Sebastián Camilo Castaño
Controlador PID
Dependencies: Debounced Pulse1 QEI RTC-DS1307 TextLCD_1 mbed
Fork of
grafica_PID_android
by 
Nicolás Villegas Echavarría
Diff: main.cpp
- Revision:
- 5:f39e8f190857
- Parent:
- 4:82ac4b34c3d9
--- a/main.cpp Sat Jun 03 01:07:49 2017 +0000
+++ b/main.cpp Tue Jun 05 15:42:17 2018 +0000
@@ -1,255 +1,451 @@
/*
- * Código por: Laura Álvila
- * Daniela López
- * Nicolás Villegas
- */
-
+ESTE PROGRAMA SIMULA EL CONTROL DE UN HORNO DE REFLUJO CON UN PID, USANDO SALIDA ANALÓGICA
+O PWM (OPCION DISPONIBLE EN MENU). ADEMÁS SE ENVÍAN LOS DATOS POR BLUETOOTH A UNA APLICACIÓN
+EN ANDROID (DESARROLLADA EN APPINVENTOR) PARA SU VISUALIZACIÓN.
+ESTA TAREA FUE DESARROLLADA POR SEBASTIÁN CAMILO CASTAÑO VANEGAS Y CARLOS MAURICIO ALZATE TORRES
+PARA LA MATERIA DE PROCESADORES DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE MEDELLÍN SEMESTRE I DEL AÑO 2018
+*/
+
#include "mbed.h"
+#include "DebouncedIn.h"
+#include "TextLCD.h"
#include "QEI.h"
-#include "TextLCD.h"
+#include "Rtc_Ds1307.h"
+#include "string.h"
+#include "Pulse1.h"
Serial GSM(PTE0,PTE1); // Módulo Bluetooh
TextLCD lcd(PTB10, PTB11, PTE2, PTE3, PTE4, PTE5); // rs, e, d4-d7
-QEI encoder (PTA13, PTD5, NC, 10);
+Rtc_Ds1307 rtc(PTC9, PTC8); //Reloj
+QEI wheel (PTA13, PTD5, NC, 10);
Timer t;
AnalogIn y(PTC2); // Entrada análoga: Salida del sistema
AnalogOut u(PTE30); // Salida análoga: Señal de control
+PwmOut u2(PTE29); // Salida wn PWM: Señal de control
+DigitalOut rele(PTB8); // Activación de relé
-DigitalOut led1(LED1);
-DigitalOut led2(LED2);
-DigitalOut led3(LED3);
+DigitalOut red(LED1);
+DigitalOut green(LED2);
+DigitalOut blue(LED3);
-DigitalIn button3(PTC16); // Botón del encoder
-DigitalIn button4(PTC17); // Pulsador
+DebouncedIn button3(PTC16); // Botón del encoder -> cambiar opciones dentro de los menu
+DebouncedIn button4(PTC17); // Pulsador -> cambiar de menu
int C1=0x0F;
int C2=0x18;
int C3=0x1A;
int C4=0x0C;
-
+int conta=0;
+int m=0;
int cambio = 0, diferencia = 0;
float pid, o, ai, ad, ap, med, err, setpoint;
float err_v;
-int spnum = 0, kinum = 0, kpnum = 0 ,kdnum = 0, pos = 1;
+int spnum = 0, kinum = 15, kpnum = 50 ,kdnum = 3;
int j,k;
long t_pid = 0, t_btn = 0;
-int main() {
+int c = 0; //consigna
+int min = 0; //minutos
+int seg = 0; //segundos
+int T1 = 120,T2 = 180,T3 = 240; //tiempos consigna
