㈠ 8位單片機PID控制PWM的演算法如何實現，C語言計算
PID控制在8位單片機中仍然有廣泛的應用，比如溫度控制，利用比例、積分、微分補償來做恆溫補償控制，當然由於有這些數學處理，用C語言相對方便一些，以下是一個具體的實例。
#include<reg51.h>
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數 Derivative Const
unsigned int LastError; // Error[-1]
unsigned int PrevError; // Error[-2]
unsigned int SumError; // Sums of Errors
};
struct PID spid; // PID Control Structure
unsigned int rout; // PID Response (Output)
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)
sbit data1=P1^0;
sbit clk=P1^1;
sbit plus=P2^0;
sbit subs=P2^1;
sbit stop=P2^2;
sbit output=P3^4;
sbit DQ=P3^3;
unsigned char flag,flag_1=0;
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
unsigned char set_temper=35;
unsigned char temper;
unsigned char i;
unsigned char j=0;
unsigned int s;
/***********************************************************
延時子程序,延時時間以12M晶振為准,延時時間為30us×time
***********************************************************/
void delay(unsigned char time)
{
unsigned char m,n;
for(n=0;n<time;n++)
for(m=0;m<2;m++){}
}
/***********************************************************
寫一位數據子程序
***********************************************************/
void write_bit(unsigned char bitval)
{
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/
if(bitval==1)
{
_nop_();
DQ=1; /*如要寫1，則將匯流排置高*/
}
delay(5); /*延時90us供DA18B20采樣*/
DQ=1; /*釋放DQ匯流排*/
_nop_();
_nop_();
EA=1;
}
/***********************************************************
寫一位元組數據子程序
***********************************************************/
void write_byte(unsigned char val)
{
unsigned char i;
unsigned char temp;
EA=0;
TR0=0;
for(i=0;i<8;i++) /*寫一位元組數據，一次寫一位*/
{
temp=val>>i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/
temp=temp&1;
write_bit(temp); /*向匯流排寫該位*/
}
delay(7); /*延時120us後*/
// TR0=1;
EA=1;
}
/***********************************************************
讀一位數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_bit()
{
unsigned char i,value_bit;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/
_nop_();
_nop_();
DQ=1; /*釋放匯流排*/
for(i=0;i<2;i++){}
value_bit=DQ;
EA=1;
return(value_bit);
}
/***********************************************************
讀一位元組數據子程序
***********************************************************/
unsigned char read_byte()
{
unsigned char i,value=0;
EA=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
if(read_bit()) /*讀一位元組數據，一個時序中讀一次，並作移位處理*/
value|=0x01<<i;
delay(4); /*延時80us以完成此次都時序，之後再讀下一數據*/
}
EA=1;
return(value);
}
/***********************************************************
復位子程序
***********************************************************/
unsigned char reset()
{
unsigned char presence;
EA=0;
DQ=0; /*拉低DQ匯流排開始復位*/
delay(30); /*保持低電平480us*/
DQ=1; /*釋放匯流排*/
delay(3);
presence=DQ; /*獲取應答信號*/
delay(28); /*延時以完成整個時序*/
EA=1;
return(presence); /*返回應答信號，有晶元應答返回0,無晶元則返回1*/
}
/***********************************************************
獲取溫度子程序
***********************************************************/
void get_temper()
