[7][7]={
PS, PS, ZE, ZE, ZE, PL, PL,
NS, NS, NS, NS, ZE, NS, PM,
NL, NL, NM, NS, ZE, PS, PM,
NL, NM, NM, NS, ZE, PS, PM,
NL, NM, NS, NS, ZE, PS, PS,
NM, NS, NS, NS, ZE, PS, PS,
PS, ZE, ZE, ZE, ZE, PL, PL
};
typedef struct{
float Kp;
float Ki;
float Kd;
}PID;
PID fuzzy(float e,float ec);//e 誤差，ec誤差變化率
float speed_pid(float s_tar,float s_cur);//在目標值會多次改變的情況下，建議在函數內部初始pid參數而不是作為形參
/*-------------------------------模糊自適應pid結束---------------------------------*/
void Delay_xms(unsigned int);//不精準的毫秒延時
void Delay_xus(unsigned int);//不精準的微妙延時
void colck_init(void);//所有時鐘初始化
void interrupt_init(void);//中斷模塊初始化
void io_init(void);//所有io初始化
void adc_init(void);//adc模塊初始化
void pwm_colck_init(void);//pwm初始化,IO端口將在set_pwm中設置，本函數主要初始化的是相關時鐘配置
void shutdown_pwmall(void);//關閉所有PWM，同時使P1C和P1B引腳狀態固定pc4=1；pc3=0;
unsigned int start_tran_adc(void);//官方給定的ADC程序
unsigned int start_tran_adc2(void);//專門用來測量電流值大小
unsigned int start_tran_adc_vcc(void);//用來測量VCC電壓
void set_pwm_frequence(unsigned int, float);//設置PA6端口周期和占空比,調用_delay_us()函數完成，如果用定時器中斷，則基準頻率可以最高提升到8M,
void set_duty(float duty);//占空比操作封裝
void set_cycle(unsigned int cycle);//周期操作封裝
void set_pwm1(float duty,unsigned int cycle);//系統pc3引腳的pwm設置，//PWM周期 Tpwm=(PR2+1)*4*Tsys*預分頻
void set_pwm2(float duty,unsigned int cycle);//系統pc4引腳的pwm設置
void set_half_bridge(float duty,unsigned int cycle);//系統pc3，pc3組成的半橋pwm設置
void controlpwm_calc(float expecte_volate,float expecte_current);//輸入預期電流電壓，該程序自動調控，設置占空比和頻率
void controlpwm_fruzy_pid(float expecte_voltage,float expecte_current);//自適應模糊PID控制算法
float avg_adc_value(unsigned int frequency);//平均多次采樣數據，采樣次數由frequency 確定
void act_led(float);//根據adc轉化的值處理燈閃爍狀態
void breathe_led(unsigned int,float);//呼吸燈程序
void system_check(void);//系統閃燈自檢
/*********************************************main*****************************************************************************/
int main()
{
colck_init();
interrupt_init();
io_init();
adc_init();
system_check();
INTCON=0B10000000;
// while(ADC_time>1250)//1250*8ms=10秒，每10秒啟動一次檢測
while (1)
{
{
VCC=12*start_tran_adc_vcc()/1023;
act_led(VCC);
interrupt_time=0;
}
}
}
/*********************************************************************************************************************/
void colck_init(void)//中心頻率16M，2T模式，看門狗禁用，定時器0中斷
{
//UCFG0
////////關鍵數據//////////////
OPTION=0B00000111;//time0定時器，PORTA上拉使能，下降沿中斷，內部時鐘，預分頻器給timer0使用，timer0 256分頻
