基于51單片機PID算法的自動水溫控制系統(tǒng)源程序等資料

ID:413009 · 發(fā)表于 2020-6-30 16:38

本水溫自動控制系統(tǒng)分為主控部分、顯示部分、接收部分、無線部分、上位機部分共五大部分，其中主控部分和上位機部分是本次設(shè)計的重點。

普通溫度傳感器只能在容器的外部對溫度進行采集，不能很準(zhǔn)確的反應(yīng)實時的變化量。由于加熱棒停止加熱一段時間內(nèi)仍然有加熱的功效，所以如果溫度到達時才停止加熱，溫度一定會超出目標(biāo)溫度很多，所以采用PID算法可以較為準(zhǔn)確的控制水溫的變化情況。因為水有惰性，如果不進行攪拌那么一個燒杯中的水上層和下層甚至可能會差十?dāng)z氏度，所以需要讓水運動起來。由于容器較小，使用電機攪拌空間不足，所以采用氣泵方式。

當(dāng)主控端上電后，系統(tǒng)對溫度采集模塊、加熱控制模塊、制冷控制模塊、LCD顯示模塊、按鍵控制模塊、無線傳輸模塊進行初始化。初始化完成后，讀取無線數(shù)據(jù)的接收緩沖區(qū)，判斷是否接收到數(shù)據(jù)，如果收到命令則判斷其命令類型并執(zhí)行。檢測按鍵是否被按下，如果被按下則處理相應(yīng)的按鍵事件。獲取當(dāng)前溫度，在LCD上顯示，并通過無線將溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給接收端，把當(dāng)前溫度值傳入PID算法中進行運算，得出脈沖寬度，再通過脈沖控制加熱棒加熱或制冷器制冷。

PID算法：#include "STC12C5A60S2.h"
#include "DisplayLED.h"
#include "USART.h"
#include "DS18B20.h"

sbit JiaRe = P3^5;
sbit KEY0  = P3^0;
sbit KEY1  = P3^1;
sbit KEY2  = P3^2;
sbit KEY3  = P3^3;
sbit LED = P3^6;

unsigned int Time_count = 0;
unsigned int TIME_MY = 1;
unsigned char JiaReFlag = 0;

unsigned char TxVALUE[RXTX_WIDTH];

typedef struct
{
      signed int dState;                      // 保存最后一次輸入
      signed int iState;                      // 積分器狀態(tài)
      signed int iMax, iMin;                // 積分器上下限
      signed int iGain,                      // 積分增益
      pGain,                                              // 比例增益
      dGain;                                              // 微分增益
} SPid;

void Time0Init(void)
{
      TMOD |= 0x01;                               // 設(shè)置定時器模式
      TH0 = (65536-5000)/256;             // 裝初值
      TL0 = (65536-5000)%256;
      TR0 = 0;                                     // 開定時器
      ET0 = 1;                                     // 定時器中斷
      EA = 1;                                              // 開總中斷
}

void TimeZero() interrupt 1
{
      TH0=(65536-5000)/256;
      TL0=(65536-5000)%256;             // 重填TH0,TL0

      Time_count ++;

      if(Time_count >= 40)
            Time_count = 0;

      if(Time_count < TIME_MY)
      {
            LED = 0;
            JiaRe = 0;
      }
      else
      {
            LED = 1;
            JiaRe = 1;
      }

}

void PWM_ChuLi(signed int re)
{
      if(re < 0)
      {
            TIME_MY = 0;
            JiaReFlag = 0;
      }
      else if(re > 40)
            TIME_MY = 40;
      else
            TIME_MY = re;
}

signed int ControlPID(SPid * pid, signed int error, signed int  position)
{
      signed int pTerm,dTerm, iTerm;

      // 計算的比例項
      pTerm = pid->pGain * error;

      // 對積分狀態(tài)的限制
      pid->iState += error;
      if (pid->iState > pid->iMax)
            pid->iState = pid->iMax;
      else if (pid->iState < pid->iMin)
            pid->iState = pid->iMin;
      iTerm = pid->iGain * pid->iState;
      // 計算的微分項
      dTerm = pid->dGain * (position - pid->dState);
      pid->dState = position;

      return pTerm + iTerm/10 - dTerm;
}

void main(void)
{
      signed int  CommandSet = 340;
      signed int  position;
      signed int  Term;

      unsigned int       mLoop;
      unsigned char       SetFlag = 0;

      SPid MyPID = {0,0,40,-40,0,4,1};

      P0M0 = 0xFF;
      P2M0 = 0xFF;
      P1M0 = 0xFF;

//       UartInit();
      Time0Init();

      while(1)
      {
            if(SetFlag == 0)
            {
                     TmpChange();
                     position = GetTemperature();
                     Term = ControlPID(&MyPID,(CommandSet/10 - position/10 - 1),position/10);
                     PWM_ChuLi(Term);
            }
            for(mLoop = 0;mLoop< 10000;mLoop++)
            {
                     if(KEY0 == 0)
                     {
                              while(KEY0 == 0);
                              SetFlag = ~SetFlag;
                              while(KEY0 == 0);
                              DelayMS(20);
                              while(KEY0 == 0);
                              DelayMS(20);
                     }
                     if(SetFlag != 0)
                     {
                              JiaReFlag = 0;
                              JiaRe = 1;
                              DisplayLED(CommandSet);

                              if(KEY1 == 0)
                              {
                                    CommandSet += 10;
                                    if(CommandSet > 990)
                                             CommandSet = 990;
                                    while(KEY1 == 0);
                                    DelayMS(20);
                                    while(KEY1 == 0);
                                    DelayMS(20);
                              }
                              if(KEY2 == 0)
                              {
                                    while(KEY2 == 0);
                                    CommandSet -= 10;
                                    if(CommandSet < position/10*10 +20)
                                             CommandSet = position/10*10 +20;
                                    while(KEY2 == 0);
                                    DelayMS(20);
                                    while(KEY2 == 0);
                                    DelayMS(20);
                              }
                     }
                     else
                     {
                              DisplayLED(position);
                     }

                     if(KEY3 == 0)
                     {
                              while(KEY3 == 0);
                              JiaReFlag = 1;
                     }
                     if(JiaReFlag !=0)
                     {
                              LED = 0;
                              TR0 = 1;
                     }
                     else
                     {
                              JiaRe = 1;
                              TR0 = 0;
                              LED = 1;
                     }
            }
      }
}

全部資料51hei下載地址：

基于51單片機PID算法的自動水溫控制系統(tǒng).rar (869.98 KB, 下載次數(shù): 201)

ID:462629 · 發(fā)表于 2021-12-28 10:34

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