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楼主做的基于51单片机主控的PID算法的恒温控制系统,带加热指示灯与递增和递减按钮.采用DS18B20做的温度传感器
电路原理图如下:
仿真原理图如下(proteus仿真工程文件可到本帖附件中下载)
恒温控制系统实物图:
pcb图:
恒温控制系统的单片机源程序如下:
- #include<reg52.h>
- #include<intrins.h>
- #include<math.h>
- #include<string.h>
- struct PID {
- unsigned int SetPoint; // 设定目标 Desired Value
- unsigned int Proportion; // 比例常数 Proportional Const
- unsigned int Integral; // 积分常数 Integral Const
- unsigned int Derivative; // 微分常数 Derivative Const
- unsigned int LastError; // Error[-1]
- unsigned int PrevError; // Error[-2]
- unsigned int SumError; // Sums of Errors
- };
- struct PID spid; // PID Control Structure
- unsigned int rout; // PID Response (Output) 响应输出
- unsigned int rin; // PID Feedback (Input)//反馈输入
- unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比调节参数
- #define uchar unsigned char
- #define uint unsigned int
- sbit output=P1^0;
- sbit ds=P3^2;
- sbit DQ=P3^2;//ds18b20与单片机连接口
- sbit lcden=P2^7;//LCE使能引脚
- sbit lcdrs=P2^5;
- sbit lcdrw=P2^6;
- sbit ledred=P1^6;
- sbit ledgreen=P1^7;
- sbit key0=P2^0;//按键引脚
- sbit key1=P2^1;
- uchar set[2]={0};
- uchar code str1[]="now temp: C";
- uchar code str2[]="set temp: C";
- uchar code table[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39};
- uchar n,num;
- int set_temper=30,temper,temp; //温度变量定义
- unsigned int s;
- float f_temp;//转换后的温度
- uint tvalue;
- uchar tflag;//温度正负标志
- void delay(i)//延时函数
- {
- uint j;
- for(i;i>0;i--)
- for(j=110;j>0;j--);
- }
- void wr_com(uchar ml)//写命令
- {
- lcdrs=0;
- P0=ml;
- delay(5);
- lcden=1;
- delay(5);
- lcden=0;
- }
- void wr_data(uchar shuju)//写数据
- {
- lcdrs=1;
- //lcden=1;
- P0=shuju;
- delay(5);
- lcden=1;
- delay(5);
- lcden=0;
- }
- void init() //按照时序操作的初始化
- {
- lcdrw=0;
- wr_com(0x38);//显示模式设置,设置为16*2显示,5*7点阵,八位数据口
- wr_com(0x0c);//开显示,但不开光标,光标不闪
- wr_com(0x06);//显示光标移动设置
- wr_com(0x01);// 清屏
- wr_com(0x80); // 数据指针初始化
- for(num=0;num<16;num++)
- {
- wr_data(str1[num]);//now temp
- }
- wr_com(0x80+0x40); //地址初始化
- for(num=0;num<16;num++)
- {
- wr_data(str2[num]);//set temp
- }
- }
- /*************************DS1820程序****************************/
- void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒
- {
- while(i--);
- }
- void ds1820rst(void)/*ds1820复位*/
- {
- unsigned char x=0;
- DQ = 1; //DQ复位
- delay_18B20(4); //延时
- DQ = 0; //DQ拉低
- TR0=0;
- delay_18B20(100); //精确延时大于
- TR0=1;
- DQ = 1; //拉高
- delay_18B20(40);
- }
- uchar ds1820rd(void)/*读数据*/
- {
- unsigned char i=0;
- unsigned char dat = 0;
- TR0=0;
- for (i=8;i>0;i--)
- {
- DQ = 0; //给脉冲信号
- dat>>=1;
- DQ = 1; //给脉冲信号
- if(DQ)
- dat|=0x80;
- delay_18B20(10);
- }
- return(dat);
- }
- void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/
- {
- unsigned char i=0;
- TR0=0;
- for (i=8; i>0; i--)
- {
- DQ = 0;
- DQ = wdata&0x01;
- delay_18B20(10);
- DQ = 1;
- wdata>>=1;
- }
- }
- uint get_temper()//获取温度
- {
-
- uchar a,b;
- ds1820rst();
- ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/
- ds1820wr(0x44);//*启动温度转换*/
- ds1820rst();
- ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/
- ds1820wr(0xbe);//*读取温度*/
- a=ds1820rd();
- b=ds1820rd();
-
- tvalue=b;
- tvalue<<=8;
- tvalue=tvalue|a;
- TR0=1;
- if(tvalue<0x0fff) tflag=0;
- else {tvalue=~tvalue+1;tflag=1;}
- tvalue=tvalue*(0.625);//温度值扩大10倍,精确到1位小数
- temp=tvalue;
- return temp;
- }
- void dis_temp(int t)//显示温度
- {
- uchar d0,d1,d2,d3;
- //t=26;
- if(tflag==0)
- {
- d0=t/1000+0x30;
- d1=t%1000/100+0x30;
- d2=t%100/10+0x30;
- d3=t%10+0x30;
- if(d0==0x30)
- {
- wr_com(0x80+9);
- wr_data(d1);
- wr_com(0x80+10);
- wr_data(d2);
- wr_com(0x80+11);
- wr_data(0x2e);
- wr_com(0x80+12);
- wr_data(d3);
- }
- else
- {
- wr_com(0x80+9);
- wr_data(d0);
