基于PIC18F16Q40使用PID实现水温调节

1万 · 2023-5-23 23:06

#include <xc.h>



// 定义PID参数

double kp = 0.5;    // 比例系数

double ki = 0.2;    // 积分系数

double kd = 0.1;    // 微分系数



// 定义PID变量

double setpoint = 40.0;     // 目标温度设定值

double integral = 0.0;      // 积分项

double last_error = 0.0;    // 上一次误差值



// 定义PWM相关变量

unsigned int duty_cycle = 0;    // PWM占空比

unsigned int pwm_period = 1000; // PWM周期



// ADC初始化

void ADC_Init() {

    ADCON0 = 0b00000001;    // 设置ADC转换通道和使能ADC模块

    ADCON1 = 0b00001110;    // 设置ADC输入和参考电压

    ADCON2 = 0b10111110;    // 设置ADC时钟和转换时钟周期

    ADRESH = 0;             // 清零高字节寄存器

    ADRESL = 0;             // 清零低字节寄存器

    ADCON0bits.GO = 1;      // 启动ADC转换

}



// PWM初始化

void PWM_Init() {

    CCP1CON = 0b00001100;   // 选择PWM模式，无输出反转

    CCPR1L = 0;             // 设置初始PWM占空比为0

    PR2 = pwm_period;       // 设置PWM周期

    T2CON = 0b00000100;     // 启动定时器2，选择预分频器为1

}



// PID控制函数

void PID_Control() {

    // 读取温度值

    ADCON0bits.GO = 1;              // 启动ADC转换

    while (ADCON0bits.GO);          // 等待ADC转换完成

    unsigned int temp = ADRESH;     // 读取高字节寄存器值

    temp = (temp << 8) + ADRESL;    // 读取完整的ADC值



    // 计算误差

    double error = setpoint - temp;



    // 计算PID输出

    double output = kp * error + ki * integral + kd * (error - last_error);



    // 更新PWM占空比

    duty_cycle = output;

}



// 更新PWM占空比

void Update_PWM_DutyCycle() {

    unsigned int temp_duty = (unsigned int)(duty_cycle * pwm_period);



    // 防止溢出

    if (temp_duty > pwm_period)

        temp_duty = pwm_period;



    // 更新PWM占空比

    CCPR1L = temp_duty >> 2;

    CCP1CONbits.DC1B = temp_duty & 0x03;

}



int main() {

    // 初始化ADC和PWM

    ADC_Init();

    PWM_Init();



    while (1) {

        // 执行PID控制

        PID_Control();



        // 更新PWM占空比

        Update_PWM_DutyCycle();

    }



   return 0;

}

1万 · 2023-5-23 23:06

在主函数中，我们不断循环执行PID控制和更新PWM占空比的操作。通过调用PID_Control函数，我们获取当前温度并计算PID输出。然后，通过调用Update_PWM_DutyCycle函数，将PID输出转换为PWM占空比，并更新PWM模块的输出。

请注意，这只是一个简化的示例代码，用于演示PID控制的基本原理和水温加热的应用。在实际应用中，你可能需要根据具体的硬件和需求进行适当的修改和优化，例如根据传感器特性进行温度转换，设置合适的PID参数，处理系统边界情况等。

另外，上述代码仅给出了PID控制的基本框架，并未涉及具体的初始化和配置细节。在实际使用时，你需要根据PIC18F16Q40的引脚分配、时钟设置和相关模块的配置等进行适当的初始化和配置。

希望以上代码能对你有所帮助，并引导你在PIC18F16Q40上实现PID控制来控制水温加热。

只看该作者 · 2023-9-18 20:31

需要实地调节P,I,D 参数