stm32+增量式pid+max6675 PWM温度控制
2024-04-12 15:35:15
stm32+增量式pid+max6675 PWM温度控制
本文采用的芯片为STM32F103RCT6
温度芯片为MAX6675
之前spi通讯的max6675代码：
https://blog.csdn.net/answerMack/article/details/83310370
模拟io通讯的max6675代码：
https://blog.csdn.net/answerMack/article/details/83270562
代码写了，具体还没试验过
用电表打过结果，感觉还可以，就粘上来了。
因为选用的热电偶线测温变化太快，所以在中间加了报警，但是里面没有蜂鸣器。后续代码会改进。会加上CAN总线等设置。只是简单实现温控。
pid.h
#ifndef __PID_H
#define __PID_H
#include "sys.h"typedef struct {int Set_temperature; //期望值int Current_temperature; //当前值float proportion; //比例系数Pfloat integral; //积分系数Ifloat differential; //微分系数Dint T; //采样周期float error_current; //当前误差:浮点数int error_last; //上一步误差int error_sum; //误差累计float pid_proportion_out; //比例项float pid_integral_out; //积分项float pid_differential_out; //微分项float pid_out; //PID控制输出}PID;//PID *Pid;//存放PID算法需要的数据
//void PID_Init(int SETtemp);
float pid_control(PID *PP,float current_temp);
void PWM_CONTROL(float SUM); //占空比计算的
void PWM_Out(u8 m); //按功率输出的//struct PID *PP;#endif可能有错误，请评论帮忙指正。谢谢！！
//
pid.c
#include "pid.h"
#include "timer.h"
#include "usart.h"//void PID_Init(int SETtemp) //启动时，PID的参数值应该从保存上次值的存储器空间读取出来。在此直接设定
//{// Pid->Set_temperature=SETtemp; //用户设定值
// Pid->proportion=20;
// Pid->integral=5000; //积分系数
// Pid->differential=1200; //微分系数
// Pid->T=1000; //Pid计算周期（采样周期)
// Pid->error_current=0.0;
// Pid->error_last=0;
// Pid->error_sum=0;
// Pid->pid_proportion_out=0;
// Pid->pid_integral_out=0;
// Pid->pid_differential_out=0;
// Pid->pid_out=0;
//} //struct PID *PP,
float pid_control( PID *PP,float current_temp){static float PID_ZL=0.0;float result=0.0;float A0,A1,A2;PP->error_current = PP->Set_temperature - current_temp;
printf("the PP->error_current is:%.2f\n",PP->error_current);
printf("\n");if(PP->error_current>20)PWM_Out(0);else if(PP->error_current<-20)PWM_Out(1);else if(PP->error_current>10 && PP->error_current<20)PWM_Out(2);else if(PP->error_current>-20 && PP->error_current<-10)PWM_Out(3);else if(PP->error_current>-20 && PP->error_current<-10)PWM_Out(3);/*==============增量式PID算法 增量式PID需每次叠加================*/else if(PP->error_current<10 && PP->error_current>-10){A0=PP->proportion * (1+ PP->T/PP->integral +PP->differential/PP->T);A1=-PP->proportion * (1+ 2*PP->differential/PP->T);A2=PP->proportion * (PP->differential/PP->T);result =A0 * PP->error_current + A1 * PP->error_last +A2 * PP->error_sum ;result += PID_ZL;if (result>900){if(PP->error_current>0)PWM_Out(0);else PWM_Out(1);}else if (result<-5){if(PP->error_current>0)PWM_Out(0);else PWM_Out(1);}else if (-5<result&&result<5){PWM_Out(4);} else if (result>5&&result<900){if(PP->error_current>0)PWM_CONTROL(result);else PWM_CONTROL(-result);}}PID_ZL=result;
printf("the PID_ZL is:%.2f\n",PID_ZL);
printf("\n"); PP->error_sum=PP->error_last;PP->error_last=PP->error_current;return result;
}/*==============
10度以内 PID控制 判断result范围，确定占空比
=============*/
void PWM_CONTROL(float SUM){int a=0;a=SUM;
printf("the ccrx<ten is:%d\n",a);
printf("\n");
if (a>0)TIM_SetCompare3(TIM3,a);
else TIM_SetCompare1(TIM3,-a);
}void PWM_Out(u8 m){switch(m){/*=========================================tim_ch3--加热 tim_ch1--冷却
20度差值： 全功：0：加热不冷却 1：冷却不加热
10-20度之间 半功热
===========================================*/case 0 :TIM_SetCompare3(TIM3,0);TIM_SetCompare1(TIM3,900);break; case 1 : TIM_SetCompare3(TIM3,900);TIM_SetCompare1(TIM3,0);break; case 2 : TIM_SetCompare1(TIM3,800);TIM_SetCompare3(TIM3,449);break; case 3 : TIM_SetCompare1(TIM3,449);TIM_SetCompare3(TIM3,800);break; case 4 : //全关TIM_SetCompare1(TIM3,900);TIM_SetCompare3(TIM3,900);break; case 5 : //全开TIM_SetCompare1(TIM3,0);TIM_SetCompare3(TIM3,0);break; } }pwm.h
#ifndef __TIMER_H
#define __TIMER_H
#include "sys.h"
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc);
#endifpwm.c
#include "timer.h"
#include "GPIO.h"
//#include "usart.h"