+int Tmax = 500; //temperatura maxima
+int TI = 25; //temperatura ambiente (Fija)
+int pos = 0; // posicion inicializada en cero
+int state = 0; // estado inicializado en cero
+int selsalida=0; //Salida Análoga:0 PWM:1
+int salidaAn=0; int salidaPWM=0;
+int tiemp=0;
+
+// FUNCIONES ----------------------------------------------------------------------------------------------------
+
+// Funcion para consigna
+
+void cons(int m, int n){
- // Se asigna baudrate y se configura el puerto serie de la USART
+ tiemp= 60*m+ n; //el tiempo a segundos
+ if(tiemp <=T1){
+ c = ((Tmax-TI)*tiemp/T1)+TI; //Tramo 1: Rampa subida temperatura
+ }
+ else if(tiemp > T1 and tiemp <= T2){
+ c = Tmax;
+ }
+ else if(tiemp > T2 and tiemp <= T3){
+ c = ((TI - Tmax)*(tiemp-T2)/(T3-T2)) + Tmax;
+ }
+ else if(tiemp>T3){
+ c = TI;
+ }
+}
+
+//Funcion para presiones de botones
+void buttpress(){
+ //Presion boton de encoder
+ if (button3.falling())
+ {
+ pos++;
+ }
+ if (button4.falling())
+ {
+ state++;
+ pos=0;
+ conta=0;
+ selsalida=0;
+ rele=0;
+ lcd.cls();
+ lcd.writeCommand(C1);
+ }
+}
+
+// FUNCIÓN PRINCIPAL
+int main() {
+ red=1;
+ blue=1;
+ green=1;
+ rele=0;
+ Rtc_Ds1307::Time_rtc tm = {}; //Estructura para el reloj
+ rtc.getTime(tm); //lee el tiempo del DS1307
+ u2.period_ms(10);
+ // Se asigna baudrate y se configura el puerto serie de la USART
GSM.baud(9600);
GSM.format(8,Serial::None,1);
t.start();
-
- // Animación de bienvenida:
-
- for (int i = 3; i < 15; ++i) {
- lcd.cls();
- lcd.locate(0,0);
- lcd.printf("**Control PID**");
- wait_ms(1000/i);
-
- ++i;
- lcd.cls();
- lcd.locate(1,0);
- lcd.printf("**Control PID**");
- wait_ms(1000/i);
-
- ++i;
- lcd.cls();
- lcd.locate(1,1);
- lcd.printf("**Control PID**");
- wait_ms(1000/i);
-
- ++i;
- lcd.cls();
- lcd.locate(0,1);
- lcd.printf("**Control PID**");
- wait_ms(1000/i);
- }
-
-init:
-
+ lcd.cls();
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf(" Control PID ");
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf("Horno de reflujo");
+ wait_ms(3000);
lcd.cls();
lcd.writeCommand(C1);
-
- lcd.locate(8,0);
- lcd.printf("Ki=%d", kinum);
- lcd.locate(0,1);
- lcd.printf("Kd=%d", kdnum);
-
- lcd.locate(8,1);
- lcd.printf("**PID**");
-
- lcd.locate(0,0);
- lcd.printf("Kp=%d", kpnum);
-
- bool state = 1; // Esta variable determina si se están modificando las constantes del controlador o el Set-Point.
