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基于MSP430G2553的直流電機調速測速裝置源程序

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本設計基于MSP430G2553單片機，主要用了PWM輸出和捕獲功能，控制算法是PID.
設置二級菜單，功能一：調速功能；通過按鍵加減占空比調速，通過返回按鍵退出此功能。
                       功能二：定速功能：通過按鍵設置目標轉速，確認按鍵按下后，啟動電機，自動調整到目標轉速，通過返回按鍵退出此功能。
（附件限制了大小，能上傳的也就只有程序了，有相關視頻去B站搜索：飛檐走壁王不羈，即可觀看相關視頻）


單片機源程序如下:
  1. #include <msp430G2553.h>
  2. #include "Lcd1602.h"

  4. unsigned int DUTY=1000;   //PWM占空比           (DUTY/10000)%

  6. #define uchar unsigned char
  7. #define uint  unsigned int

  9. uchar flag=0,disp_table[6],cap_table[10],n=0;
  10. volatile uint fre_num=0;
  11. long sum=0;
  12. uint  Redge,frequence,key=4,count=0,speed=0,yes=0,fanhui=0;
  13. uint Period[10];
  14. volatile long AvgPeriod;
  15. unsigned char distr[3];

  17. //uint Real,Target;
  18. /*------------------PID參數初始化----------------------*/
  19. float kp=0.0457,ki=0.005,kd=0.1;  //PI控制參數設置
  20. float error=0,Last_error=0,Prev_error=0;
  21. float IncremDuty;

  23. /****************************增量式PI控制函數******************************/
  24. float Incremental_PID(float Real,float Target)
  25. {
  26.     error = Target - Real;
  27.     IncremDuty = kp*(2.45*error - 3.5*Last_error + 1.25*Prev_error) ;
  28.     Prev_error = Last_error;
  29.     Last_error = error;

  31.     return IncremDuty;
  32. }

  34. /****************************************字符類型轉換函數***********************************************/
  35. char int_to_char(char x)
  36. {
  37.     distr[0] = (x/10) + 0x30;
  38.     distr[1] = x%10 + 0x30;
  39.     distr[2] = '\0';
  40. }

  42. /*---------------------數字轉換成字符------------------------------------------------*/
  43. void num_to_char(uint k)
  44. {
  45.     uchar i=0;

  47. //    disp_table[0] = k/10000 + 0x30;      //'0'的ASCII碼0x30
  48.     disp_table[0] = k%10000/1000 + 0x30;
  49.     disp_table[1] = k%1000/100 + 0x30;
  50.     disp_table[2] = k%100/10 + 0x30;
  51.     disp_table[3] = k%10 + 0x30;
  52.     disp_table[4] = 0x20;
  53.     disp_table[5] = '\0';

  55.     for(i=0;i<4;i++)  //去掉無效的前導'0'字符
  56.     {
  57.         if(disp_table[i]==0x30)
  58.             disp_table[i] = 0x20; //0x20是空格的ASCII碼
  59.         else
  60.             break;
  61.     }
  62. }

  64. void long_to_char(long k)
  65. {
  66.     uchar j=0;

  68.     cap_table[0] = k/100000000 + 0x30;      //'0'的ASCII碼0x30
  69.     cap_table[1] = k%100000000/10000000 + 0x30;
  70.     cap_table[2] = k%10000000/1000000 + 0x30;
  71.     cap_table[3] = k%1000000/100000 + 0x30;
  72.     cap_table[4] = k%100000/10000 + 0x30;
  73.     cap_table[5] = k%10000/1000 + 0x30;
  74.     cap_table[6] = k%1000/100 + 0x30;
  75.     cap_table[7] = k%100/10 + 0x30;
  76.     cap_table[8] = k%10 + 0x30;
  77.     cap_table[9] = '\0';

  79.     for(j=0;j<8;j++)  //去掉無效的前導'0'字符
  80.     {
  81.         if(cap_table[j]==0x30)
  82.             cap_table[j] = 0x20; //0x20是空格的ASCII碼
  83.         else
  84.             break;
  85.     }
  86. }

  88. /*****************************************系統時鐘源設置******************************************************/

  90. void OSC_CLK_Init(void)
  91. {
  92.    if (CALBC1_8MHZ == 0xFF || CALDCO_8MHZ == 0xFF)
  93.    {while(1);}                      // If calibration constants erased, trap CPU!!
  94.     BCSCTL1 = CALBC1_8MHZ;          // Set range
  95.     DCOCTL = CALDCO_8MHZ;           // Set DCO step + modulation

