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51单片机PID恒温程序设计

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ID:583596 发表于 2019-7-15 11:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
我控制电路主要包括，数码管显示电路、按键电路、报警电路、H型全桥式驱动电热丝电路、温度检测电路及其控制电路。
如下图
a28202c80fd8bcb41e1207dc17c5095.png
通过代码控制使系统恒温，温度可以通过单片机设置，可以加减温度。温度的稳定是通过PID控制的，通过PID使温度差保持在百分之5内。

下面是PID控制程序
  1. void wendu_regulation_PID() //PID 控制调节温度子程序
  2. {
  3.         float PWM_out;
  4.         Kp_PID=16;Ki_PID=18.2;Kd_PID=4.8;
  5.         ek_PID[j]=wendu-w;
  6. switch(j)
  7. {
  8.         case
  9.         2:PWM_out=Kp_PID*(ek_PID[j]-ek_PID[j-1])+Ki_PID*ek_PID[j]+Kd_PID*(
  10.         ek_PID[j]-2*ek_PID[j-1]+ek_PID[j-2]);break;
  11.         case
  12.         1:PWM_out=Kp_PID*(ek_PID[j]-ek_PID[j-1])+Ki_PID*ek_PID[j]+Kd_PID*(
  13.         ek_PID[j]-2*ek_PID[j-1]+ek_PID[j+1]);break;
  14.         case
  15.         0:PWM_out=Kp_PID*(ek_PID[j]-ek_PID[j+2])+Ki_PID*ek_PID[j]+Kd_PID*(
  16.         ek_PID[j]-2*ek_PID[j+2]+ek_PID[j+1]);break;
  17. }
  18.         PWM=PWM_out;
  19.         if(PWM>100) PWM=100;
  20.         if(PWM<0) PWM=0;
  21.         j++;
  22.         if(j==3) j=0;
  23. }
复制代码
其中的数据要自己不断试验方可

单片机源程序如下:
  1. /**************************************************************************************
  2. *                              DS18B20温度传感器实验                                                                                                  *
  3. 实现现象：        具体接线操作请看视频。
  4.                         下载程序后，在温度传感器接口处，按照丝印方向插好温度传感器，数码管就会显示
  5.                         检测的温度值，
  6. 注意事项：                                                                                                                                                                  
  7. ***************************************************************************************/

  9. #include "reg52.h"                         //此文件中定义了单片机的一些特殊功能寄存器
  10. #include"temp.h"       

  12. typedef unsigned int u16;          //对数据类型进行声明定义
  13. typedef unsigned char u8;

  15. sbit LSA=P2^2;
  16. sbit LSB=P2^3;
  17. sbit LSC=P2^4;
  18. sbit k3=P1^0;
  19. sbit k1=P1^1;
  20. sbit k2=P1^2;
  21. sbit beep=P1^3;
  22. char num=0;
  23. u8 DisplayData[8];
  24. u8 code smgduan[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};
  25. u16 wendu=3160;
  26. u16 PWM;
  27. u16 w;
  28. u8 Kd_PID,Kp_PID,Ki_PID,ek_PID[3];
  29. u16 a=0;
  30. u8 j;

  32. /*******************************************************************************
  33. * 函 数 名         : delay
  34. * 函数功能                   : 延时函数，i=1时，大约延时10us
  35. *******************************************************************************/
  36. void delay(u16 i)
  37. {
  38.         while(i--);       
  39. }



  43. void ad()        //定时器初始化
  44. {
  45.          TMOD|=0X01;//选择为定时器0模式，工作方式1，仅用TR0打开启动。
  46.         TH0=0XFC;        //给定时器赋初值，定时1ms
  47.         TL0=0X18;       
  48.         ET0=1;//打开定时器0中断允许
  49.         EA=1;//打开总中断
  50.         TR0=1;//打开定时器
  51. }



  55. /*******************************************************************************
  56. * 函 数 名         : datapros()
  57. * 函数功能                   : 温度读取处理转换函数
  58. * 输    入         : temp
  59. * 输    出         : 无
  60. *******************************************************************************/