-
- while(true) {
-
- diferencia=(encoder.getPulses() - cambio)*3;
- cambio=encoder.getPulses();
-
- if (diferencia != 0 && state) {
- switch (pos) {
- case 1:
- kpnum += diferencia;
-
- if (kpnum >= 999)
- kpnum = 999;
- else if (kpnum < 0)
- kpnum = 0;
-
- lcd.locate(3,0);
- lcd.printf(" ");
- lcd.locate(3,0);
- lcd.printf("%d", kpnum);
- break;
- case 2:
- kinum += diferencia;
-
- if (kinum >= 999)
- kinum = 999;
- else if (kinum < 0)
- kinum = 0;
-
- lcd.locate(11,0);
- lcd.printf(" ");
- lcd.locate(11,0);
- lcd.printf("%d", kinum);
- break;
- case 3:
- kdnum += diferencia;
-
- if (kdnum >= 999)
- kdnum = 999;
- else if (kdnum < 0)
- kdnum = 0;
-
- lcd.locate(3,1);
- lcd.printf(" ");
- lcd.locate(3,1);
- lcd.printf("%d", kdnum);
- break;
- }
- }
-
- if (diferencia != 0 && !state) {
-
- spnum += diferencia;
-
- if (spnum >= 999) spnum = 999;
- else if (spnum < 0) spnum = 0;
+ while(true){
+ switch(state%4){ //Menus
+ case 0: //Menu 1: Configuracion controlador
+ //Grafica titulos
+ if(conta==0){
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf(" Constantes PID ");
+ wait_ms(2000);
+ lcd.cls();
+ conta++;
+ }
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf("Kp= %03d",kpnum);
+ lcd.locate(8,0);
+ lcd.printf("Ki= %03d",kinum);
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf("Kd= %03d",kdnum);
+ switch(pos%3){ //Configuracion variables
+ case 0: //Kp
+ red=0;
+ blue=1;
+ green=1;
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ kpnum+=m*3;
+ if (kpnum >= 999)
+ kpnum = 999;
+ else if (kpnum < 0)
+ kpnum = 0;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ lcd.locate(4,0);
+ lcd.printf("%03d", kpnum);
+ buttpress(); //Verifica si se presiono el boton
+ break;
+ case 1: //Ki
+ red=1;
+ blue=1;
+ green=0;
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ kinum+=m*3;
+ if (kinum >= 999)
+ kinum = 999;
+ else if (kinum < 0)
+ kinum = 0;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ lcd.locate(12,0);
+ lcd.printf("%03d", kinum);
+ buttpress(); //Verifica si se presiono el boton
+ break;
+ case 2: //Kd
+ red=1;
+ blue=0;
+ green=1;
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ kdnum+=m*3;
+ if (kdnum >= 999)
+ kdnum = 999;
+ else if (kdnum < 0)
+ kdnum = 0;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ lcd.locate(4,1);
+ lcd.printf("%03d", kdnum);
+ buttpress(); //Verifica si se presiono el boton
+ break;
+ }
+ break;
+ case 1: //Menu 2: Configuracion referencia
+ if(conta==0){
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf(" Parametros del ");
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf(" Horno ");
+ wait_ms(2000);
+ lcd.cls();
+ conta++;
+ }
+ //Grafica titulos
+ red=0;
+ blue=0;
+ green=0;
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf("Tmax=");
+ lcd.locate(9,0);
+ lcd.printf("T1=");
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf("T2=");
+ lcd.locate(9,1);
+ lcd.printf("T3=");
+ //Grafica valores iniciales de variables
+ lcd.locate(5,0);
+ lcd.printf("%03d",Tmax);
+ lcd.locate(12,0);
+ lcd.printf("%04d",T1);
+ lcd.locate(3,1);
+ lcd.printf("%04d",T2);
+ lcd.locate(12,1);
+ lcd.printf("%04d",T3);
+
