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51單片機的PID控制DS18B20水溫源代碼+電路原理圖

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樓主
ID:92643 發(fā)表于 2018-11-19 15:49 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
基于51單片機的DS18B20水溫PID控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計C語言程序，通過51單片機控制可控硅驅(qū)動加過零檢測電路作為功率控制電路來控制加熱過程,通過鍵盤掃描來設(shè)定水溫，DS18B20實時測量水的溫度，將實際水溫與設(shè)定水溫比較，通過PID控制算法調(diào)節(jié)，是實際水溫與設(shè)定水溫接近。從而達(dá)到控制水溫的目的。

電路原理圖如下：


單片機源程序如下:

  2. #include ‘reg52.h’
  3. #include ‘stdio.h’
  4. #define uchar unsigned char
  5. #define uint unsigned int
  6. sbit s1=P2^0;
  7. sbit s2=P2^1;
  8. sbit s3=P2^2;
  9. sbit s4=P2^3;
  10. sbit s5=P2^4;
  11. sbit ds=P2^5;
  12. sbit beep=P2^6;
  13. sbit rd=P1^0;
  14. sbit rs=P1^1;
  15. sbit wr=P1^2;
  16. sbit lcden=P1^3;
  17. sbit PWM=P1^6;
  18. sbit led1=P1^4;
  19. sbit led2=P1^5;
  20. uchar set_temp,keytemp;
  21. uint temp;
  22. uchar c;
  23. bit flag,flag1,flag2;
  24. float f_temp,t;
  25. int timecount,z;
  26. float KP,KI,KD;
  27. float e1,e2,e3;
  28. float uk,duk;
  29. uchar HighL,HighH,PWMH;
  30. float k;
  31. uchar code table[]={"設(shè)定溫度："};
  32. uchar code table1[]={"實測溫度："};
  33. uchar code table2[]={"加熱"};
  34. uchar code table3[]={"保溫"};
  35. uchar code table4[]={"作者：0903鋒仔@"};
  36. uchar code table5[]={"系統(tǒng)初始化"};
  37. uchar code table6[]={"measured Temperature"};
  38. uchar code table7[]={"水溫控制系統(tǒng)設(shè)計"};
  39. uchar code table8[]={"    "};
  40. void delay(uint z)//延時函數(shù)，延時5ms
  41. {
  42. uint x,y;
  43. for(x=z;x>0;x--)
  44. for(y=110;y>0;y--);
  45. }
  46. void keyscan()
  47. {
  48. if(set_temp>=100)//將設(shè)定溫度限定在0-100度之間
  49. set_temp=100;
  50. if(set_temp<=0)
  51. set_temp=0;
  52. if(s5==0)//此鍵按下設(shè)定溫度加5
  53. {
  54. delay(10);
  55. if(s5==0)
  56. {
  57. flag1=0;
  58. set_temp+=5;
  59. if(set_temp>=100)
  60. {
  61. set_temp=100;
  62. beep=0;
  63. delay(1000);
  64. beep=1;
  65. }
  66. }while(s5==0);
  67. }
  68. if(s4==0)//此鍵按下設(shè)定溫度減5
  69. {
  70. delay(10);
  71. if(s4==0)
  72. {
  73. flag1=0;
  74. set_temp-=5;
  75. if(set_temp<=0)
  76. {
  77. set_temp=0;
  78. beep=0;
  79. delay(1000);
  80. beep=1;
  81. }
  82. }while(s4==0);
  83. }
  84. if(s3==0)//此鍵按下設(shè)定溫度加1
  85. {
  86. delay(10);
  87. if(s3==0)
  88. {
  89. flag1=0;
  90. set_temp++;
  91. if(set_temp==100)
  92. {
  93. set_temp=100;
  94. beep=0;
  95. delay(1000);
  96. beep=1;
  97. }
  98. }while(s3==0);
  99. }
  100. if(s2==0)//此鍵按下設(shè)定溫度減1
  101. {
  102. delay(10);
  103. if(s2==0)
  104. {
  105. flag1=0;
  106. set_temp--;
  107. if(set_temp==0)
  108. {
  109. set_temp=0;
  110. beep=0;
  111. delay(1000);
  112. beep=1;
  113. }
  114. }while(s2==0);
  115. }
  116. if(s1==0)//確定加熱狀態(tài)（加熱與不加熱）
  117. {
  118. delay(10);
  119. if(s1==0)
  120. {
  121. flag1=1;
  122. }
  123. while(s1==0);
  124. }
  125. }
  126. void dsreset()//DS18B20復(fù)位函數(shù)
  127. {
  128. uint i;
  129. ds=0;
  130. i=103;
  131. while(i>0)i--;
  132. ds=1;
  133. i=4;
  134. while(i>0)i--;
  135. }
  136. bit tempreadbit()//從DS18B20 RAM讀一位數(shù)據(jù)
  137. {
  138. uint i;
  139. bit dat;
  140. ds=0;i++;
  141. ds=1;i++;i++;
  142. dat=ds;
  143. i=8;while(i>0)i--;
  144. return(dat);
  145. }
  146. uchar tempread()//從DS18B20 RAM讀一字節(jié)數(shù)據(jù)
  147. {
  148. uchar i,j,dat;
