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/**
布滿星星的天空 CZS 編寫
*/
#include <STC15.h>
#include <intrins.h>
#include <math.h>
sbit t12 = P3 ^ 7; //T12控制
sbit encoderb = P1 ^ 0; //編碼器的b腳
sbit encodera = P1 ^ 1; //編碼器的a腳
sbit encoderd = P1 ^ 2; //編碼器的按鍵d腳
sbit DIO = P3 ^ 3; // TM1650 數(shù)碼管驅(qū)動的sda引腳
sbit CLK = P3 ^ 2; // TM1650 數(shù)碼管驅(qū)動的scl引腳
sbit DO = P5 ^ 5; //DS18B20數(shù)據(jù)腳
unsigned long VREF = 2390; // 用萬用表測量基準(zhǔn)電壓的真實(shí)值，單位mv
bit lastb = 0;
bit lasta = 0;
unsigned short push_last_time = 0; //記錄按下編碼器按鈕的時(shí)間，短按和長按
unsigned long t12_voltage; // 計(jì)算t12熱電偶電壓
unsigned long system_voltage; // 計(jì)算單片機(jī)供電電壓
unsigned long input_voltage; // 計(jì)算整個(gè)板子的輸入電壓(12~24V)
// PID控制算法
#define KP 1.2f // 比例系數(shù)
#define KI 0.2f // 積分系數(shù)
#define KD 0.1f // 微分系數(shù)
#define MAX_UK 400.0f // 系統(tǒng)允許輸出的最大控制量，這里表現(xiàn)為加熱數(shù)，400個(gè)0.5ms加熱周期，最長連續(xù)加熱時(shí)間為200ms
int ek = 0, ek_1 = 0, ek_2 = 0; // 記錄連續(xù)三次的偏差值（設(shè)定值-實(shí)際測量值）
float uk_1 = 0.0f, uk = 0.0f; // 記錄當(dāng)前計(jì)算的PID調(diào)整值和上次計(jì)算的PID調(diào)整值
long integralSum = 0; // 位置式PID算法的累計(jì)積分項(xiàng)
// 定義一個(gè)數(shù)碼管段碼表，0~F
unsigned char CODE[] = {0x3F, 0x06, 0x5B, 0x4F, 0x66, 0x6D, 0x7D, 0x07, 0x7F, 0x6F, 0x77, 0X7C, 0X39, 0X5E, 0X79, 0X71};
unsigned int t12SetTemperature = 10; // 記錄當(dāng)前設(shè)定的溫度
unsigned int t12ActualTemperature = 0; // 保存T12當(dāng)前的實(shí)際溫度
bit isChangeTemperature = 0; // 標(biāo)記是否更改過設(shè)定溫度
unsigned int setTempShowTime = 0; // 記錄顯示設(shè)置溫度的時(shí)長
unsigned int need_heat_time = 0; // 需要加熱的時(shí)長
unsigned int heat_time_count = 0; //當(dāng)前已經(jīng)加熱的時(shí)長
unsigned int actualTempShowTime = 250; //設(shè)定當(dāng)前溫度的顯示時(shí)長，避免采集溫度過快造成數(shù)碼管亂跳
/*延時(shí)函數(shù)，使用STC-ISP自動生成的，比較準(zhǔn)確*/
void Delay_ms(unsigned int k) //@12.000MHz
{
unsigned char i, j;
for (; k > 0; k--)
{
i = 12;
j = 169;
do
{
while (--j)
;
} while (--i);
}
}
void Delay_us(unsigned int i)
{
for (; i > 0; i--)
{
_nop_();
_nop_();
_nop_();
_nop_();
}
}
// 初始化各個(gè)IO口
void initIO()
{
// 配置各個(gè)端口的輸入模式，M1M0：00普通，01推挽，10高阻輸入，11開漏
/*
以下列出需要配置的端口，其他端口保持默認(rèn)即可
t12 = P3^7; //T12控制推挽輸出模式
ADC3：系統(tǒng)輸入電壓檢測 P1^3 輸入模式
ADC4：T12熱電偶電壓檢測 P1^4 輸入模式
ADC5：2.5V參考電壓輸入 P1^5 輸入模式
*/
//P1M0 |= 0x00; //0000 0000
P1M1 |= 0x38; //0011 1000
P3M0 = 0x80; //1000 0000
P3M1 = 0x00; //0000 0000
}
/*初始化ADC*/
void initADC(void)
{
/*
開啟相應(yīng)ADC口的模擬輸入功能（相應(yīng)位置1）
ADC3：系統(tǒng)輸入電壓檢測 P1^3
ADC4：T12熱電偶電壓檢測 P1^4
ADC5：2.5V參考電壓輸入 P1^5
*/
P1ASF = 0x38; //0011 1000
ADC_RES = 0; // 清楚結(jié)果寄存器
ADC_RESL = 0;
/*
ADC控制寄存器