+ switch(pos%4){ // Se mueve entre las variables
+ case 0:
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ Tmax+=m*10;
+ if (Tmax >= 800)
+ Tmax = 800;
+ else if (Tmax < TI)
+ Tmax = TI;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ lcd.locate(5,0);
+ lcd.printf("%03d", Tmax);
+ buttpress();
+ break;
- lcd.locate(10,0);
- lcd.printf(" ");
- lcd.locate(10,0);
- lcd.printf("%d", spnum);
- }
-
-
- if (!button3) { // Cambia la posición de ingreso de parámetros
- led2 = !led2;
- switch(pos++) {
- case 3:
- pos = 1;
- lcd.locate(3,0);
- lcd.printf("%d", kpnum);
- break;
case 1:
- lcd.locate(11,0);
- lcd.printf("%d", kinum);
- break;
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ T1+=m*10;
+ if (T1 >= 1800)
+ T1 = 1800;
+ else if (T1 < 0)
+ T1 = 0;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ if (T2<T1)T2=T1;
+ lcd.locate(12,0);
+ lcd.printf("%4d", T1);
+ buttpress();
+ break;
+
case 2:
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ T2+=m*10;
+ if (T2 >= 1800)
+ T2 = 1800;
+ else if (T2 < T1)
+ T2 = T1;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ if (T3<T2)T3=T2;
lcd.locate(3,1);
- lcd.printf("%d", kdnum);
- break;
+ lcd.printf("%4d", T2);
+ buttpress();
+ break;
+
+ case 3:
+ m=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if (m!=0)
+ {
+ T3+=m*10;
+ if (T3 >= 1800)
+ T3 = 1800;
+ else if (T3 < T2)
+ T3 = T2;
+ wheel.reset();
+ m=0;
+ }
+ lcd.locate(12,1);
+ lcd.printf("%4d", T3);
+ buttpress();
+ break;
}
- wait(0.2);
- }
-
- if (!button4 && state) {
- lcd.cls();
- lcd.locate(8,1);
- lcd.printf("**PID**");
+ break;
+////// ELECCIÓN DE SALIDA /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+ case 2:
+ if(conta==0){
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf(" Seleccione el ");
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf(" tipo de salida ");
+ wait(2);
+ lcd.locate(0,0);
+ lcd.printf("-> Analogica ");
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf("-- PWM ");
+ conta++;
+ }
+ if(selsalida==0) //Salida Analógica
+ {
+ red=0;
+ green=1;
+ blue=1;
+ salidaAn=1;
+ salidaPWM=0;
+ m=wheel.getPulses();
+ if(m!=0)
+ {
+ selsalida=1;
+ m=0;
+ wheel.reset();
+
+ lcd.locate(1,0);
+ lcd.printf("- Analogica ");
+ lcd.locate(1,1);
+ lcd.printf("> PWM ");
+ }
+ }
+
+ ///////////////////
+
+ if(selsalida==1) //Salida PWM
+ {
+ red=1;
+ green=1;
+ blue=0;
+ salidaAn=0;
+ salidaPWM=1;
+ m=wheel.getPulses();
+ if(m!=0)
+ {
+ selsalida=0;
+ m=0;
+ wheel.reset();
+
+ lcd.locate(1,0);
+ lcd.printf("> Analogica ");
+ lcd.locate(1,1);
+ lcd.printf("- PWM ");
+ }
+ }
+
+ if (button4.falling())
+ {
+ state++;
+ pos=0;
+ conta=0;
+ lcd.cls();
+ lcd.writeCommand(C1);
+ }
+ break;
+ case 3: // Menu 3: Dinamica del sistema y visualizacion
+ //control:
+
+ rtc.getTime(tm); //READING THE RTC
+ //Grafica titulos
+ if(conta==0){
+
+ if (salidaAn==1){
+ red=0;
+ green=1;
+ blue=1;
+ }
+ if (salidaPWM==1){
+ red=1;
+ green=1;
+ blue=0;
+ rele=1;
+ }
+
+ lcd.locate(0,0);lcd.printf(" Parametros ");
+ lcd.locate(0,1);lcd.printf(" Guardados ");
+ wait(1.5);
+ lcd.locate(0,0);lcd.printf(" Inicia control ");
+ lcd.locate(0,1);lcd.printf(" de reflujo ");
+ wait(1.5);
+ lcd.cls();