  97.     IFG1 &= ~OFIFG;                 // Clear OSCFault flag
  98.     BCSCTL2 |= SELM_1 + DIVS_3 ;    // Set MCLK=8MHz, SMCLK/
  99. }

  101. /****************************************PWM設置函數(比較模塊)**************************************************/

  103. void PWM()
  104. {
  105.     TA1CTL=TASSEL_2+MC_1+TACLR;     //（定時器A1控制寄存器 ）SMCLK 1MHZ+不分頻+增計數+清零
  106.     TA1CCTL2=OUTMOD_7;              //(定時器A1捕獲控制寄存器2)高電平 PWM
  107.     TA1CCR0=10000-1;                //周期10000us==10ms    100HZ
  108.     TA1CCR2=DUTY;                   //高電平時間
  109. }

  111. /********************************************捕獲模塊寄存器設置*******************************************************/
  112. //P1.2端口設置為捕獲功能，用于測量信號頻率 ,當捕獲頻率f=1MHz時
  113. //能捕獲到最大信號周期為65.536ms,頻率為15.26Hz（最低信號頻率）
  114. void Timer_A0_1_CAP()
  115. {
  116.      TACTL   = TASSEL_2 + MC_2 + ID_3 + TACLR;  //SMCLK=1MHz/8=0.125MHz,連續計數模式,清TAR
  117.      TACCTL1 = CAP + CCIS_0 + SCS + CM_1 + CCIE;//CCISxA,開捕獲，上升沿捕獲，使能,同步捕獲
  118. }

  120. /*******************************************GPIO設置*****************************************************/

  122. void IO_RE()
  123. {
  124.     P2DIR |=BIT4;    //pwm輸出   P2.4
  125.     P2SEL |=BIT4;    //

  127.     P1DIR&=~BIT2;    //轉速捕獲    P1.2
  128.     P1SEL|=BIT2;     //

  130.     //查詢方式
  131.     P1DIR&=~(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4);   //四個用戶按鍵    0加速   1減速   3加50   4減50
  132.     P1OUT|=BIT0+BIT1+BIT3+BIT4;      //輸出高電平
  133.     P1REN|=BIT0+BIT1+BIT3+BIT4;      //上拉(硬件有上拉)

  135.     P1DIR|=BIT7;                     //P1.7   LED指示燈   用于調試
  136. }

  138. /**************************************按鍵消抖延時函數*******************************************************/

  140. void delay_Nms(unsigned int n)
  141. {
  142.     unsigned int i;
  143.     unsigned int j;
  144.     for(i = n;i > 0;i--)
  145.         for(j = 100;j > 0;j--)
  146.             _NOP();
  147. }

  149. /****************************************主函數***************************************************/
  150. void main(void)
  151. {
  152.     WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;  //
  153.     OSC_CLK_Init();            //SMCLK  1M
  154.     Timer_A0_1_CAP();          //定時器A
  155.     lcdinit();
  156.     IO_RE();
  157.     _EINT();                   //開總中斷

  159. while(1)
  160. {
  161. /**************************************一級菜單************************************************/

  163.     if(key==4)                        //主界面
  164.     {
  165.       disp_str(1,0,"   A: MODE 1   ");
  166.       disp_str(2,0,"   B: MODE 2   ");
  167.       DUTY=1000;
  168.       PWM();
  169.     }
  170.          //功能選項一
  171.           if(!(P1IN&BIT0))
  172.                  {
  173.                    delay_Nms(10);
  174.                      if(!(P1IN&BIT0))
  175.                        {
  176.                           while(!(P1IN&BIT0));
  177.                              {
  178.                               key=1;
  179.                              }
  180.                        }
  181.                  }
  182.          //功能選項二
  183.           if(!(P1IN&BIT1))
  184.                   {
  185.                     delay_Nms(10);
  186.                       if(!(P1IN&BIT1))
  187.                         {
  188.                           while(!(P1IN&BIT1));
  189.                              {
  190.                               key=2;
  191.                              }
  192.                         }
  193.                   }
  194. /*******************************************對應功能***************************************************/
  195. switch(key)
  196. {
  197. /********************************************功能一***************************************************/
  198.     case 1:
  199.         while(1)
  200.         {
  201.         if(count==0)                    //清除主界面
  202.         {
  203.             count=1;
  204.             lcd_clr();
  205.         }