ADC_POWER | SPEED1 | SPEED0 | ADC_FLAG | ADC_START | CHS2 | CHS1 | CHS0
*/
// 這里初始化的時(shí)候，可以先打開電源和設(shè)置轉(zhuǎn)換速度
ADC_CONTR = 0x80; // 1000 0000
Delay_ms(5); // 上電之后延時(shí)等待一段時(shí)間
}
// 關(guān)閉ADC電源，在進(jìn)入空閑（休眠）模式的時(shí)候啟用，降低功耗
void closeADC(void)
{
/*
ADC控制寄存器
ADC_POWER | SPEED1 | SPEED0 | ADC_FLAG | ADC_START | CHS2 | CHS1 | CHS0
*/
ADC_CONTR = 0x00;
}
// 直接插入排序
void insertionSort(unsigned int A[], unsigned int n)
{
unsigned int i, j;
for (i = 1; i < n; i++)
{
for (j = i; j > 0; j--)
{
if (A[j] < A[j - 1])
{
// 不使用第三變量交換兩個(gè)數(shù)，使用異或運(yùn)算速度快
A[j - 1] ^= A[j];
A[j] ^= A[j - 1];
A[j - 1] ^= A[j];
}
}
}
}
#define ADC_FLAG 0x10 // ADC轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志
#define ADC_START 0x08 // ADC開始置位
// 獲取某個(gè)ADC通道的轉(zhuǎn)換值
// 為了提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，每次測量，測5次，并且去掉一個(gè)最高值，一個(gè)最低值，最后取中間3個(gè)的均值返回
unsigned int getADCResult(unsigned int channel)
{
unsigned int res[5], i, result = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
/*
ADC控制寄存器
ADC_POWER | SPEED1 | SPEED0 | ADC_FLAG | ADC_START | CHS2 | CHS1 | CHS0
*/
ADC_CONTR = (0x80 | channel | ADC_START); // 選擇需要讀取的通道，并開啟轉(zhuǎn)換
Delay_us(1);
while (!(ADC_CONTR & ADC_FLAG))
; //等待ADC轉(zhuǎn)換完成
res[i] = ((ADC_RES << 2) | (ADC_RESL & 0x03)); // 計(jì)算轉(zhuǎn)換出來的原始結(jié)果
ADC_RES = 0x00;
ADC_RESL = 0x00; // 清零結(jié)果寄存器
}
// 對結(jié)果進(jìn)行排序
insertionSort(res, 5);
// 去掉一個(gè)最高值，去掉一個(gè)最低值，剩余三個(gè)求平均值
result = (res[1] + res[2] + res[3]) / 3;
return result;
}
/*以下是計(jì)算各種電壓的函數(shù)，返回結(jié)果的單位都是mv*/
// 計(jì)算公式(mv) output_voltage = (VREF萬用表測的TL431基準(zhǔn)電壓值(mv) * 待測通道的ADC值 / TL431基準(zhǔn)通道ADC值)
// 計(jì)算獲取T12的電壓
void getT12Voltage(void)
{
t12_voltage = (VREF * getADCResult(4) / getADCResult(5)); //計(jì)算t12電壓,單位mV
}
// 計(jì)算獲取單片機(jī)的電源電壓
void getSystemVoltage(void)
{
system_voltage = (VREF * 1024 / getADCResult(5)); //計(jì)算單片機(jī)的電源電壓,單位mV;
}
// 計(jì)算獲取輸入電源電壓
void getInputVoltage(void)
{
input_voltage = (VREF * getADCResult(3) / getADCResult(5) * 11); // 計(jì)算下分壓電阻點(diǎn)的電壓，并乘分壓比，獲得實(shí)際的輸入電壓
}
/* 計(jì)算T12熱電偶溫度 */
void getT12Temperature(void)
{
float x = 0.0f;
t12 = 0; //測溫的時(shí)候，關(guān)閉電烙鐵
Delay_us(10); // 等待一段時(shí)間，等電容放完電后再測量溫度比較準(zhǔn)確
getT12Voltage(); // 更新T12熱電偶電壓
//T12實(shí)際溫度 = (ADC電壓(mV)-失調(diào)電壓(mV))/運(yùn)放增益*熱電偶分度值(℃/mV)+室溫(℃)
//t12Temp = 1.0f*getT12Voltage() / 231.0f * 54.0f + 23.0f;
// 插值函數(shù)計(jì)算T12溫度，上面的算得不夠準(zhǔn)確，自己測量了t12溫度與熱電偶電動勢的關(guān)系，用matlab擬合出來的公式
x = 1.0f * t12_voltage / 231.0f;
x = -0.9f * x * x + 48.0f * x + 22.0f;
