单片机PID算法实现.doc

单片机PID算法实现在网络上收集了一个PID控制程序，看到很多研友的毕业设计可能涉及到PID控制，这是一个PID的程序，希望能做到抛砖引玉，仅供大家参考。/*/*/* initial interrupter */*/*/void init_interrupter(void) /*/TMOD=0x21; /* 设置计时器0工作于模式1，设置计时器1工作于模式2*/TL0=0x00; /* T0=0000定时时间为71.1ms;71.1ms*151.066s*/TH0=0xdc; /*T0=DC00定时时间为10ms;10ms*1001s*/ /*T0=FC66定时时间为1ms;10ms*10001s*/TL1=0xfd; /* 设置串口通信速率9600bps*/TH1=0xfd;PCON=0x00; /* SMOD=0, 速率不倍增*/SCON=0x50; /* 8位数据通信，串行通信方式1，允许单片机接收数据*/IP=0x10; /*serial com is preferential*/IE=0x92; /* 定时器0, 串口中断允许;定时器1中断禁止*/rs485_receive=0;rs485_transmitte=0;TR0=1; /* 启动定时器0*/TR1=1; /* 启动定时器1*/void timer0_server(void) interrupt 1 using 1 /*/ TL0=0x00; TH0=0xdc;/*T0=DC00 timing interval is 10ms;10ms*1001s*/ /*T0=FC66 timing interval is 1ms;10ms*10001s*/ if (flag_serial=1) timer0_counter_3+; if (timer0_counter_311) timer0_counter_3=0; flag_serial=0; pointer_serial_com_data=serial_com_data; counter_serial_com_data=0; dog=!dog;/*Timer0 is full(10ms), feed dog*/ if (timing_interval=0) timing_interval=1; /*timing_interval is lost then set it to 1 second*/ timer0_counter_1+;/*timer0_counter_1 is software timer. when timer0 interrupt is full, it increase automatically*/ if (unsigned char) (timer0_counter_1/100)=timing_interval) /*timing_interval arrives*/ out_flag=1;/*indexing 占空比 high level begin*/ /*-scan 0809 to get current equipments temperature-*/ scan_current_Temperature(); origina_address=0x82; display1_Temperature(current_Temperature,origina_address); /*-calculate out_value-*/ PID_algorithm_function(PID_mode,PP,II,DD,BB,current_Temperature,seted_temperature); /out_value=0.5; if (out_value0.0) /*out_value=0.0, then 占空比 is zero*/ control_0=1; ledctrl_address=0x8c; leddata_address=0xff; /reset timer0_counter_1 and timer0_counter_2, timer0_counter_1=0; /indexing timing_intervals timing timer0_counter_2=0; /indexing 占空比s timing if(out_flag=1) timer0_counter_2+; if (out_value= timing_interval) timer0_counter_2=0; control_0=0; ledctrl_address=0x8c; leddata_address=0x00; out_flag=0; float PID_algorithm_function(uchar PID_mode_2,float P_2,I_2,D_2,B_2,current_Temperature_2,seted_temperature_2) float idata delta; switch (PID_mode_2) case 1: break;/*PID mode*/ case 2: D_2=0; break;/*PI mode*/ case 3: I_2=0; break;/*PD mode*/ case 4: I_2=0; D_2=0; break;/*P mode*/ if (PID_mode_21.0) out_value=1; else if (out_value=B_2) out_value=0.0; if (seted_temperature_2-current_Temperature_2=B_2) out_value=1.0; return (out_value);软件练习十二：将十六进制数据转换成十进制数据实验目的：熟悉51 单片机指令系统，掌握程序设计方法。实验内容：将R2 中的内容转换成十进制数据，然后将转换的数据百位、十位和个位分别存入R0指出的30H、31H 单元中。