OSCCON=0B11110101;//低頻,256Khz,timer0每一指令周期加1，16M系統時鐘focs
WDTCON=0B00010110;//看門狗時鐘源32khz，65565分頻，溢出周期為32khz/65535，軟件關閉看門狗（sbit<0>）
ADCON1=0B01010000;//ADC選擇內部時鐘16分頻（ADC采樣頻率為16M/16=1M）
////////關鍵數據//////////////*
//T1CON=0B10000101;//time1定時器，高電平有效，1:1分頻，內部時鐘
//T2CON&=0B11111000;//time2定時器關閉
/*全局中斷及time1中斷在此設置*/
}
void interrupt_init(void)//關閉比較器中斷，禁止ADC中斷
{
INTCON=0B10100000;//全局中斷使能，TIMER0中斷使能
PIE1 = 0b00000000;
PIE2 = 0b00000000;
PIR1 = 0b00000000;
PIR2 = 0b00000000;
IOCA=0B00000000;
}
void io_init(void)
{
//GPIO 設置為輸出時，弱上拉會自動關斷，此點可作為測試關鍵點
CMCON0=0B00000111;//關閉PA6引腳的比較模式
MSCKCON=0B00000000;
TRISA=0B00000000;//全部porta引腳配置為輸出
TRISC=0B00000100;//除PC2配置為AN6輸入外，其他全部配置為輸出
PORTA=0B00000000;//初始化porta端口，全部低電平
PORTC=0B00000000;//初始化portc端口，全部低電平
ANSEL=0B01000000;//除AN6通道為模擬輸入外，其他全部設置為數字IO
WPUA=0B00000000;//全部弱上拉使能
WPUC=0B00000000;//全部允許弱上拉
WPD=0B00000000;//pc2，PA4,PC1,PC3都設置為下拉
}
void adc_init(void)
{
// ADCON0=0B10111000;//右對齊，內部2v參考電壓，AN6模擬通道，轉換完成，禁止ADC開始（sbit<0>）
ADCON0=0B11011000;//參考3v，sbit<6:5> 10 3v,01 2v,00 VCC
ADCON1=0B01100000;//ADC采樣時間初始化，初始化為系統時鐘的64分頻
//ADCON0=0B10111100;//1/4VDD an7
}
float avg_adc_value(unsigned int frequency)//平均多次轉換結果，使轉換結果更穩定
{
float temp=0,Value_tmp=0,Value_min=1000000,Value_max=-100000;
if(0==frequency){frequency=1;}
else if(frequency<10)
{
for(int T=0;T<frequency;T++)
{
temp=(6*(start_tran_adc())/1023);//3V參考電壓
Value_tmp+=temp;
}
Value_tmp=(Value_tmp/frequency);
}
else
{for(int T=0;T<frequency;T++)
{
temp=(6*(start_tran_adc())/1023);
Value_tmp+=temp;
if(temp>Value_max) {Value_max=temp;}
if(temp<Value_min) {Value_min=temp;}
}
Value_tmp=Value_tmp-(Value_max+Value_min);
Value_tmp=(Value_tmp/(frequency-2));
}
return Value_tmp;
}
void act_led(float tmp)//根據adc轉換的平均結果控制閃燈
{
if(tmp>=4.16)//大于4.16v充滿，綠燈常亮
{
red_off;
green_on;
}
else if(tmp>4.0&&tmp<4.08)//3.0v~4.08v補足充電，綠燈閃
{
red_off;
green_on;__delay_ms(200);green_off;__delay_ms(200);
}
else if(tmp=4.0){breathe_led();}
else if(tmp>=3.0&&tmp<4.0)//3.0v~4.0v快充階段，紅綠燈交替閃
{
red_off;green_on;
__delay_ms(100);
red_on;green_off;
__delay_ms(100);
}
else if(tmp>=0.5&&tmp<3.0)//預充階段，紅燈閃爍
{
green_off;
red_on;__delay_ms(200);
red_off;__delay_ms(200);
}
else //故障，紅燈常亮
{
green_off;
red_on;
}
}
void interrupt ISR(void){
if(T0IE&&T0IF){
T0IF=0;
TMR0=TMR0_VALUE_INIT;//賦初值
interrupt_time++;//系統指令周期0.125us*256分頻* TMR0是8位256=0.125*256*256=8.192ms