  208.                             /********************功能一主頁面***********************/
  209.                                   disp_str(1,0,"DUTY=");
  210.                                   int_to_char(DUTY/100);   //占空比數值顯示
  211.                                   disp_str(1,6,"   ");
  212.                                   disp_str(1,9,distr);
  213.                                   disp_str(1,11,"%   ");
  214.                                   disp_str(2,0,"n=");      //轉速
  215.                                   disp_str(2,6,"r/min ");

  217.                             /*****************計算顯示頻率(轉速)*********************/
  218.                                       if(flag==1)
  219.                                       {
  220.                                           frequence = (uint)(125000/AvgPeriod)*30;     //計算信號轉速
  221.                                           num_to_char(frequence);
  222.                                           disp_str(2,2,disp_table);
  223.                                           flag = 0;
  224.                                       }

  226. /*********************************************加速按鍵1************************************************/
  227.         if(!(P1IN&BIT0)&&key==1)
  228.            {
  229.              delay_Nms(10);
  230.                if(!(P1IN&BIT0)&&key==1)
  231.                  {
  232.                     disp_str(1,5,"+1%");
  233.                     while(!(P1IN&BIT0)&&key==1);
  234.                        {
  235.                             P1OUT^=BIT7;
  236.                             DUTY+=100;
  237.                                if(DUTY>9000)
  238.                                   {
  239.                                       DUTY=9000;
  240.                                   }
  241.                             PWM();
  242.                             disp_str(1,5,"   ");

  244.                        }
  245.                   }
  246.             }
  247. /*********************************************減速按鍵2**************************************************/
  248.         if(!(P1IN&BIT1)&&key==1)
  249.            {
  250.              delay_Nms(10);
  251.                if(!(P1IN&BIT1)&&key==1)
  252.                  {
  253.                     disp_str(1,5,"-1%");
  254.                     while(!(P1IN&BIT1)&&key==1);
  255.                        {
  256.                             P1OUT^=BIT7;
  257.                             DUTY-=100;
  258.                                if(DUTY<1000)
  259.                                   {
  260.                                       DUTY=1000;
  261.                                   }
  262.                             PWM();
  263.                             disp_str(1,5,"   ");
  264.                        }
  265.                   }
  266.             }

  268. /*********************************************返回按鍵4*********************************************/
  269.         if(!(P1IN&BIT4))
  270.                     {
  271.                       delay_Nms(10);
  272.                         if(!(P1IN&BIT4))
  273.                           {
  274.                              while(!(P1IN&BIT4));
  275.                                 {
  276.                                   key=4;
  277.                                   break;
  278.                                 }
  279.                           }
  280.                     }
  281.         }
  282.         ;
  283.      break;


  286. /********************************************功能二******************************************/
  287.     case 2:
  288.         while(1)
  289.         {
  290.         if(count==0)                    //清除主界面
  291.         {
  292.             count=1;
  293.             lcd_clr();
  294.         }
  295.         DUTY=0;
  296.         PWM();
  297.         disp_str(1,1,"Input:");
  298.         disp_str(2,1,"speed:");
  299.         /*****************計算顯示頻率(轉速)*********************/
  300.           if(flag==1)
  301.           {
  302.               frequence = (uint)(125000/AvgPeriod)*30;     //計算信號轉速
  303.               num_to_char(frequence);
  304.               disp_str(2,7,disp_table);
  305.               flag = 0;
  306.           }

  308.           /*******************************************加按鍵1***********************************************/
  309.                   if(!(P1IN&BIT0)&&key==2)
  310.                      {
  311.                        delay_Nms(10);
  312.                          if(!(P1IN&BIT0)&&key==2)
  313.                            {
  314.                               while(!(P1IN&BIT0)&&key==2);
  315.                                  {
  316.                                       speed+=60;
  317.                                       if(speed>2400)  speed = 2400;
  318.                                  }
  319.                             }
  320.                       }
  321.           /*******************************************減按鍵2***********************************************/
  322.                           if(!(P1IN&BIT1)&&key==2)
  323.                              {
  324.                                delay_Nms(10);
  325.                                  if(!(P1IN&BIT1)&&key==2)
  326.                                    {
  327.                                       while(!(P1IN&BIT1)&&key==2);
  328.                                          {
  329.                                               speed-=60;
  330.                                               if(speed<900)   speed = 900;
  331.                                          }
  332.                                     }
  333.                               }

