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單片機(jī)PID控制螺旋槳到特定角度Proteus仿真程序

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ID:596062 發(fā)表于 2020-12-13 10:32 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
我們單片機(jī)設(shè)計(jì)要求我們用51單片機(jī)控制螺旋槳到特定角度，并通過lcd102顯示出來，按鍵設(shè)置角度，電位器通過pcf8591讀取角度
包含pcb文件，程序，仿真，設(shè)計(jì)書等。做的仍有瑕疵希望見諒。

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）
51hei.png

單片機(jī)源程序如下:
  1. #include <reg52.h>               
  2. #include "i2c.h"
  3. #include "delay.h"
  4. #include "1602.h"
  5. #include <stdio.h>
  6. #include <math.h>
  7. #define AddWr 0x90   //寫數(shù)據(jù)地址
  8. #define AddRd 0x91   //讀數(shù)據(jù)地址
  9. #define wait_speak 1
  10. #define speaked  0
  11. sbit PWM=P1^2;
  12. sbit led=P1^6;
  13. sbit target_up=P3^0;
  14. sbit target_down=P3^1;
  15. sbit beep=P1^5;       
  16. float target=40.0;
  17. float Kp=0.05,Ki=0.4,Kd=0.15;
  18. unsigned int value,timer1;
  19. char flag=wait_speak;
  20. unsigned char confirtime=0;
  21. extern bit ack;
  22. unsigned char ReadADC(unsigned char Chl);
  23. float pid(float input);
  24. void control();
  25. void Timer1Init();
  26. void Timer0Init();
  27. void change_target();
  28. void  beep_1s();
  29. void display();

  31. bit WriteDAC(unsigned char dat);
  32. void delay100us(int i)   //誤差 0us
  33. {
  34.     unsigned char a,b;
  35.         while(i--)
  36.     for(b=1;b>0;b--)
  37.         for(a=47;a>0;a--);
  38. }
  39. /*------------------------------------------------
  40.               主程序
  41. ------------------------------------------------*/
  42. main()
  43. {


  46. LCD_Init();           //初始化液晶
  47. DelayMs(20);          //延時(shí)有助于穩(wěn)定
  48. LCD_Clear();          //清屏
  49. Timer1Init();
  50.         value=0;
  51.         led=0;
  52. while (1)              //主循環(huán)
  53.   {
  54.   control();       
  55. change_target();

  57.   }
  58. }
  59. /*------------------------------------------------
  60.              讀AD轉(zhuǎn)值程序
  61. 輸入?yún)?shù) Chl 表示需要轉(zhuǎn)換的通道，范圍從0-3
  62. 返回值范圍0-255
  63. ------------------------------------------------*/
  64. unsigned char ReadADC(unsigned char Chl)
  65. {
  66.    unsigned char Val;
  67.    Start_I2c();               //啟動(dòng)總線
  68.    SendByte(AddWr);             //發(fā)送器件地址
  69.      if(ack==0)return(0);
  70.    SendByte(0x40|Chl);            //發(fā)送器件子地址
  71.      if(ack==0)return(0);
  72.    Start_I2c();
  73.    SendByte(AddWr+1);
  74.       if(ack==0)return(0);
  75.    Val=RcvByte();
  76.    NoAck_I2c();                 //發(fā)送非應(yīng)位
  77.    Stop_I2c();                  //結(jié)束總線
  78.   return(Val);
  79. }
  80. float pid(float input)
  81. {
  82.   static float error2,error1,error3,t,Velocity;
  83.   error1 = target-input ;
  84.   Velocity+=(Kp*(error1-error2))+Ki*error1+Kd*(error1-2*error2+error3);
  85.   t=error2;
  86.   error2= error1 ;
  87.   error3 = t;
  88. return Velocity;

  90. }
  91. //電壓分辨率0.0196V
  92. //滿電壓3.9V所以角度分辨率0.0196/3.9*360=1.8度 所以增大角度分辨率要嘛增加滿量程電壓3.9V要嘛減小其對(duì)應(yīng)的角度，其實(shí)就都是增大電壓
  93. void control()
  94. {
  95.   
  96.         unsigned char num=0,i;
  97.         int sum_num=0;
  98.   unsigned char temp[7];//定義顯示區(qū)域臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)組
  99.         float Voltage,angle;        //定義浮點(diǎn)變量
  100.         float temp_value;
  101.         for(i=0;i<5;i++)
  102.   {   
  103.                 sum_num+=ReadADC(0);   
  104.         }       
  105.         num=sum_num/5;
  106.         sum_num=0;
  107.   Voltage=(float)num;   
  108.   angle=(Voltage-16);//*1.41-23.91);
  109.   //angle=-(((Voltage-4.96)/0.0136)+341.73);
  110.         //pid計(jì)算
  111.         temp_value=(int)pid(angle);
  112.                 if(temp_value<0)
  113.                 value=0;
  114.         else if(temp_value>=100)
  115.                 value=100;
  116.         else
  117.         value=(int)temp_value;

  119.        
  120.         if(flag==wait_speak&&abs(angle-target)<=5)
  121.                    confirtime++;
  122.   if(abs(angle-target)>=20)  //如果角度差大于20度 將嗡鳴器設(shè)置為待激活狀態(tài)
  123.                 flag=wait_speak;
  124.         if(confirtime==10&&(flag==wait_speak))
  125.         {       
  126.                 //beep_1s();
  127.                 sprintf(temp,"Achieve the goal:");//格式輸出電壓值，%3.2f 表示浮點(diǎn)輸出，共3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后2位  
  128.           LCD_Write_String(0,1,temp);
  129.                 delay100us(10000);
  130.                  LCD_Clear();          //清屏
  131.                 flag=speaked;
  132.                 confirtime=0;
  133.         }
  134.        
  135.        