}
}
/////////////////////////////////////////////
void set_pwm_frequence(unsigned int circle,float Duty)//分辨率1us，輸入單位100us
{
PA6=1;
Delay_xus(circle*Duty*100);
PA6=0;
Delay_xus(circle*(1-Duty)*100);
}
void breathe_led(unsigned int freqs,float dutys)
{
freqs=100000/freqs;
green_on;red_off;
Delay_xus((freqs*dutys));
green_off;red_on;
Delay_xus((freqs*(1-dutys)));
}
///////////////////////////////////////////////breathe of led test function ///////////
void Delay_xms(unsigned int integerA){
for(unsigned int i=0;i<integerA;i++){
__delay_ms(1);
}
}
void Delay_xus(unsigned int integerB){
for (unsigned int x=0;x<integerB;x++){
__delay_us(1);
}
}
PID fuzzy(float e,float ec)//e 誤差，ec誤差變化率
{
float etemp,ectemp;
float eLefttemp,ecLefttemp;
float eRighttemp ,ecRighttemp;
int eLeftIndex,ecLeftIndex;
int eRightIndex,ecRightIndex;
PID fuzzy_PID;
etemp = e > 3.0 ? 0.0 : (e < - 3.0 ? 0.0 : (e >= 0.0 ? (e >= 2.0 ? 2.5: (e >= 1.0 ? 1.5 : 0.5)) : (e >= -1.0 ? -0.5 : (e >= -2.0 ? -1.5 : (e >= -3.0 ? -2.5 : 0.0) ))));
eLeftIndex = (int)e;
eRightIndex = eLeftIndex;
eLeftIndex = (int)((etemp-0.5) + 3); //[-3,3] -> [0,6]
eRightIndex = (int)((etemp+0.5) + 3);
eLefttemp =etemp == 0.0 ? 0.0:((etemp+0.5)-e);
eRighttemp=etemp == 0.0 ? 0.0:( e-(etemp-0.5));
ectemp = ec > 3.0 ? 0.0 : (ec < - 3.0 ? 0.0 : (ec >= 0.0 ? (ec >= 2.0 ? 2.5: (ec >= 1.0 ? 1.5 : 0.5)) : (ec >= -1.0 ? -0.5 : (ec >= -2.0 ? -1.5 : (ec >= -3.0 ? -2.5 : 0.0) ))));
ecLeftIndex = (int)((ectemp-0.5) + 3); //[-3,3] -> [0,6]
ecRightIndex = (int)((ectemp+0.5) + 3);
ecLefttemp =ectemp == 0.0 ? 0.0:((ectemp+0.5)-ec);
ecRighttemp=ectemp == 0.0 ? 0.0:( ec-(ectemp-0.5));
///////*************************************反模糊*************************************//////
fuzzy_PID.Kp = (eLefttemp * ecLefttemp * fuzzyRuleKp[ecLeftIndex][eLeftIndex]
+ eLefttemp * ecRighttemp * fuzzyRuleKp[ecRightIndex][eLeftIndex]
+ eRighttemp * ecLefttemp * fuzzyRuleKp[ecLeftIndex][eRightIndex]
+ eRighttemp * ecRighttemp * fuzzyRuleKp[ecRightIndex][eRightIndex]);
fuzzy_PID.Ki = (eLefttemp * ecLefttemp * fuzzyRuleKi[ecLeftIndex][eLeftIndex]
+ eLefttemp * ecRighttemp * fuzzyRuleKi[ecRightIndex][eLeftIndex]
+ eRighttemp * ecLefttemp * fuzzyRuleKi[ecLeftIndex][eRightIndex]
+ eRighttemp * ecRighttemp * fuzzyRuleKi[ecRightIndex][eRightIndex]);
fuzzy_PID.Kd = (eLefttemp * ecLefttemp * fuzzyRuleKd[ecLeftIndex][eLeftIndex]