+ tm.min=0;
+ tm.sec=0;
+ conta++;
+ rtc.setTime(tm,true,false);
+ }
+ min=tm.min;
+ seg=tm.sec;
+ cons(min,seg);
lcd.locate(0,0);
- lcd.printf("Set-Point=");
- lcd.locate(10,0);
- lcd.printf("%d", spnum);
- wait(0.2);
- state = 0;
- }
- else if (!button4 && !state) {
- wait(0.2);
- break;
- }
- wait(0.1);
- }
-
-
- // Transición
- lcd.writeCommand(C4); // Escribimos un comando segun el manual del módulo LCD para quitar cursor bajo
- lcd.cls();
- lcd.locate(0,0); lcd.printf("y=");
- lcd.locate(8,0); lcd.printf("e=");
- lcd.locate(0,1); lcd.printf("r=");
- lcd.locate(8,1); lcd.printf("u=");
-
-loop:
+ lcd.printf("y= %3.0f",med);
+ lcd.locate(8,0);
+ lcd.printf("e=%3.0f ",err);
+ lcd.locate(0,1);
+ lcd.printf("r= %03d",c);
+ lcd.locate(8,1);
+ lcd.printf("t=%02d:%02d ",tm.min,tm.sec);
- if (t.read_ms() - t_pid > 10) {
-
- med = y.read()*999;
- err = spnum - med; // Se calcula el error
- ap = kpnum*err*0.01f; // Se calcula la acción proporcional
- ai += kinum*err*0.01f; // Cálculo de la integral del error
- ad = kdnum*(err - err_v)*0.01f; // Cálculo de la acción derivativa
- pid = ap + ai + ad;
-
- if (pid <= 0) pid = 0;
- if (pid > 999) pid = 999;
-
- setpoint = spnum;
- GSM.printf("#%3.0f%3.0f&", med, setpoint); // Se envía una cadena de caracteres por el puerto serial. Se agregan identificadores #...& que denotan el comienzo y la terminación de la misma.
- // Esto se hace con el fin de evitar errores en la transmisión. Estos identificadores se usan en la aplicación de AppInventor.
- lcd.locate(3,0); lcd.printf("%3.0f ", med);
- lcd.locate(3,1); lcd.printf("%3d ", spnum);
- lcd.locate(11,0); lcd.printf("%3.0f ", err);
- lcd.locate(11,1); lcd.printf("%3.0f ", pid);
-
- err_v = err;
- o = pid/999;
- u.write(o);
-
- t_pid = t.read_ms();
+ if (t.read_ms() - t_pid > 20) {
+ cons(min,seg);
+ med = y.read()*999;
+ err = c - med; // Se calcula el error
+ ap = kpnum*err*0.01f; // Se calcula la acción proporcional
+ ai += kinum*err*0.01f; // Cálculo de la integral del error
+ ad = kdnum*(err - err_v)*0.01f; // Cálculo de la acción derivativa
+ pid = ap + ai + ad;
+
+ if (pid <= 0) pid = 0;
+ if (pid > 999) pid = 999;
+
+ setpoint = c;
+ GSM.printf("#%3.0f%3.0f&", med, setpoint); // Se envía una cadena de caracteres por el puerto serial. Se agregan identificadores #...& que denotan el comienzo y la terminación de la misma.
+ // Esto se hace con el fin de evitar errores en la transmisión. Estos identificadores se usan en la aplicación de AppInventor.
+ err_v = err;
+ o = pid/999;
+ if (salidaAn==1)u.write(o);
+ if (salidaPWM==1)u2.write(o);
+ t_pid = t.read_ms();
+ }
+
+ buttpress();
+ break;
+
}
- else {
-
- diferencia=(encoder.getPulses() - cambio)*6; // Es posible cambiar el Set-Point cuando el controlador ya está funcionando.
- cambio=encoder.getPulses();
-
- if (diferencia != 0) {
- spnum += diferencia;
- if (spnum >= 999) spnum = 999;
- else if (spnum < 0) spnum = 0;
- }
-
}
-
- if (!button4) { // Si se presiona el pulsador se vuelve al menú inicial para configurar de nuevo el controlador.
- u.write(0);
- med = 0;
- err = 0;
- pid = 0;
-
- goto init;
- }
- else
- goto loop;
-
-}
\ No newline at end of file
+}
+
+