基于51单片机的pid算法温度控制设计 包含程序Proteus仿真原理图

#include <REGX51.H> #define Kp 5 //比例系数 #define Ki 2 //积分系数 #define Kd 1 //微分系数 unsigned char m,n,p; //温度的十位 个位 小数 unsigned char test_temp; //温度检定标志 unsigned char key_set_flag; //按键设定进入标志 unsigned char flag=1; //按键保持标志 unsigned char Change_step=1,e; //温度设置步进 unsigned char T0_H = 0,T0_L = 0,T1_H=0,T1_L=0; int Real_temp; //实际温度值 int Set_temp; //设置温度 int Disp_temp; //显示温度 int last_error; //上次误差 float I_term; //前面温差和 bit key_hold; int PID_MAX; unsigned int out,PWMT,counter,kk,outp,dz; int time; //脉冲触发时刻 sbit DQ=P2^4; //定义DS18b20的管脚 sbit RS = P2^0; //定义液晶屏定义端口 sbit RW = P2^1; //定义液晶屏定义端口 sbit EN = P2^2; //定义液晶屏定义端口 sbit k1=P1^0; sbit k2=P1^1; sbit k3=P1^2; sbit PWM=P2^7; //PWM控制脚 sbit led1=P3^5; sbit led2=P3^6; sbit led3=P3^7; sbit beep=P1^3; #define RS_CLR RS=0 #define RS_SET RS=1 #define RW_CLR RW=0 #define RW_SET RW=1 #define EN_CLR EN=0 #define EN_SET EN=1 unsigned char aa[]={' ',' ','S','e','t','u','p',':',' ',' ','.',' ',' ',' ',' ',' '}; //Distance unsigned char bb[]={' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ','.',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' ',' '}; void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s); void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data); void init(); //初始化 /*------------------------------------------------ uS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编,大致延时 长度如下 T=tx2+5 uS ------------------------------------------------*/ void DelayUs2x(unsigned char t) { while(--t); } /*------------------------------------------------ mS延时函数，含有输入参数 unsigned char t，无返回值 unsigned char 是定义无符号字符变量，其值的范围是 0~255 这里使用晶振12M，精确延时请使用汇编 ------------------------------------------------*/ void DelayMs(unsigned char t) { while(t--) //大致延时1mS { DelayUs2x(245); DelayUs2x(245); } } /*****延时子程序*****/ void delay(unsigned int t) { for(;t>0;t--); } void delay_50us(unsigned int t) { unsigned char j; for(;t>0;t--) for(j=19;j>0;j--); } /*****初始化DS18B20*****/ unsigned char Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 delay(8); //稍做延时 DQ = 0; //单片机将DQ拉低 delay(80); //精确延时，大于480us DQ = 1; //拉高总线 delay(8); x = DQ; //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败 delay(4); return x; } /*****读一个字节*****/ unsigned char ReadOneChar(void) { unsigned char i=0; unsigned char dat = 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(4); } return(dat); } /*****写一个字节*****/ void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay(4); DQ = 1; dat>>=1; } delay(4); } /*****读取温度*****/ int ReadTemperature(void) { unsigned char a=0; unsigned char b=0; unsigned int t=0; t=Init_DS18B20(); if(t) return Real_temp; WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); //启动温度转换 t=Init_DS18B20(); if(t) return Real_temp; WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器 a=ReadOneChar(); //读低8位 b=ReadOneChar(); //读高8位 t=b; t<<=8; t=t|a; if(t<=0||t>0x900) return Real_temp; t=t*0.625+0.5; return(t); } void key_set(void) { if(k1==0) { delay(10); while(!k1); key_hold=~key_hold; } if(key_hold==0) { if(k2==0) { delay(10); while(!k2); Set_temp=Set_temp+1; if(Set_temp>99) Set_temp=99; } if(k3==0) { delay(10); while(!k3); Set_temp=Set_temp-1; if(Set_temp<1) Set_temp=1; } aa[8]=10*Set_temp/100+'0'; aa[9]=10*Set_temp/10%10+'0'; aa[11]=10*Set_temp%10+'0'; LCD_Write_String(0,0,aa); } } int PID(int Set_value,int Real_value) //标准PID温度控制算法 { float uk ,uk1 ,duk; int pid_out,e ,e1 ,e2; e=Set_value-Real_value;//误差量 duk=Kp*(e-e1)+Ki*e+Kd*(e-2*e1+e2); //+Kd*(e-2e1+e2) uk=uk1+duk; pid_out=(int)uk; uk1=uk; e2=e1; e1=e; if(pid_out>1000) { pid_out=998; } else if(pid_out<2) { pid_out=2; } outp=pid_out; return(pid_out); } void T0_int(void) interrupt 1 { T0_H = (65535-2000)/256; //PWM=1高位初值计算 T0_L = (65535-2000)%256; //PWM=1低位初值计算 TH0 = T0_H; //通的初值高位 TL0= T0_L; //通的初值低位 kk++; if(kk>1000) kk=0; if(kk>outp) PWM=1; else PWM=0; // } } void main() { PWMT=128; //128级步进PWM控制 PID_MAX=PWMT; counter=0; out=0; PWM=1; I_term=0; last_error=0; Set_temp=30; //初始设定温度为30度 init(); Real_temp=Set_temp*10; key_hold=1; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); //启动温度转换 delay_50us(150); //等待温度测量 delay_50us(15000); TMOD=0x01; //定时器0模式1 TR0=1; ET0=1; IT0=1; EX0=1; EA=1; aa[12]=0xdf; aa[13]=0x43; bb[9]=0xdf; bb[10]=0x43; aa[8]=10*Set_temp/100+'0'; aa[9]=10*Set_temp/10%10+'0'; aa[11]=10*Set_temp%10+'0'; LCD_Write_String(0,0,aa); while(1) { counter++; DelayMs(500); if(counter>4) { test_temp=1; //进行一次温度检定 counter=0; } if(test_temp) //温度检定标志置位，进入温度PID调节 { Real_temp=ReadTemperature(); //采集当前实际温度 test_temp=0; //检定完成，清温度检定标志 bb[5]=Real_temp/100+'0'; bb[6]=Real_temp/10%10+'0'; bb[8]=Real_temp%10+'0'; LCD_Write_String(0,1,bb); if((Real_temp/10)<(Set_temp)) { beep=~beep; led1=~led1; led2=1; } else if((Real_temp/10)>(Set_temp)) { beep=~beep; led3=~led3; led2=1; } else { beep=1; led1=1; led2=0; led3=1; } } if((Real_temp/10)<(Set_temp-1)) { outp=998; } else if((Real_temp/10)>(Set_temp+1)) { outp=2; } else { PID(Set_temp*10,Real_temp); //PID程序 } key_set(); //按键温度设置 } } /////////////////////////////////////////////////// // 液晶屏显示处理 /////////////////////////////////////////////////// void write_com(unsigned char com) //写命令 { RS_CLR; RW_CLR; P0=com; DelayMs(1); EN_SET; DelayMs(1); EN_CLR; } void write_data(unsigned char date) //写一个字符 { RS_SET; RW_CLR; P0=date; DelayMs(1); EN_SET; DelayMs(1); EN_CLR; } void init() //初始化 { write_com(0x38); write_com(0x0c); write_com(0x06); write_com(0x01); } /*------------------------------------------------ 写入字符串函数 ------------------------------------------------*/ void LCD_Write_String(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char *s) { if (y == 0) { write_com(0x80 + x); } else { write_com(0xC0 + x); } while (*s) { write_data( *s); s ++; } }