+ eLefttemp * ecRighttemp * fuzzyRuleKd[ecRightIndex][eLeftIndex]
+ eRighttemp * ecLefttemp * fuzzyRuleKd[ecLeftIndex][eRightIndex]
+ eRighttemp * ecRighttemp * fuzzyRuleKd[ecRightIndex][eRightIndex]);
return fuzzy_PID;
}
float speed_pid(float s_tar,float s_cur)//在目標值會多次改變的情況下，建議在函數內部初始pid參數而不是作為形參
{
float tar = 0,cur = 0; //目標值 , 實際值
tar=s_tar;s_cur=cur;
static PID pid= {1, 0, 0}; //賦予初值kp，ki，kd
static float sumE = 0; //累加偏差
static float lastE = 0;
PID OUT = {0, 0, 0};
float e = -1,ec = -2.6;
e = tar - cur; //目標值 - 實際值
ec = e - lastE; //誤差變化率
sumE += e;
lastE = e;
OUT = fuzzy(e, ec); //模糊控制調整 kp，ki，kd
return (pid.Kp+OUT.Kp)*e + (pid.Kd+OUT.Kd)*ec + (pid.Ki+OUT.Ki)*sumE;
}
/////////////////////////////
void pwm_colck_init(void)
{
TMR2IF = 0; //中斷標志位清零
T2CON = 0B00000100;//timer2預分頻比<1,0> 00 1:1 與系統時鐘1:1
}
void shutdown_pwmall(void)
{
ECCPAS=0B00000001;
}
unsigned int start_tran_adc(void)
{
unsigned int TempADCBuffer=0;
TRISC=0B00000100;//除PC2配置為AN6輸入外，其他全部配置為輸出
ANSEL=0B01000000;//配置an6信號為模擬信號
ADCON0 = 0b11011001; //右對齊,ADC使能，AN6通道，3V參考電壓
__delay_us(20);
GO_DONE=1; //開始轉換
while(GO_DONE==1) ; //等待轉換完成
TempADCBuffer = ADRESH;
TempADCBuffer = (TempADCBuffer<<8)|ADRESL;
asm("nop");
ADON = 0;
ANSEL=0B00000000;//關閉模擬輸入an6
TRISC=0B00000000;//關閉AN6，防止影響另一路adc
return(TempADCBuffer);
}
unsigned int start_tran_adc2(void)
{
unsigned int TempADCBuffer=0;
TRISA=0B00000010;//除PA1配置為AN1輸入外，其他全部配置為輸出
ANSEL=0B00000010;
ADCON0= 0b10100101; //右對齊,ADC使能,選擇AN1通道，2V參考電壓，AN1通道，pa1口
__delay_us(20);
GO_DONE=1; //開始轉換
while(GO_DONE==1) ; //等待轉換完成
TempADCBuffer = ADRESH;
TempADCBuffer = (TempADCBuffer<<8)|ADRESL;
asm("nop");
ADON = 0;
ANSEL=0B00000000;//關閉模擬輸入an1
TRISA=0B00000000;//關閉AN1，防止影響另一路adc
return(TempADCBuffer);
}
unsigned int start_tran_adc_vcc(void)
{
unsigned int TempADCBuffer=0;
TRISA=0B00000000;//全部配置為輸出
ANSEL=0B10000000;//配置an7信號為模擬信號
//ADCON0= 0b10111101; //右對齊,ADC使能,采集內部1/4VCC通道信號，2V參考
ADCON0= 0b11011101; //3v參考
__delay_us(20);
GO_DONE=1; //開始轉換
while(GO_DONE==1) ; //等待轉換完成
TempADCBuffer = ADRESH;
TempADCBuffer = (TempADCBuffer<<8)|ADRESL;
asm("nop");
ADON = 0;
ANSEL=0B00000000;//關閉模擬輸入an1
TRISA=0B00000000;//關閉AN1，防止影響另一路adc
return(TempADCBuffer);
}
void set_duty(float duty)
{
unsigned int t_duty=0;
/********************************占空比操作******************************/