//#include "stm32f10x.h"
void TIM3_PWM_Init(u16 arr,u16 psc)
{ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE); //使能定时器3时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能GPIO外设和AFIO复用功能模块时钟GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE); //Timer3完全重映射 /* FULL REMAP --- PC6/7/8/9 TIM_CH1/2/3/4*///设置该引脚为复用输出功能,GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9; //TIM_CH2GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);//初始化GPIO//初始化TIM3TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = arr; //设置在下一个更新事件装入活动的自动重装载寄存器周期的值TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler =psc; //设置用来作为TIMx时钟频率除数的预分频值 TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0; //设置时钟分割:TDTS = Tck_timTIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; //TIM向上计数模式TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure); //根据TIM_TimeBaseInitStruct中指定的参数初始化TIMx的时间基数单位//初始化TIM3 Channel2 PWM模式 TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM2; //选择定时器模式:TIM脉冲宽度调制模式2TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; //比较输出使能TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; //输出极性:TIM输出比较极性高TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);TIM_OC1PreloadConfig(TIM3,TIM_OCPreload_Enable);//比较预装载TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据T指定的参数初始化外设TIM3 OC2TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIM3在CCR2上的预装载寄存器TIM_OC3Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMxTIM_OC3PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR3上的预装载寄存器TIM_OC4Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure); //根据TIM_OCInitStruct中指定的参数初始化外设TIMxTIM_OC4PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable); //使能TIMx在CCR4上的预装载寄存器TIM_ARRPreloadConfig(TIM3,ENABLE);//自动重装载TIM_Cmd(TIM3, ENABLE); //使能TIM3
}main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"
#include "max6675.h"
#include "spi.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
#include "pid.h"int main(void){PID temperature;temperature.Set_temperature=50; //用户设定值temperature.proportion=20;temperature.integral=5000; //积分系数temperature.differential=1200; //微分系数temperature.T=1000; //temperature计算周期（采样周期)temperature.error_current=0.0;temperature.error_last=0;temperature.error_sum=0;temperature.pid_proportion_out=0;temperature.pid_integral_out=0;temperature.pid_differential_out=0;temperature.pid_out=0;
// float t1;float t2,t3;float temp_error;float pid_result;SystemInit();LED_init();delay_init();uart_init(9600);max6675_MONI_init();SPI2_Init();SPI2_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//max6675的串行时钟频率为4.3MhzSPI1_Init();SPI1_SetSpeed(SPI_BaudRatePrescaler_8);//max6675的串行时钟频率为4.3Mhz// PID_Init(50);//PID设置温度TIM3_PWM_Init(900-1,0);//不分频。PWM频率=72000000/9999+1/143+1=50hzTIM_SetCompare1(TIM3,449); TIM_SetCompare2(TIM3,300);//TIM_SetCompare3(TIM3,0);TIM_SetCompare4(TIM3,900);while(1){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12);GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);/*温度显示模块*/
// t1=max6675_readTemperature();
// printf("the I temperature is:%.2f\n",t1);
// printf("\n");t3=max6675_readTemp_III();printf("the III temperature is:%.2f\n",t3);printf("\n"); delay_ms(300);t2=max6675_readTemp();printf("the II temperature is:%.2f\n",t2);printf("\n"); temp_error=t2-t3;
/*==================报警函数
====================*/
if(temp_error>150) {printf("warning");printf("\n");t2=temperature.Set_temperature;
} pid_result=pid_control(&temperature,t2);printf("the pid_result is:%.2f\n",pid_result);printf("\n");GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8);GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_12);GPIO_SetBits(GPIOD,GPIO_Pin_2);delay_ms(300); }
}代码文件：
链接：https://pan.baidu.com/s/1Zg2zt65BZQi3DycBhGHOAw
提取码：a6jd
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