  62. void datapros(int temp)          
  63. {
  64.            float tp;  
  65.         if(temp< 0)                                //当温度值为负数
  66.           {
  67.                 DisplayData[0] = 0x40;           //   -
  68.                 //因为读取的温度是实际温度的补码，所以减1，再取反求出原码
  69.                 temp=temp-1;
  70.                 temp=~temp;
  71.                 tp=temp;
  72.                 temp=tp*0.0625*100+0.5;       
  73.                 //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点
  74.                 //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就
  75.                 //算加上0.5，还是在小数点后面。

  77.           }
  78.         else
  79.           {                       
  80.                 DisplayData[0] = 0x00;
  81.                 tp=temp;//因为数据处理有小数点所以将温度赋给一个浮点型变量
  82.                 //如果温度是正的那么，那么正数的原码就是补码它本身
  83.                 temp=tp*0.0625*100+0.5;       
  84.                 //留两个小数点就*100，+0.5是四舍五入，因为C语言浮点数转换为整型的时候把小数点
  85.                 //后面的数自动去掉，不管是否大于0.5，而+0.5之后大于0.5的就是进1了，小于0.5的就
  86.                 //算加上0.5，还是在小数点后面。
  87.         }
  88.         DisplayData[0] = smgduan[temp % 10000 / 1000];
  89.         DisplayData[1] = smgduan[temp % 1000 / 100] | 0x80;
  90.         DisplayData[2] = smgduan[temp % 100 / 10];
  91.         DisplayData[3] = smgduan[temp % 10];
  92.         DisplayData[4] = smgduan[wendu /1000];
  93.         DisplayData[5] = smgduan[wendu % 1000/100]| 0x80;
  94.         DisplayData[6] = smgduan[wendu % 100/10];
  95.         DisplayData[7] = smgduan[wendu %10];
  96.        
  97. }


  100. /*******************************************************************************
  101. * 函 数 名         : keypros1
  102. * 函数功能                   : 按键处理函数，判断按键k1是否按下
  103. ********************************************************************************/
  104. void keypros1()
  105. {
  106.         if(k1==0)                  //检测按键K1是否按下
  107.         {       
  108.                 delay(1000);   //消除抖动 一般大约10ms
  109.                 if(k1==0)         //再次判断按键是否按下
  110.                 {
  111.                         wendu=wendu+10;          //温度加0.1度
  112.                 }
  113.                 while(!k1);         //检测按键是否松开
  114.         }               
  115. }                    

  117. /*******************************************************************************
  118. * 函 数 名         : keypros2
  119. * 函数功能                   : 按键处理函数，判断按键k2是否按下
  120. *******************************************************************************/
  121. void keypros2()
  122. {
  123.         if(k2==0)                  //检测按键K2是否按下
  124.         {       
  125.                 delay(1000);   //消除抖动 一般大约10ms
  126.                 if(k2==0)         //再次判断按键是否按下
  127.                 {
  128.                         wendu=wendu-10;          //温度减0.1度
  129.                 }
  130.                 while(!k2);         //检测按键是否松开
  131.         }               
  132. }



  136. /*******************************************************************************
  137. * 函数名         :DigDisplay()
  138. * 函数功能                 :数码管显示函数
  139. * 输入           : 无
  140. * 输出                  : 无
  141. *******************************************************************************/
  142. void DigDisplay()
  143. {
  144.         u8 i;
  145.         for(i=0;i<8;i++)
  146.         {
  147.                 switch(i)         //位选，选择点亮的数码管，
  148.                 {
  149.                         case(0):
  150.                                 LSA=0;LSB=0;LSC=0; break;//显示第0位
  151.                         case(1):
  152.                                 LSA=1;LSB=0;LSC=0; break;//显示第1位
  153.                         case(2):
  154.                                 LSA=0;LSB=1;LSC=0; break;//显示第2位
  155.                         case(3):
  156.                                 LSA=1;LSB=1;LSC=0; break;//显示第3位
  157.                         case(4):
  158.                                 LSA=0;LSB=0;LSC=1; break;//显示第4位
  159.                         case(5):
  160.                                 LSA=1;LSB=0;LSC=1; break;//显示第5位
  161.                     case(6):
  162.                                 LSA=0;LSB=1;LSC=1; break;//显示第6位
  163.                         case(7):
  164.                                 LSA=1;LSB=1;LSC=1; break;//显示第7位
  165.                        
  166.                 }
  167.                 P0=DisplayData[i];//发送数据
  168.                 delay(100); //间隔一段时间扫描       
  169.                 P0=0x00;//消隐
  170.         }               
  171. }