t_duty=duty*(4*(PR2+1));//占空比是10位，高8位放在CCR1L,低2位被放在CCP1CON 的DC1B<1:0>中，所以為了封裝進行了以下一系列操作
CCPR1L=t_duty>>2;
t_duty=t_duty-CCPR1L;
t_duty=t_duty<<4;
CCP1CON=t_duty|CCP1CON;
/********************************占空比操作完畢******************************/
}
void set_cycle(unsigned int cycle)
{ unsigned int timer2_prescaler=0;
/********************************PWM周期操作******************************/
timer2_prescaler=T2CON;
timer2_prescaler&=0b01111000;
timer2_prescaler=timer2_prescaler>>3;
PR2 = (cycle*4/timer2_prescaler-1);
/********************************PWM周期操作完畢******************************/
}
void set_pwm1(float duty,unsigned int cycle) //Tpwm=(PR2+1)*4*Tsys*預分頻 ,pwm周期cycle單位是1us
{
TRISC3 = 1;
set_duty(duty);set_cycle(cycle);
CCP1CON|=0B00001101;
CCP1CON&=0b00111101; //PWM模式,單輸出，P1C高電平有效，P1B低電平有效
TMR2IF = 0;
T2CON = 0B00000100;
while(TMR2IF==0) ;
TRISC3 = 0;
}
void set_pwm2(float duty,unsigned int cycle) //Tpwm=(PR2+1)*4*Tsys*預分頻 ,pwm周期cycle單位是1us
{
TRISC4 = 1;
set_duty(duty);set_cycle(cycle);
CCP1CON|=0B00001101;
CCP1CON&=0b00111101; //PWM模式,單輸出，P1C高電平有效，P1B低電平有效
TMR2IF = 0;
T2CON = 0B00000100;
while(TMR2IF==0) ;
TRISC4= 0;
}
void set_half_bridge(float duty,unsigned int cycle)
{
TRISC4 = 1;TRISC3=1;
set_duty(duty);set_cycle(cycle);
CCP1CON|=0B00001101;
CCP1CON&=0b00111101; //PWM模式,單輸出，P1C高電平有效，P1B低電平有效
TMR2IF = 0;
T2CON = 0B00000100;
while(TMR2IF==0) ;
TRISC4= 0;TRISC3=0;
}
/*以下程序為控制算法*///控制算法1
void controlpwm_calc(float expecte_voltage,float expecte_current)//根據公式計算的算法1
{
float duty_temp=0.0 , cycle_temp=0.0;
VCC=8*start_tran_adc_vcc()*1023;//10bit adc，2V參考電壓，采集1/4 vcc電壓
duty_temp=expecte_voltage/VCC;
cycle_temp=1.2*expecte_current/(VCC*(1-duty_temp));
set_half_bridge(duty_temp,cycle_temp);
}
void controlpwm_fruzy_pid(float expecte_voltage,float expecte_current)//模糊自適應pid
{
float duty_temp=0.0 ,pid_temp=0.0, s_cur=0,s_vol=0;
unsigned int cycle_temp=0;
VCC=8*start_tran_adc_vcc()/1023;
s_vol=9*start_tran_adc()/1023;
s_cur=4*start_tran_adc2()/5115;
pid_temp=speed_pid(expecte_voltage,s_vol);
duty_temp=pid_temp/VCC;//s_vol 是調整輸出電壓的數據
cycle_temp=1.2*VCC*speed_pid( expecte_current,s_cur)/(1-duty_temp);//s_cur 是調整電流的數據，由另一路ADC完成
set_half_bridge(duty_temp,cycle_temp);
}
void system_check(void)
{
for(char i=0;i<3;i++)
{
red_on;green_on;Delay_xms(i*100);
green_off;red_off;Delay_xms((4-i)*100);
}
}

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