t12ActualTemperature = (unsigned int)x;
}
/*
// 增量式PID控制算法，該算法用在溫度控制效果不佳，調(diào)參調(diào)了比較久，不是很理想
// 輸入設(shè)定溫度和當(dāng)前溫度
// 返回當(dāng)前應(yīng)該加熱的時(shí)長
void incrementalPID(unsigned int setTemperature, unsigned int actualTemperature)
{
float delta_uk = 0.0f; // 用于計(jì)算PID增量值
uk_1 = uk; // 記錄上次計(jì)算的PID調(diào)整值
ek_2 = ek_1; // 記錄上上次計(jì)算的偏差值
ek_1 = ek; // 記錄上次計(jì)算的偏差值
ek = setTemperature - actualTemperature; // 計(jì)算當(dāng)前偏差值
if (ek < 0)
{
// 如果實(shí)際溫度比設(shè)定溫度還要高，那么不執(zhí)行加熱
need_heat_time = 0;
return;
}
if (abs(ek) > 100)
{
// 如果溫差大于100℃，則執(zhí)行系統(tǒng)的動態(tài)加速，不管比例項(xiàng)為正還是為負(fù)，都取正數(shù)
delta_uk = KP * abs(ek - ek_1) + KI * ek + KD * (ek - 2 * ek_1 + ek_2); // 計(jì)算PID增量值
}
else
{
// 當(dāng)快要接近目標(biāo)溫度的時(shí)候，執(zhí)行正常的調(diào)節(jié)
delta_uk = KP * (ek - ek_1) + KI * ek + KD * (ek - 2 * ek_1 + ek_2); // 計(jì)算PID增量值
}
uk = uk_1 + delta_uk; // 計(jì)算當(dāng)前應(yīng)該輸出的PWM值
// 判斷是否超出了系統(tǒng)控制量的邊界范圍，如果超出，則賦值為邊界
if (uk < 1e-9)
{
uk = 0.0f;
}
if (uk > MAX_UK)
{
uk = MAX_UK;
}
need_heat_time = (unsigned int)uk;
}
*/
// 位置式PID控制算法，這個(gè)控制算法運(yùn)行起來比較理想
void positionalPID(unsigned int setTemperature, unsigned int actualTemperature)
{
ek_1 = ek; // 記錄上次計(jì)算的偏差值
ek = setTemperature - actualTemperature; // 計(jì)算當(dāng)前偏差值
if (ek < 0)
{
// 如果實(shí)際溫度比設(shè)定溫度還要高，那么不執(zhí)行加熱
need_heat_time = 0;
return;
}
// 當(dāng)偏差較大時(shí)，取消積分作用
if (abs(ek) > 100)
{
integralSum = 0;
}
else
{
// 否則，根據(jù)情況進(jìn)行累計(jì)積分
if (integralSum > 100) //積分超過上限時(shí)，只累計(jì)負(fù)的積分量
{
if (ek < 0)
{
integralSum += ek;
}
}
else if (integralSum < -10) //積分超過下限時(shí)，只累計(jì)正的積分量
{
if (ek > 0)
{
integralSum += ek;
}
}
else
{
integralSum += ek;
}
}
uk = KP * ek + KI * integralSum + KD * (ek - ek_1); // 計(jì)算當(dāng)前應(yīng)該輸出的控制量值
// 判斷是否超出了系統(tǒng)控制量的邊界范圍，如果超出，則賦值為邊界
if (uk < 1e-9)
{
uk = 0.0f;
}
if (uk > MAX_UK)
{
uk = MAX_UK;
}
need_heat_time = (unsigned int)uk; // 更新當(dāng)前需要加熱的時(shí)間數(shù)
}
/********************************以下是TM1650數(shù)碼管顯示相關(guān)的函數(shù)****************************************************/
void Start1650(void)
{ //開始信號
CLK = 1;
DIO = 1;
Delay_us(5);
DIO = 0;
Delay_us(5);
DIO = 0;
}
void Ask1650(void)
{ //ACK信號
unsigned char timeout = 1;
CLK = 1;
Delay_us(5);
CLK = 0;
while ((DIO) && (timeout <= 100))
{
timeout++;
}
Delay_us(5);
CLK = 0;
}
void Stop1650(void)
{ //停止信號
CLK = 1;
DIO = 0;
Delay_us(5);
DIO = 1;
Delay_us(5);
}
void WrByte1650(unsigned char oneByte)
{ //寫一個(gè)字節(jié)，高位在前，低位在后
unsigned char i;
CLK = 0;
Delay_us(1);
for (i = 0; i < 8; i++)