  149. dat=0;
  150. for(i=1;i<=8;i++)
  151. {
  152. j=tempreadbit();
  153. dat=(j<<7)|(dat>>1);
  154. }
  155. return(dat);
  156. }
  157. void tempwritebyte(uchar dat)//向DS18B20寫以字節(jié)的數(shù)據(jù)
  158. {
  159. uint i,j;
  160. bit testb;
  161. for(j=1;j<=8;j++)
  162. {
  163. testb=dat&0x01;
  164. dat=dat>>1;
  165. if(testb)//寫1
  166. {
  167. ds=0;
  168. i++;i++;
  169. ds=1;
  170. i=8;while(i>0)i--;
  171. }
  172. else//寫0
  173. {
  174. ds=0;
  175. i=8;while(i>0)i--;
  176. ds=1;
  177. i++;i++;
  178. }
  179. }
  180. }
  181. void tempchange()//啟動溫度轉(zhuǎn)換
  182. {
  183. dsreset();
  184. delay(1);
  185. tempwritebyte(0xcc);
  186. tempwritebyte(0x44);
  187. }
  188. float get_temp()//溫度值讀取與處理函數(shù)
  189. {
  190. uchar a,b;
  191. dsreset();
  192. delay(1);
  193. tempwritebyte(0xcc);
  194. tempwritebyte(0xbe);
  195. a=tempread();
  196. b=tempread();
  197. temp=b;
  198. temp<<=8;
  199. temp=temp|a;
  200. f_temp=(float)(temp*0.0625);
  201. f_temp=f_temp*10;
  202. return(f_temp);
  203. }
  204. void write_com(uchar com)//向12864寫指令
  205. {
  206. rs=0;
  207. wr=0;
  208. delay(1);
  209. P0=com;
  210. lcden=1;
  211. delay(1);
  212. lcden=0;
  213. delay(1);
  214. }
  215. void write_date(uchar date)//向12864寫數(shù)據(jù)
  216. {
  217. rs=1;
  218. wr=0;
  219. delay(1);
  220. P0=date;
  221. lcden=1;
  222. delay(1);
  223. lcden=0;
  224. delay(1);
  225. }
  226. void display(float m,uchar n)//顯示設(shè)定溫度、實測溫度、加熱狀態(tài)
  227. {
  228. uint i,j;
  229. float b;
  230. float p;
  231. uchar a1,a2,a3;
  232. uchar b1,b2,b3,b4;
  233. if(n<100)
  234. {
  235. a1=0;
  236. a2=n/10;
  237. a3=n;
  238. }
  239. else
  240. {
  241. a1=1;
  242. a2=0;
  243. a3=0;
  244. }
  245. p=m;
  246. j=(uint)(p*10);
  247. b1=(uchar)(j/1000);
  248. b2=(uchar)(j00/100);
  249. b3=(uchar)(j0/10);
  250. b4=(uchar)(j);
  251. write_com(0x90+5);//顯示設(shè)定溫度
  252. write_date(0x30+a1);
  253. write_date(0x30+a2);
  254. write_date(0x30+a3);
  255. write_com(0x88+5);//顯示實測溫度
  256. write_date(0x30+b1);
  257. write_date(0x30+b2);
  258. write_date(0x2e);
  259. write_date(0x30+b3);
  260. write_date(0x30+b4);
  261. b=((float)(b1*100+b2*10+b3))/10.0;
  262. i=0;
  263. if((b+0.2)
  264. {
  265. led1=0;
  266. write_com(0x98+1);
  267. while(table2[i]!='\0')
  268. {
  269. write_date(table2[i]);
  270. i++;
  271. }
  272. flag2=1;
  273. }
  274. else
  275. {
  276. led1=1;
  277. i=0;
  278. write_com(0x98+1);
  279. while(table8[i]!='\0')
  280. {
  281. write_date(table8[i]);
  282. i++;
  283. }
  284. i=0;
  285. if((b=n)||((b>n)&&((b-0.2)<=n))||((b=n)))
  286. {
  287. led2=0;
  288. write_com(0x98+4);
  289. while(table3[i]!='\0')
  290. {
  291. write_date(table3[i]);
  292. i++;
  293. }
  294. }
  295. }
  296. if(flag2==1)
  297. {
  298. flag2=0;
  299. led2=1;
  300. i=0;
  301. write_com(0x98+4);
  302. while(table8[i]!='\0')
  303. {
  304. write_date(table8[i]);
  305. i++;
  306. }
  307. }
  308. }
  309. void conversion()//定時器2初值處理函數(shù)
  310. {
  311. uint temp2;
  312. temp2=65536-PWMH*10;
  313. HighH=temp2/256;
  314. HighL=temp2%6;
  315. }
  316. void senddate(float y)
  317. {
  318. // uint i;
  319. if(flag==1)
  320. {
  321. ES=0;
  322. flag=0;
  323. c=0;
  324. TI=1;
  325. printf("The measured temp:%f",y);
  326. // SBUF=1;
  327. while(!TI);
  328. TI=0;
  329. ES=1;
