改良基于51单片机pid算法水温控制系统程序+Proteus仿真

ID:511875 · 发表于 2019-6-12 12:56

实现了升温，降温控制，用了pid算法

单片机源程序如下:

#include <REG51.H>
#define Kp 18 //比例系数 18
#define Ki 13 //积分系数 13
#define Kd 0.8 //微分系数 0.3
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; //温度设置步进
unsigned char T0_H = 0,T0_L = 0,T1_H=0,T1_L=0,T0h=0,T0l=0;
unsigned char t0=0,t1=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;
int time; //脉冲触发时刻
sbit DQ=P1^0; //定义DS18b20的管脚 1.0
sbit L1=P2^0; //定义控制数码管的管脚
sbit L2=P2^2;
sbit L3=P2^4;
sbit L4=P2^6;
sbit k1=P3^3;
sbit k2=P3^4;
sbit k3=P3^5;
sbit PWM=P2^7; //PWM控制脚
//sbit jia=P2^5;
unsigned char table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x7F,0xbF,0xC6};//0-9数字，后面为". - C"
/*****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 display(signed int dd)//数码管扫描函数
{
int tt=0;
tt= dd; //放大10倍输出并四舍五入
m=tt/100; //分离出十位
n=(tt%100)/10; //分离出个位
p=tt%10; //分离出小数位
//m
P0=table[12];
L1=0; //暂未1，如用三极管驱动要改为0 L1
delay(300);
L1=1; //后关闭显示
P0=table[n]; //n
L3=0; //L2
delay(300);
L3=1;
P0=table[10]; //10
L3=0; //L2
delay(300);
L3=1;
P0=table[p]; //小数部分p
L2=0; //L3
delay(300);
L2=1;
P0=table[m]; //12
L4=0;
delay(300);
L4=1;
}
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(key_hold==0)
{
if(k3==0)
{
delay(10);
while(!k3);
Set_temp=Set_temp-1;
if(Set_temp<1)
Set_temp=1;
}
}
}
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) //1000
{
pid_out=990;// 990
}
else if(pid_out<10) //10
{
pid_out=10; //10
}
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;
// jia=1;
}
else {PWM=0;
//jia=0;
}
}
void main()
{
PWMT=128; //128级步进PWM控制
PID_MAX=PWMT;
counter=0;
out=0;
PWM=1;
// jia=1;
I_term=0;
last_error=0;
Set_temp=40; //初始设定温度为41度
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(15000); //等待温度测量 15000
TMOD=0x01; //定时器0模式1
TR0=1;
ET0=1;
IT0=1;
EX0=1;
EA=1;
while(1)
{
counter++;
if(counter>40) //if(counter>40)
{
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
if(Real_temp>Set_temp*10)
PWM=1;
else
PID(Set_temp*10,Real_temp); //PID程序
test_temp=0; //检定完成，清温度检定标志
}
if(key_hold)
Disp_temp=Real_temp;
else Disp_temp=Set_temp;
display(Disp_temp);
key_set(); //按键温度设置
}
}

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