{
oneByte = oneByte << 1;
DIO = CY;
CLK = 0;
Delay_us(5);
CLK = 1;
Delay_us(5);
CLK = 0;
}
}
/*
unsigned char Scan_Key(void)
{ // 按鍵掃描
unsigned char i;
unsigned char rekey;
Start1650();
WrByte1650(0x49); //讀按鍵命令
Ask1650();
//DIO = 1;
for (i = 0; i < 8; i++)
{
CLK = 1;
rekey = rekey << 1;
if (DIO)
{
rekey++;
}
Delay_us(5);
CLK = 0;
}
Ask1650();
Stop1650();
return (rekey);
}
*/
void Set1650(unsigned char add, unsigned char dat)
{ //數(shù)碼管顯示
//寫顯存必須從高地址開始寫
Start1650();
WrByte1650(add); //第一個(gè)顯存地址
Ask1650();
WrByte1650(dat);
Ask1650();
Stop1650();
}
// 初始化1650，傳入亮度參數(shù)，范圍0~7
void init1650(unsigned char light)
{
Set1650(0x48, ((light << 4) | 0x01));
}
// 數(shù)碼管顯示函數(shù)
void display(signed int num)
{
// 計(jì)算這個(gè)數(shù)字對應(yīng)的千百十個(gè)位的數(shù)字
unsigned int tmpnum, qian, bai, shi, ge;
if (num < 0)
num = -num;
tmpnum = num;
qian = tmpnum / 1000;
tmpnum %= 1000;
bai = tmpnum / 100;
tmpnum %= 100;
shi = tmpnum / 10;
ge = tmpnum % 10;
Set1650(0x68, CODE[qian]);
Set1650(0x6A, CODE[bai]);
Set1650(0x6C, CODE[shi]);
Set1650(0x6E, CODE[ge]);
}
/************************************************************************************************
函數(shù)名稱：Encoder
函數(shù)功能：編碼器旋轉(zhuǎn)的掃描及處理
入口參數(shù)：無
出口參數(shù)：char型 0-無旋轉(zhuǎn) 'R'-正轉(zhuǎn)(向右轉(zhuǎn)) 'L'-反轉(zhuǎn)(向左轉(zhuǎn))
************************************************************************************************/
unsigned char Encoder(void)
{
static bit Enc0 = 0;
static unsigned char EncOld, EncX = 0;
unsigned char EncNow;
encodera = 1; //PINA置高電平
encoderb = 1; //PINB置高電平
if (Enc0 == 0)
{
EncOld = (encodera ? 0x02 : 0x00) + (encoderb ? 0x01 : 0x00);
Enc0 = 1; //記住初次調(diào)用時(shí)編碼器的狀態(tài)
}
EncNow = (encodera ? 0x02 : 0x00) + (encoderb ? 0x01 : 0x00); //根據(jù)兩個(gè)IO當(dāng)前狀態(tài)組合成16進(jìn)制的0x00|0x01|0x02|0x03
if (EncNow == EncOld)
return (0); //如果新數(shù)據(jù)和原來的數(shù)據(jù)一樣(沒有轉(zhuǎn)動)就直接返回0
if (EncOld == 0x00 && EncNow == 0x02 || EncOld == 0x03 && EncNow == 0x01)
EncX = EncNow; //00-10|11-01
if (EncOld == 0x00 && EncX == 0x02 && EncNow == 0x03 || EncOld == 0x03 && EncX == 0x01 && EncNow == 0x00) //00-10-11|11-01-00右轉(zhuǎn)
{
EncOld = EncNow, EncX = 0;
return ('R'); //兩定位一脈沖
}
if (EncOld == 0x00 && EncNow == 0x01 || EncOld == 0x03 && EncNow == 0x02)
EncX = EncNow; //00-01|11-10
if (EncOld == 0x00 && EncX == 0x01 && EncNow == 0x03 || EncOld == 0x03 && EncX == 0x02 && EncNow == 0x00) //00-01-11|11-10-00左轉(zhuǎn)
{
EncOld = EncNow;
EncX = 0;
return ('L'); //兩定位一脈沖
}
return (0); //沒有正確解碼返回0
}
// 編碼器函數(shù)，用于設(shè)置t12的設(shè)定溫度