实验程序框图：程序清单：ORG 00HAJMP MAINORG 30HMAIN： MOV SP，#5FHMOV R0，#30HMOV A，R2MOV B，#100DIV ABMOV R0,AINC R0MOV A,#10XCH A,BDIV ABSWAP AADD A,BMOV R0,ASJMP $END软件练习十一：BCD码数据转换成二进制数据实验目的：熟悉51 单片机指令系统，掌握程序设计方法。实验内容：将R2 中的内容转换成二进制数据，并传送到20H 单元中。实验程序框图：实验步骤：将R2 送#99H 后，执行程序得到结果是否与你预计一致。程序清单：ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HMAIN: MOV SP,#5FHMOV R2,#99HMOV A,R2SWAP AANL A,#0FHMOV B,#0AHMUL ABMOV R3,AMOV A,R2ANL A,#0FHADD R3,AMOV 20H,ASJMP $END思考：修改程序，将R2 中内容换成其他数据。交通灯控制电路一、设计任务与要求1设计一个十字路口的交通灯控制电路，要求甲车道和乙车道两条交叉道路上的车辆交替运行，每次通行时间都设为25秒；2要求黄灯先亮5秒，才能变换运行车道；3黄灯亮时，要求每秒钟闪亮一次 。二、实验预习要求1复习数字系统设计基础。2复习多路数据选择器、二进制同步计数器的工作原理。3根据交通灯控制系统框图，画出完整的电路图。三、设计原理与参考电路1分析系统的逻辑功能，画出其框图交通灯控制系统的原理框图如图12、1所示。它主要由控制器、定时器、译码器和秒脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。图中： TL: 表示甲车道或乙车道绿灯亮的时间间隔为25秒，即车辆正常通行的时间间隔。定时时间到，TL=1，否则，TL=0。TY：表示黄灯亮的时间间隔为5秒。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。ST：表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。图12、1 交通灯控制系统的原理框图2画出交通灯控制器的ASM（Algorithmic State Machine，算法状态机）（1）图甲车道绿灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上的车辆允许通行，乙车道禁止通行。绿灯亮足规定的时间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。（2）甲车道黄灯亮，乙车道红灯亮。表示甲车道上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，乙车道禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。（3）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一工作状态。（4）甲车道红灯亮，乙车道黄灯亮。表示甲车道禁止通行，乙车道上位过县停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换到第（1）种工作状态。 交通灯以上4种工作状态的转换是由控制器器进行控制的。设控制器的四种状态编码为00、01、11、10，并分别用S0、S1、S3、S2表示，则控制器的工作状态及功能如表12、1所示，控制器应送出甲、乙车道红、黄、绿灯的控制信号。为简便起见，把灯的代号和灯的驱动信号合二为一，并作如下规定：表12、1 控制器工作状态及功能控制状态 信号灯状态 车道运行状态S0（00） 甲绿，乙红 甲车道通行，乙车道禁止通行S1（01） 甲黄，乙红 甲车道缓行，乙车道禁止通行S3（11） 甲红，乙绿 甲车道禁止通行，甲车道通行S2（10） 甲红，乙黄 甲车道禁止通行，甲车道缓行AG=1：甲车道绿灯亮；BG=1：乙车道绿灯亮；AY=1：甲车道黄灯亮；BY=1：乙车道黄灯亮；AR=1：甲车道红灯亮； BY=1：乙车道红灯亮；由此得到交通灯的ASM图，如 图12、2所示。设控制器的初始状态为S0（用状态框表示S0），当S0的持续时间小于25秒时，TL=0（用判断框表示TL），控制器保持S0不变。只有当S0的持续时间等于25秒时，TL=1，控制器发出状态转换信号ST（用条件输出框表示ST），并转换到下一个工作状态。依此类推可以弄懂ASM图所表达的含义。3单元电路的设计（1）定时器定时器由与系统秒脉冲（由时钟脉冲产生器提供）同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。计数器选用集成电路74LS163进行设计较简便。74LS163是4位二进制同步计数器，它具有同步清零、同步置数的功能。74LS163的外引线排列图和时序波形图如图12、3所示，其功能表如表12、2所示。图中， 是低电平有效的同步清零输入端， 是低电平有效才同步并行置数控制端，CTp、CTT是计 图12、2 交通灯的ASM图数控制端，CO是进位输出端，D0D3是并行数据输入端，Q0Q 3是数据输出端。由两片74LS163级联组成的定时器电路如图12、4所示。电路的工作原理请自行分析。 （a）图12、3 74LS163的外引线排列图和时序波形图（2）控制器控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。从ASM图可以列出控制器的状态转换表，如表12、3所示。选用两个D触发器FF1、FFO做为时序寄存器产生 4种状态，控制器状态转换的条件为TL和TY，当控制器处于Q1n+1Q0n+1 00状态时，如果TL 0，则控制器保持在00状态；如果，则控制器转换到Q1n+1Q0n+1 01状态。这两种情况与条件TY无关，所以用无关项X表示。其余情况依次类推，同时表中还列出了状态转换信号ST。