  173. /*******************************************************************************
  174. * 函 数 名       : heat
  175. * 函数功能                 : PWM 调压控温子程序
  176. * 输    入       : 无
  177. * 输    出             : 无
  178. *******************************************************************************/
  179. void heat(PWM) //PWM 调压控温子程序
  180. {
  181.          if(a<PWM)
  182.          k3=1;
  183.         if(a>PWM)
  184.                 {k3=0;}
  185.         if(a>100){a=0;}
  186. }       


  189. /*******************************************************************************
  190. * 函 数 名       : wendu_bili
  191. * 函数功能                 : 比例控制调节速度子程序
  192. * 输    入       : 无
  193. * 输    出             : 无
  194. *******************************************************************************/
  195. void wendu_regulation_PID() //PID 控制调节温度子程序
  196. {
  197.         float PWM_out;
  198.         Kp_PID=16;Ki_PID=18.2;Kd_PID=4.8;
  199.         ek_PID[j]=wendu-w;
  200. switch(j)
  201. {
  202.         case
  203.         2:PWM_out=Kp_PID*(ek_PID[j]-ek_PID[j-1])+Ki_PID*ek_PID[j]+Kd_PID*(
  204.         ek_PID[j]-2*ek_PID[j-1]+ek_PID[j-2]);break;
  205.         case
  206.         1:PWM_out=Kp_PID*(ek_PID[j]-ek_PID[j-1])+Ki_PID*ek_PID[j]+Kd_PID*(
  207.         ek_PID[j]-2*ek_PID[j-1]+ek_PID[j+1]);break;
  208.         case
  209.         0:PWM_out=Kp_PID*(ek_PID[j]-ek_PID[j+2])+Ki_PID*ek_PID[j]+Kd_PID*(
  210.         ek_PID[j]-2*ek_PID[j+2]+ek_PID[j+1]);break;
  211. }
  212.         PWM=PWM_out;
  213.         if(PWM>100) PWM=100;
  214.         if(PWM<0) PWM=0;
  215.         j++;
  216.         if(j==3) j=0;
  217. }                                       




  222. /*******************************************************************************
  223. * 函 数 名       : main
  224. * 函数功能                 : 主函数
  225. * 输    入       : 无
  226. * 输    出             : 无
  227. *******************************************************************************/
  228. void main()
  229. {                ad();       
  230.         while(1)
  231. {        
  232.                         int qq;
  233.                       keypros1();  //温度加0.1                 
  234.                    keypros2();        //温度减0.1
  235.                    qq=Ds18b20ReadTemp();
  236.                    datapros(qq);         //数据处理函数
  237.                    w=qq*0.0625*100+0.5;         //浮点数变成整数
  238.                   
  239.                          wendu_regulation_PID();
  240.                           heat(PWM);
  241.                          DigDisplay();//数码管显示函数
  242.                         if(w>59.4||w<19.8)
  243.                    {beep=~beep;delay(100);}       
  244.         }               
  245. }

  247. void Timer0() interrupt 1//定时器 T0 定时 0.01 秒
  248. { static u16 i;
  249.         TH0=0xFC;
  250.         TL0=0x18;
  251.         i++;
  252.         if(i==10) //定时达到 0.01 秒读取温度传感器的温度值
  253. {               
  254.                 a++; i=0;
  255.                  
  256. }
  257.        
  258. }                                  
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ID:57896 发表于 2019-7-16 18:27 | 显示全部楼层
不错，有空仿真一下看看
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ID:77840 发表于 2021-3-30 16:27 | 显示全部楼层
井井有条，每个函数都单独注解出来，让我们这些初学者一目了然，各个函数和语法功能都能清晰看到如何使用。
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