void bianmaqi()
{
unsigned char enc;
enc = Encoder(); //掃描編碼器,取得返回值
if (enc == 'R')
{
t12SetTemperature += 5;
if (t12SetTemperature > 500)
t12SetTemperature = 500;
isChangeTemperature = 1;
}
else if (enc == 'L')
{
t12SetTemperature -= 5;
if (t12SetTemperature < 10)
t12SetTemperature = 10;
isChangeTemperature = 1;
}
while (!encoderd)
{
push_last_time++;
Delay_ms(100);
}
if (push_last_time > 0 && push_last_time < 8)
{
push_last_time = 0;
Delay_ms(80); // 等待延時(shí)一段時(shí)間，看看有沒有第二次按下
while (!encoderd)
{
push_last_time++;
Delay_ms(100);
}
if (push_last_time > 0 && push_last_time < 8)
{
// 雙擊了編碼器按鈕，關(guān)閉電烙鐵輸出
t12SetTemperature = 10;
t12 = 0;
isChangeTemperature = 1;
}
else
{
// 短按一次編碼器按鈕，設(shè)定為300℃輸出
t12SetTemperature = 300;
isChangeTemperature = 1;
}
}
else if (push_last_time >= 8)
{
// 長按編碼器按鈕，設(shè)定為250℃輸出
t12SetTemperature = 250;
isChangeTemperature = 1;
}
if (isChangeTemperature)
{
// 如果有改變設(shè)置溫度，那么就要顯示新的設(shè)置溫度
setTempShowTime = 600;
}
push_last_time = 0;
}
// 該定時(shí)器初始化函數(shù)部分使用STC-ISP下載軟件生成，加入開啟中斷的寄存器賦值
void Timer0Init(void) //500微秒 0.5ms @12.000MHz
{
AUXR |= 0x80; //定時(shí)器時(shí)鐘1T模式
TMOD &= 0xF0; //設(shè)置定時(shí)器模式
TL0 = 0x90; //設(shè)置定時(shí)初值
TH0 = 0xE8; //設(shè)置定時(shí)初值
TF0 = 0; //清除TF0標(biāo)志
ET0 = 1; //開啟定時(shí)器0中斷
TR0 = 1; //定時(shí)器0開始計(jì)時(shí)
EA = 1; // CPU總中斷允許控制位
}
//定時(shí)0中斷函數(shù)，每隔0.5ms執(zhí)行一次
void timer0(void) interrupt 1
{
bianmaqi(); // 調(diào)用編碼器函數(shù)，獲取編碼器當(dāng)前狀態(tài)（左旋，右旋，短按，長按）
if (heat_time_count < need_heat_time)
{
// 如果當(dāng)前還沒完成需要加熱的時(shí)長，就控制t12加熱
t12 = 1;
heat_time_count++;
}
else
{
// 已經(jīng)完成相應(yīng)的加熱時(shí)長，調(diào)用PID函數(shù)獲取下一個(gè)需要的加熱數(shù)
t12 = 0;
getT12Temperature(); // 獲取當(dāng)前T12的溫度
positionalPID(t12SetTemperature, t12ActualTemperature); // 更新當(dāng)前需要加熱的時(shí)間計(jì)數(shù)
heat_time_count = 0; //重新開始統(tǒng)計(jì)加熱時(shí)長
}
if (setTempShowTime > 0)
{
// 還沒顯示夠顯示設(shè)置溫度的時(shí)長，需要繼續(xù)顯示，這里用7開頭表示顯示設(shè)定溫度
display(t12SetTemperature + 7000);
setTempShowTime--;
// 已經(jīng)顯示了設(shè)置溫度了，那么要把這個(gè)更改過設(shè)置溫度的標(biāo)志開關(guān)關(guān)閉
isChangeTemperature = 0;
}
else
{
if (actualTempShowTime < 2)
{
display(t12ActualTemperature); // 顯示當(dāng)前的t12實(shí)際溫度
actualTempShowTime = 250;
}
actualTempShowTime--;
}
}
void main()
{
initIO(); // 初始化IO口
t12 = 0;
init1650(1); // 初始化TM1650顯示
initADC(); // 初始化ADC
getSystemVoltage(); //檢測單片機(jī)電源電壓
getInputVoltage(); //檢測輸入電壓
// 顯示輸入電壓，這里的7123和7456僅僅只是用于標(biāo)識顯示什么內(nèi)容，畢竟沒有OLED屏幕這么高大上可以顯示很多內(nèi)容
……………………
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