- wr_com(0x80+10);
- wr_data(d1);
- wr_com(0x80+11);
- wr_data(d2);
- wr_com(0x80+12);
- wr_data(' ');
- }
-
- }
- else
- {
- wr_com(0x80+9);
- wr_data('-');
- wr_com(0x80+10);
- wr_data(d1);
- wr_com(0x80+11);
- wr_data(d2);
- wr_com(0x80+12);
- wr_data(' ');
- //wr_com(0x80+12);
- //wr_data(d3);
- }
- wr_com(0x80+14);
- wr_data(0xdf);
- temper=t/10;
- }
- void keyscan()//键盘扫描
- {
- if(key0==0)
- {
- delay(1);
- if(key0==0)
- {
- while(!key0);
- delay(1);
- while(!key0);
- set_temper++;
- }
- set[0]=set_temper/10; //获得设置温度显示值
- set[1]=set_temper%10;
- wr_com(0x80+0x40+9);
- wr_data(table[set[0]]);
- delay(1);
- wr_com(0x80+0x40+10);
- wr_data(table[set[1]]);
- delay(1);
- //wr_com(0x80+0x40+11);
- //wr_data(0x2e);
- //wr_com(0x80+0x40+14);
- //wr_data(0xdf);
- delay(1);
- }
- if(key1==0)
- {
- delay(3);//延时去抖
- if(key1==0)
- {
- while(!key1);
- delay(3);
- while(!key1);
- set_temper--;//温度减
- if(set_temper==0)
- {set_temper=0;}
- }
-
- set[0]=set_temper/10; //获得设置温度显示值
- set[1]=set_temper%10;
- wr_com(0x80+0x40+9); //显示设置温度值
- wr_data(table[set[0]]);
- delay(1);
- wr_com(0x80+0x40+10);
- wr_data(table[set[1]]);
- delay(1);
- //wr_com(0x80+0x40+11);
- //wr_data(0x2e);
- wr_com(0x80+0x40+14);
- wr_data(0xdf);
- delay(1);
- }
- }
- void PIDInit (struct PID *pp)
- {
- memset ( pp,0,sizeof(struct PID)); //用参数0初始化pp
- }
- unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) //PID计算
- {
- unsigned int dError,Error;
- Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
- pp->SumError += Error; // 积分
- dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 当前微分
- pp->PrevError = pp->LastError;
- pp->LastError = Error;
- return (pp->Proportion * Error//比例
- + pp->Integral * pp->SumError //积分项
- + pp->Derivative * dError); // 微分项
- }
- /***********************************************************
- 温度比较处理子程序
- ***********************************************************/
- void compare_temper(void)
- {
- unsigned char i;
- if(set_temper>temper) //设置温度大于当前温度
- {
- ledred=0;
- ledgreen=1;
- if(set_temper-temper>1) //温度相差1度以上
- {
- high_time=100;
- low_time=0;
- }
- else //设置温度不大于当前温度
- {
- for(i=0;i<10;i++)
- {
- get_temper();
- rin = s; // Read Input
- rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
- }
- if (high_time<=100) high_time=(unsigned char)(rout/800);
- else high_time=100;
- low_time= (100-high_time);
- }
- }
- else if(set_temper<=temper) //设置温度不大于当前温度
- {
- ledred=1;
- ledgreen=0;
- if(temper-set_temper>0) //温度相差0度以上
- {
- high_time=0;
- low_time=100;
- }
- else
- {
- for(i=0;i<10;i++)
- {
- get_temper();
- rin = s; // Read Input
- rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
- }
- if (high_time<100) high_time=(unsigned char)(rout/10000);
- else high_time=0;
- low_time= (100-high_time);
- }
- }
- }
- /*****************************************************
- T0中断服务子程序,用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期
- ******************************************************/
- void serve_T0() interrupt 1 using 1
- {
- if(++count<=(high_time)) output=0;
- else if(count<=100)
- {
- output=1;
- }
- else count=0;
- TH0=0x2f;
- TL0=0x40;
- }
- /***********主函数**********/
- void main(void)
- {
- unsigned char i;
- init();//LCD初始化
- TMOD=0x01;
- TH0=0x2f;
- TL0=0x40;
- EA=1;
- ET0=1;
- TR0=1;
- high_time=50;
- low_time=50;
- PIDInit ( &spid ); // Initialize Structure
- spid.Proportion= 10; // Set PID Coefficients
- spid.Integral = 8;
- spid.Derivative =6;
- spid.SetPoint =100; // Set PID Setpoint
- set[0]=set_temper/10;
- set[1]=set_temper%10;
- wr_com(0x80+0x40+9); //显示设置温度
- wr_data(table[set[0]]);
- delay(1);
- wr_com(0x80+0x40+10);
- ……………………
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