{
unsigned char i,j;
do
{
i=reset(); /*復位*/
} while(i!=0); /*1為無反饋信號*/
i=0xcc; /*發送設備定位命令*/
write_byte(i);
i=0x44; /*發送開始轉換命令*/
write_byte(i);
delay(180); /*延時*/
do
{
i=reset(); /*復位*/
} while(i!=0);
i=0xcc; /*設備定位*/
write_byte(i);
i=0xbe; /*讀出緩沖區內容*/
write_byte(i);
j=read_byte();
i=read_byte();
i=(i<<4)&0x7f;
s=(unsigned int)(j&0x0f); //得到小數部分
s=(s*100)/16;
j=j>>4;
temper=i|j; /*獲取的溫度放在temper中*/
}
/*====================================================================================================
Initialize PID Structure
=====================================================================================================*/
void PIDInit (struct PID *pp)
{
memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); //全部初始化為0
}
/*====================================================================================================
PID計算部分
=====================================================================================================*/
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error // 比例項
+ pp->Integral * pp->SumError // 積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
void compare_temper()
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper) //是否設置的溫度大於實際溫度
{
if(set_temper-temper>1) //設置的溫度比實際的溫度是否是大於1度
{
high_time=100; //如果是，則全速加熱
low_time=0;
}
else //如果是在1度范圍內，則運行PID計算
{
for(i=0;i<10;i++)
{
get_temper(); //獲取溫度
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<=100)
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time= (100-high_time);
}
}
else if(set_temper<=temper)
{
if(temper-set_temper>0)
{
high_time=0;
low_time=100;
}
else
{
for(i=0;i<10;i++)
{
get_temper();
rin = s; // Read Input
rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
}
if (high_time<100)
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0;
low_time= (100-high_time);
}
}
// else
// {}
}
/*****************************************************
T0中斷服務子程序，用於控制電平的翻轉 ,40us*100=4ms周期
******************************************************/
void serve_T0() interrupt 1 using 1
{
if(++count<=(high_time))
output=1;
else if(count<=100)
{
output=0;
}
else
count=0;
TH0=0x2f;
TL0=0xe0;
}
/*****************************************************
串列口中斷服務程序，用於上位機通訊
******************************************************/
void serve_sio() interrupt 4 using 2
{
/* EA=0;
RI=0;
i=SBUF;
if(i==2)
{
while(RI==0){}
RI=0;
set_temper=SBUF;
SBUF=0x02;
while(TI==0){}
TI=0;
}
else if(i==3)
{
TI=0;
SBUF=temper;
while(TI==0){}
TI=0;
}
EA=1; */
}
void disp_1(unsigned char disp_num1[6])
{
unsigned char n,a,m;
for(n=0;n<6;n++)
{
// k=disp_num1[n];
for(a=0;a<8;a++)
{
clk=0;
m=(disp_num1[n]&1);
disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1;
if(m==1)
data1=1;
else
data1=0;
_nop_();
clk=1;
_nop_();
}
}
}
/*****************************************************
顯示子程序
功能：將占空比溫度轉化為單個字元，顯示占空比和測得到的溫度
******************************************************/
void display()
{
unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6};
unsigned char disp_num[6];
unsigned int k,k1;
k=high_time;
k=k%1000;
k1=k/100;
if(k1==0)
disp_num[0]=0;
else
disp_num[0]=0x60;
k=k%100;
disp_num[1]=number[k/10];
disp_num[2]=number[k%10];
k=temper;
k=k%100;
disp_num[3]=number[k/10];
disp_num[4]=number[k%10]+1;
disp_num[5]=number[s/10];
disp_1(disp_num);
}
/***********************************************************
主程序
***********************************************************/
void main()
{
unsigned char z;
unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0;
unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2};
TMOD=0x21;
TH0=0x2f;
TL0=0x40;
SCON=0x50;
PCON=0x00;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
PS=1;
EA=1;
EX1=0;
ET0=1;
ES=1;
TR0=1;
TR1=1;
high_time=50;
low_time=50;
PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
spid.Proportion = 10; // Set PID Coefficients 比例常數 Proportional Const
spid.Integral = 8; //積分常數 Integral Const
spid.Derivative =6; //微分常數 Derivative Const
spid.SetPoint = 100; // Set PID Setpoint 設定目標 Desired Value
while(1)
{
if(plus==0)
{
EA=0;
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(plus==0)
{
set_temper++;
flag=0;
}
}
else if(subs==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;a<102;b++){}
if(subs==0)
{
set_temper--;
flag=0;
}
}
else if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
{
flag=0;
break;
}
EA=1;
}
get_temper();
b=temper;
if(flag_2==1)
a=b;
if((abs(a-b))>5)
temper=a;
else
temper=b;
a=temper;
flag_2=0;
if(++count1>30)
{
display();
count1=0;
}
compare_temper();
}
TR0=0;
z=1;
while(1)
{
EA=0;
if(stop==0)
{
for(a=0;a<5;a++)
for(b=0;b<102;b++){}
if(stop==0)
disp_1(phil);
// break;
}
EA=1;
}
}
㈡ 基於單片機AT89c51的數字PID控制直流電機PWM調速系統C語言程序
首先弄清楚PID是一種控制演算法！！！
1，「如果用單片機恆溫可以使溫度到達預定值就停止加熱，低了就加熱，用一個溫度感測器反饋，這樣算是一個自動控制嗎」你這是控制系統，但是效果會非常差，尤其是對於溫度控制這種大慣性系統，達到預定值就停止加熱，但是由於慣性，溫度肯定會繼續上升，電爐燒水的時候，水開了，斷電之後水還要沸騰一定時間的（沸騰是很消耗能量的，由此可見如果是加熱的話溫度上升更嚴重，你也可以自己用溫度計試試看）；「低了就加熱」是同樣的道理。如果系統對控制精度有要求，你這樣做肯定達不到要求。PID是一種控制演算法，相對於其他控制演算法來說算是最簡單的了。PID能夠做到在溫度快要達到設定值的時候降低加熱功率，讓溫度上升速度變慢，最終穩定在設定值。如果用你的直接控制，溫度會在設定值上下振盪，永遠不會停在設定值。
2，一般的控制系統都需要加反饋，以構成閉環控制系統，相對的還有開環控制系統。開環控制系統，舉個例子，就是你加熱的時候事先計算好大約需要多少熱量，然後考慮一下環境影響，計算出加熱時間，然後控制加熱系統按照你這個時間加熱。你覺得這樣的系統能夠穩定工作嗎？環境稍稍有變動就掛了！開環控制系統的特點就是很容易受到環境的影響；閉環控制系統就穩定很多，你用1L水可用，2L水也行，500W電能用，1000W電爐也能用，這就是閉環的優點。
因此，大多數的控制系統都是閉環的，開環很少單獨使用，即使用到了也是有閉環的。開環其實也是有優點的，開環在控制系統裡面叫做前饋（跟反饋對應的），比如你的系統裡面電源電壓上升了，加熱速度肯定會變快，如果你對電源電壓采樣，將采樣的結果輸入到閉環裡面，對閉環做一個輕微的修正，控制的精度會更好，這就是開環的優勢，它是超前的，能夠預知結果（根據地源電壓提高就能知道需要降低輸出功率了）。
說完這些，你應該明白了，反饋是必需的（前饋也可以要，但是不是必需的），PID不能被取代（除非你用其它更復雜的控制演算法）。
㈢ pid怎麼通過pwm調速
關於問題1，被控系統的性能有很多種，這涉及到自動控制原理的知識，比如慣性，不是說輸入給定值2000的PWM，輸出就一定能立馬變成200的轉速，這個過程中還存在的時間的滯後、超調量、穩定時間，以及最終的穩定值與200之間的誤差等等，所以針對被控系統，我們常用PID演算法，P可以快速減少誤差，I可以消除累計誤差，D可以超前控制消除余差，並通過負反饋閉環控制，通過PID公式中P/I/D三個參數的改變，就能改善被控系統的控制性能，當輸入為2000PWM時，穩准快地使輸出成為200轉速。
關於問題2，PID分兩種，增量式的PID的公式是根據每次的設定值與反饋值進行比較做差值，通過公式計算出輸出的變化量△y，如果你需要直接輸出y，那麼這次的輸出量y（k）應該等於上次的輸出y（k-1）+△y（增量），懂了嗎？
認真手敲，希望採納