图12、4 定时器电路图表12、2 74LS163功能表|表12、3 控制器状态转换表根据表12、3、可以推出状态方程和转换信号方程，其方法是：将Q1n+1、Q0n+1和 ST为1的项所对应的输人或状态转换条件变量相与，其中1用原变量表示，0用反变量表示，然后将各与项相或，即可得到下面的方程：根据以上方程，选用数据选择器 74LS153来实现每个D触发器的输入函数，将触发器的现态值（ ）加到74LS153的数据选择输入端作为控制信号即可实现控制器的功能。控制器的逻辑图如图12、5所示。图中R、C构成上电复位电路 。图 12、5控制器逻辑图 （3）译码器 译码器的主要任务是将控制器的输出 Q1、 Q0的4种工作状态，翻译成甲、乙车道上6个信号灯的工作状态。控制器的状态编码与信号灯控制信号之间的关系如表 12、4所示。实现上述关系的译码电路请读者自行设计。四、实验仪器设备1 数字电路实验箱2 集成电路74LS74 1片，74LS10 1片，74LS00 2片，74LS153 2片，74LS163 2片，NE555 1片3 电阻 51K 1只，200 6只4 电容 10Uf 1只5 其它 发光二极管 6只五、实验内容及方法表12、4控制器状态编码与信号灯关系表状态AG AY ARBG BY BR001 0 0 0 0 1010 1 0001100 0 1100110 0 10101设计、组装译码器电路，其输出接甲、乙车道上的6只信号灯（实验时用发光二极管代替），验证电路的逻辑功能。2设计、组装秒脉冲产生电路。 3组装、调试定时电路。当 CP信号为 1Hz正方波时，画出CP、 Q0、 Q1、 Q2、Q3、Q4、TL、TY的波形，并注意它们之间一的时序关系。4组装、调试控制器电路。5完成交通灯控制电路的联调，并测试其功能。六路抢答器（KT230配套实验）六路抢答器实验（KT230套件配套程序）*KT230学习套件适用,需外扩八个小开关 1、如果想调节抢答时间或答题时间,按抢答时间调节键或答题时间调节键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下加1s键,如果想减一秒按一下-1s键，时间LED上会显示改变后的时间，调整范围为0s99s, 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s会变到0s。 2、主持人按抢答开始键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设15s抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设10s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。倒数时间到小于5s会每秒响一下提示音。 3、如倒计时期间，主持人想停止倒计时可以随时按停止按键，系统会自动进入准备状态，等待主持人按抢答开始进入下次抢答计时。 4、如果主持人未按抢答开始键，而有人按了抢答按键，犯规抢答，LED上不断闪烁FF和犯规号数并响个不停，直到按下停止 键为止。*P1.0为开始抢答，P1.7为停止，p1.1-p1.6为六路抢答输入 数码管段选P0口，位选P2口，蜂鸣器输出为P3.6口。*OK EQU 20H;抢答开始标志位;将P1口与P2口互换，P3.0-P1.0,P3.1-P1.7RING EQU 22H;响铃标志位ORG 0000HAJMP MAINORG 0003HAJMP INT0SUBORG 000BHAJMP T0INTORG 0013HAJMP INT1SUBORG 001BHAJMP T1INTORG 0040HMAIN: MOV R1,#0FH;初设抢答时间为15s MOV R2,#0AH;初设答题时间为10s MOV TMOD,#11H;设置未定时器/模式1 MOV TH0,#0F0H MOV TL0,#0FFH;越高发声频率越高,越尖 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;50ms为一次溢出中断 SETB EA SETB ET0 SETB ET1SETB EX0SETB EX1;允许四个中断,T0/T1/INT0/INT1 CLR OKCLR RING SETB TR1 SETB TR0;一开始就运行定时器,以开始显示FFF.如果想重新计数,重置TH1/TL1就可以了;=查询程序=START: MOV R5,#0BH MOV R4,#0BH MOV R3,#0BHACALL DISPLAY;未开始抢答时候显示FFF JB P1.0,NEXT;ddddddd ACALL DELAY JB P1.0,NEXT;去抖动,如果开始键按下就向下执行,否者跳到非法抢答查询 ACALL BARK;按键发声 MOV A,R1 MOV R6,A;送R1-R6,因为R1中保存了抢答时间 SETB OK;抢答标志位,用于COUNT只程序中判断是否查询抢答 MOV R3,0AH;抢答只显示计时,灭号数 AJMP COUNT;进入倒计时程序,查询有效抢答的程序在COUNT里面NEXT: JNB P1.1,FALSE1 JNB P1.2,FALSE2 JNB P1.3,FALSE3 JNB P1.4,FALSE4 JNB P1.5,FALSE5 JNB P1.6,FALSE6 AJMP START;=非法抢答处理程序=FALSE1: ACALL BARK;按键发声MOV R3,#01H AJMP ERRORFALSE2: ACALL BARKMOV R3,#02H AJMP ERRORFALSE3: ACALL BARKMOV R3,#03H AJMP ERRORFALSE4: ACALL BARKMOV R3,#04H AJMP ERRORFALSE5: ACALL BARKMOV R3,#05H AJMP ERRORFALSE6: ACALL BARKMOV R3,#06H AJMP ERROR;=INT0(抢答时间R1调整程序)=INT0SUB:MOV A,R1 MOV B,#0AH DIV AB MOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY;先在两个时间LED上显示R1 JNB P3.4,INC0;P3.4为+1s键,如按下跳到INCO JNB P3.5,DEC0;P3.5为-1s键,如按下跳到DECO JNB P1.7,BACK0;P3.1为确定键,如按下跳到BACKO AJMP INT0SUBINC0: MOV A,R1 CJNE A,#63H,ADD0;如果不是99,R2加1,如果加到99了,R1就置0，重新加起。 