  330. }
  331. }
  332. void init()//初始化函數(shù)
  333. {
  334. uint i,j;
  335. TMOD=0x21;
  336. TH1=0xfd;
  337. TL1=0xfd;
  338. TH0=(65536-50000)/256;
  339. TL0=(65536-50000)%6;
  340. PWMH=0;
  341. conversion();
  342. TH2=(65536-50000)/256;
  343. TL2=(65536-50000)%6;
  344. rd=1;
  345. lcden=0;
  346. write_com(0x30);
  347. write_com(0x0c);
  348. write_com(0x01);
  349. write_com(0x90);
  350. while(table5[i]!='\0')//系統(tǒng)初始化
  351. {
  352. write_date(table5[i]);
  353. i++;
  354. delay(20);
  355. }
  356. for(j=0;j<=1;j++)//6個點的三次循環(huán)
  357. {
  358. write_com(0x88+4);
  359. for(i=0;i<=5;i++)
  360. {
  361. write_date(0x2e);
  362. delay(200);
  363. }
  364. delay(100);
  365. write_com(0x88+4);
  366. for(i=0;i<=5;i++)
  367. {
  368. write_date(0x20);
  369. }
  370. delay(100);
  371. }
  372. i=0;
  373. write_com(0x80);//顯示 水溫控制系統(tǒng)設(shè)計標(biāo)題
  374. while(table7[i]!='\0')
  375. {
  376. write_date(table7[i]);
  377. i++;
  378. }
  379. i=0;
  380. write_com(0x90);//顯示 設(shè)定溫度
  381. while(table[i]!='\0')
  382. {
  383. write_date(table[i]);
  384. i++;
  385. }
  386. i=0;
  387. write_com(0x88);//顯示 實測溫度
  388. while(table1[i]!='\0')
  389. {
  390. write_date(table1[i]);
  391. i++;
  392. }
  393. // tempwritebyte(0x4e);//設(shè)定DS18B20的分辨率為11位
  394. // tempwritebyte(0x5f);
  395. PWM=0;
  396. e1=0;
  397. e2=0;
  398. e3=0;
  399. duk=0;
  400. uk=0;
  401. KP=20;//PID控制算法參數(shù)
  402. KI=0.061;
  403. KD=30;
  404. REN=1;//串口通信設(shè)置
  405. SM0=0;
  406. SM1=1;
  407. ET0=1;
  408. ET2=1;
  409. TR0=1;
  410. TR1=1;
  411. TR2=1;//啟動定時器2
  412. EA=1;
  413. ES=1;
  414. }
  415. void main()
  416. {
  417. init();
  418. while(1)
  419. {
  420. keyscan();//調(diào)用鍵盤掃描函數(shù)
  421. tempchange();//啟動溫度轉(zhuǎn)換
  422. t=get_temp();//提取實測溫度
  423. display(t,set_temp);//顯示設(shè)定溫度和實測溫度
  424. senddate(t);//向上位機發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù)
  425. if((flag1==1))
  426. {
  427.    if(timecount>=375)
  428. {
  429. timecount=0;
  430. e1=set_temp-t;
  431. duk=(KP*(e1-e2)+KI*e1+KD*(e1-2*e2+e3));//PID控制算法式
  432.    uk=uk+duk;
  433. if(e1>=75)
  434. {
  435. z=4;
  436. }
  437. else if(e1>=50)
  438. {
  439. z=3;
  440. }
  441. else if(e1>=10)
  442. {
  443. z=2;
  444. }
  445. else
  446. z=1;
  447. }
  448. if(uk>=2500)uk=2500;
  449.    if(uk<=0)uk=0;
  450. if(uk<=0)
  451. {
  452. ET0=0;
  453. ET2=0;
  454. PWM=0;
  455. }
  456. else
  457. {
  458. ET0=1;
  459. ET2=1;
  460. PWMH=(uchar)uk;
  461. k=(float)uk;
  462. }
  463. e3=e2;
  464.    e2=e1;
  465. conversion();//調(diào)用定時器2初值處理函數(shù)
  466. }
  467. else
  468. {
  469. ET0=0;
  470. ET2=0;
  471. PWM=0;
  472. }
  473. }
  474. }
  475. void timer0() interrupt 1//定時器1中斷
  476. {
  477. TH1=(65536-50000)/256;
  478. TL1=(65536-50000)%6;
  479. timecount++;
  480. TH2=HighH;
  481. TL2=HighL;
  482. PWM=1;
  483. }
  484. void ser() interrupt 4//串口中斷
  485. {
  486. RI=0;
  487. c=SBUF;
  488. flag=1;
  489. }
  490. void Timer2() interrupt 5//用定時器2控制PWM占空比
  491. {
  492. TF2=0;
  493. PWM=0;
  494. }
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ID:504053 發(fā)表于 2019-4-13 00:24 來自手機 | 只看該作者
程序和原理圖不符
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板凳
ID:666029 發(fā)表于 2019-12-17 13:44 | 只看該作者

可能是元器件不對
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