  137.        
  138.   sprintf(temp,"DQJD:%3.2f ", angle);
  139.   LCD_Write_String(0,0,temp);
  140.   sprintf(temp,"SDJD:%d",(int)target);
  141.         LCD_Write_String(0,1,temp);
  142.         //sprintf(temp,"PWM:%d", value);
  143.         //LCD_Write_String(10,1,temp);
  144. }
  145. //定時(shí)器1服務(wù)函數(shù)
  146. void Time1(void) interrupt 3   
  147. {
  148.         TH1 = 0x0FF;
  149.         TL1 = 0x9C;
  150.         timer1++;
  151.                 if(timer1>100)  //PWM周期為100*100us
  152.                 {
  153.                         timer1=0;
  154.                 }
  155.                 if(timer1 <value)       
  156.                 {
  157.                         PWM=1;
  158.                 }
  159.                 else
  160.                 {
  161.                         PWM=0;
  162.                 }
  163.        
  164.        
  165. }
  166. //定時(shí)器1初始化函數(shù)
  167. void Timer1Init()
  168. {
  169.         TMOD|=0X10;//選擇為定時(shí)器1模式，工作方式1，僅用TR1打開啟動(dòng)。
  170.         TH1 = 0x0FF;
  171.   TL1 = 0x9C;       
  172.         ET1=1;//打開定時(shí)器1中斷允許
  173.         EA=1;//打開總中斷
  174.         TR1=1;//打開定時(shí)器                       
  175. }

  177. void change_target()
  178. {
  179. unsigned char temp[7];//定義顯示區(qū)域臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)組
  180.         if(target_up==0)
  181.         {
  182.                 delay100us(100);
  183.                 if(target_up==0)
  184.                 {         flag=wait_speak;
  185.                         while(target_up==0)
  186.                         {               
  187.         if(target<=80)               
  188.                                 target=45;               
  189.                     sprintf(temp,"Target:%d",(int)target);//格式輸出電壓值，%3.2f 表示浮點(diǎn)輸出，共3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后2位  
  190.               LCD_Write_String(0,1,temp);
  191.                           delay100us(1000);
  192.                        
  193.                         }
  194.                 }
  195.         }
  196.         if(target_down==0)
  197.         {
  198.                 delay100us(100);
  199.                 if(target_down==0)
  200.                 {        flag=wait_speak;
  201.                         while(target_down==0)
  202.                         {                               
  203.                                  if(target>=10)
  204.                                 target=0;               
  205.                     sprintf(temp,"Target:%d",(int)target);//格式輸出電壓值，%3.2f 表示浮點(diǎn)輸出，共3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后2位  
  206.               LCD_Write_String(0,1,temp);
  207.                           //delay10us(1000);
  208.                        
  209.                         }
  210.                 }
  211.         }
  212. }
  213. void display()
  214. {
  215. //        unsigned char temp[7];//定義顯示區(qū)域臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)組
  216. //  sprintf(temp,"Reality: %3.2f ", angle);//格式輸出電壓值，%3.2f 表示浮點(diǎn)輸出，共3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后2位
  217. //  LCD_Write_String(0,0,temp);
  218. //  sprintf(temp,"Target:%d",(int)target);//格式輸出電壓值，%3.2f 表示浮點(diǎn)輸出，共3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后2位  
  219. //        LCD_Write_String(0,1,temp);
  220. //        sprintf(temp,"PWM:%d", value);//格式輸出電壓值，%3.2f 表示浮點(diǎn)輸出，共3位數(shù)，小數(shù)點(diǎn)后2位  
  221. //        LCD_Write_String(9,1,temp);

  223. }
  224. void  beep_1s()
  225. {
  226.         unsigned char i;
  227. for(i=0;i<=200;i++)
  228.   {
  229.         delay100us(1);
  230.         beep=~beep;
  231.         }

  233. }
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ID:230742 發(fā)表于 2020-12-13 19:30 | 顯示全部樓層
我是小白，看過很多設(shè)計(jì)。看了你的設(shè)計(jì)，我沒明白的是用讀取電位器角度。沒搞錯(cuò)吧。你設(shè)計(jì)的是一個(gè)飛機(jī)啊。難道你要在飛機(jī)的電位器上掛個(gè)重錘？來讀取電位器的角度？
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ID:47286 發(fā)表于 2021-11-16 10:00 來自手機(jī) | 顯示全部樓層
啤酒瓶子老大 發(fā)表于 2020-12-13 19:30
我是小白，看過很多設(shè)計(jì)。看了你的設(shè)計(jì)，我沒明白的是用讀取電位器角度。沒搞錯(cuò)吧。你設(shè)計(jì)的是一個(gè)飛機(jī)啊。 ...

我想重錘是不用 但用電位器的話 轉(zhuǎn)速得很低吧 轉(zhuǎn)速高了采集不對(duì)
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ID:658144 發(fā)表于 2022-6-23 11:11 | 顯示全部樓層
支持51黑，感謝分享！
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