MOV R1,#00H ACALL DELAY1AJMP INT0SUBADD0: INC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBDEC0: MOV A,R1 JZ SETR1;如果R1为0, R1就置99， DEC R1 ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBSETR1: MOV R1,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT0SUBBACK0: RETI ;=INT1(回答时间R2调整程序)=INT1SUB:MOV A,R2 MOV B,#0AH DIV ABMOV R5,A MOV R4,B MOV R3,#0AH ACALL DISPLAY JNB P3.4,INC1 JNB P3.5,DEC1 JNB P1.7,BACK1 AJMP INT1SUBINC1: MOV A,R2 CJNE A,#63H,ADD1 MOV R2,#00H ACALL DELAY1AJMP INT1SUBADD1: INC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBDEC1: MOV A,R2 JZ SETR2 DEC R2 ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBSETR2: MOV R2,#63H ACALL DELAY1 AJMP INT1SUBBACK1: RETI ;=倒计时程序(抢答倒计时和回答倒计时都跳到改程序)=COUNT: MOV R0,#00H;重置定时器中断次数 MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H;重置定时器RECOUNT:MOV A,R6;R6保存了倒计时的时间,之前先将抢答时间或回答时间给R6 MOV B,#0AH DIV AB;除十分出个位/十位 MOV 30H,A;十位存于(30H) MOV 31H,B;个位存于(31H) MOV R5,30H;取十位 MOV R4,31H;取个位 MOV A,R6 SUBB A,#07H JNC LARGER;大于5s跳到LARGER,小于等于5s会提醒 MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FULL;1s中0.5s向下运行 CLR RING AJMP CHECKFULL: CJNE A,#14H,CHECK;下面系1s的情况,响并显示号数并清R0,重新计 SETB RING MOV A,R6 JZ QUIT;计时完毕 MOV R0,#00H DEC R6;一秒标志减1 AJMP CHECKLARGER: MOV A,R0 CJNE A,#14H,CHECK;如果1s向下运行,否者跳到查停/显示 DEC R6;计时一秒R6自动减1 MOV R0,#00HCHECK: JNB P1.7,QUIT;如按下停止键退出 ACALL DISPLAY JB OK,ACCOUT;如果是抢答倒计时,如是则查询抢答,否者跳过查询继续倒数(这里起到锁抢答作用) AJMP RECOUNTACCOUT:JNB P1.1,TRUE1 JNB P1.2,TRUE2 JNB P1.3,TRUE3 JNB P1.4,TRUE4 JNB P1.5,TRUE5 JNB P1.6,TRUE5 AJMP RECOUNTQUIT: CLR OK;如果按下了停止键执行的程序 CLR RING AJMP START;=正常抢答处理程序=TRUE1: ACALL BARK;按键发声 MOV A,R2 MOV R6,A;抢答时间R2送R6 MOV R3,#01H CLR OK;因为答题的计时不再查询抢答,所以就锁了抢答 AJMP COUNTTRUE2:ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#02H CLR OK AJMP COUNTTRUE3:ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#03H CLR OK AJMP COUNTTRUE4:ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#04H CLR OK AJMP COUNTTRUE5: ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#05H CLR OK AJMP COUNTTRUE6: ACALL BARK; MOV A,R2 MOV R6,A MOV R3,#06H CLR OK AJMP COUNT;=犯规抢答程序=ERROR: MOV R0,#00H MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H MOV 34H,R3;犯规号数暂存与(34H)HERE: MOV A,R0 CJNE A,#0AH,FLASH;0.5s向下运行-灭并停响 CLR RING MOV R3,#0AH