  335.                           num_to_char(speed);
  336.                           disp_str(1,7,disp_table);
  337.          /*********************************************確認按鍵3*********************************************/
  338.                           if(!(P1IN&BIT3)&&key==2)
  339.                              {
  340.                                delay_Nms(10);
  341.                                  if(!(P1IN&BIT3)&&key==2)
  342.                                    {
  343.                                       while(!(P1IN&BIT3)&&key==2);
  344.                                          {
  345.                                            yes=3;
  346.                                          }
  347.                                     }
  348.                               }
  349.                             if(yes==3)
  350.                             {
  351.                                 DUTY=900;
  352.                                 PWM();
  353.                                 while(fanhui==0) //如果沒有按返回按鍵
  354.                                   {
  355.                                      delay_Nms(150);
  356.                                      if(flag==1) //檢測當前風扇轉速并顯示
  357.                                        {
  358.                                          frequence = (uint)(125000/AvgPeriod)*30; //計算信號轉速
  359.                                          num_to_char(frequence);
  360.                                          disp_str(2,7,disp_table);   //顯示當前轉速
  361.                                          flag = 0;
  362.                                        }
  363.                                        //根據設定轉速進行PID調節
  364.                                      if(fabs(frequence-speed)>20)
  365.                                        {
  366.                                          DUTY = DUTY + (int)Incremental_PID(frequence,speed);
  367.                                          TA1CCR2 = DUTY;
  368.                                        }
  369.                                      if(!(P1IN&BIT4))
  370.                                        {
  371.                                         delay_Nms(10);
  372.                                           if(!(P1IN&BIT4))
  373.                                              {
  374.                                                while(!(P1IN&BIT4));
  375.                                                    {
  376.                                                      fanhui=1;
  377.                                                      break;
  378.                                                    }
  379.                                              }
  380.                                        }
  381.                                   }

  383.                                 if(!(P1IN&BIT4))
  384.                                    {
  385.                                      delay_Nms(10);
  386.                                        if(!(P1IN&BIT4))
  387.                                          {
  388.                                             while(!(P1IN&BIT4));
  389.                                                {
  390.                                                  fanhui=0;speed=0;DUTY=0;yes=0;
  391.                                                  key=4;
  392.                                                  break;
  393.                                                }
  394.                                           }
  395.                                    }


  398.                            }
  399.          /*********************************************返回按鍵4*********************************************/
  400.       }
  401.      break;

  403. }

  405. }
  406. }





  412. /******************************************************************
  413. * TA0.1  P1.2捕獲中斷
  414. * 捕獲測頻原理：分別記錄第1次和第2次捕獲到上升沿的時刻Redge1、Redge2，
  415. * 則信號周期為：Period = Redge2 - Redge1
  416. *******************************************************************/
  417. #pragma vector = TIMER0_A1_VECTOR
  418. __interrupt void TIMER0_A1_ISR(void)
  419. {
  420.        switch(TAIV)
  421.        {
  422.            case  0x02:                   //Vector 2:TACCR1 CCIFG
  423.                  if(fre_num == 0)        // 捕獲上升沿信號
  424.                  {
  425.                      Redge = TACCR1;
  426.                      fre_num++;
  427.                  }
  428.                  else
  429.                  {
  430.                      _DINT();
  431.                      if(TACCR1 > Redge)  //第二次捕獲上升沿
  432.                          Period[n] = TACCR1 - Redge;  //計算周期
  433.                      else
  434.                          Period[n] = 65536 + TACCR1 - Redge;

  436.                      Redge = TACCR1; //保存上次捕獲值

  438.                      sum += (long)Period[n];
  439.                      n++;
  440.                      if(n==10)
  441.                      {flag=1;AvgPeriod = sum/10;n=0;sum=0;} //取10次捕獲值的平均
  442.                      _EINT();
  443.                  }
  444.                  break;
  445.            case 0x0A:
  446.                     //溢出次數計數
  447.                break;

  449.            default: break;
  450.      }
  451. }
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沙發
ID:625113 發表于 2019-12-26 08:39 來自手機 | 只看該作者
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