51單片機(jī)PID溫度控制源程序

ID:800046 · 發(fā)表于 2020-7-8 22:27

本帖最后由 ypc12345678 于 2020-7-13 20:52 編輯

實(shí)時(shí)溫度測(cè)量及顯示，超出溫度范圍相應(yīng)的繼電器工作，繼電器可以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的加，本數(shù)字溫度報(bào)警器是基于51單片機(jī)及溫度傳感器DS18B20來(lái)設(shè)計(jì)的，溫度測(cè)量范圍0到99.9攝氏度，精度為0.1攝氏度，

元件清單

電路原理圖

源程序
#include<reg52.h>

#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID {
unsigned int SetPoint; // 設(shè)定目標(biāo) Desired Value
unsigned int Proportion; // 比例常數(shù) Proportional Const
unsigned int Integral; // 積分常數(shù) Integral Const
unsigned int Derivative; // 微分常數(shù) 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) 響應(yīng)輸出
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)//反饋輸入
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調(diào)節(jié)參數(shù)
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
sbit output=P1^0;
sbit ds=P3^2;
sbit DQ=P3^2;//ds18b20與單片機(jī)連接口
sbit lcden=P2^7;//LCE使能引腳
sbit lcdrs=P2^5;
sbit lcdrw=P2^6;
sbit ledred=P1^6;
sbit ledgreen=P1^7;
sbit key0=P2^0;//按鍵引腳
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; //溫度變量定義
unsigned int s;
float  f_temp;//轉(zhuǎn)換后的溫度
uint tvalue;
uchar tflag;//溫度正負(fù)標(biāo)志
void delay(i)//延時(shí)函數(shù)
{
uint j;
for(i;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}

void wr_com(uchar ml)//寫(xiě)命令
{
lcdrs=0;
P0=ml;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}

void wr_data(uchar shuju)//寫(xiě)數(shù)據(jù)
{
lcdrs=1;
//lcden=1;
P0=shuju;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void init()  //按照時(shí)序操作的初始化
{
lcdrw=0;
wr_com(0x38);//顯示模式設(shè)置，設(shè)置為16*2顯示，5*7點(diǎn)陣，八位數(shù)據(jù)口
wr_com(0x0c);//開(kāi)顯示，但不開(kāi)光標(biāo)，光標(biāo)不閃
wr_com(0x06);//顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置
wr_com(0x01);// 清屏
wr_com(0x80); // 數(shù)據(jù)指針初始化
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)//延時(shí)1微秒
{
while(i--);
}
void ds1820rst(void)/*ds1820復(fù)位*/
{
unsigned char x=0;
DQ = 1;       //DQ復(fù)位
delay_18B20(4); //延時(shí)
DQ = 0;       //DQ拉低
TR0=0;
delay_18B20(100); //精確延時(shí)大于
TR0=1;
DQ = 1;       //拉高
delay_18B20(40);
}
uchar ds1820rd(void)/*讀數(shù)據(jù)*/
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat = 0;
TR0=0;
for (i=8;i>0;i--)
{
  DQ = 0; //給脈沖信號(hào)
  dat>>=1;
  DQ = 1; //給脈沖信號(hào)
  if(DQ)
  dat|=0x80;
  delay_18B20(10);
}
return(dat);
}
void ds1820wr(uchar wdata)/*寫(xiě)數(shù)據(jù)*/
{
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()//獲取溫度
{

uchar a,b;
ds1820rst();
ds1820wr(0xcc);//*跳過(guò)讀序列號(hào)*/
ds1820wr(0x44);//*啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換*/
ds1820rst();
ds1820wr(0xcc);//*跳過(guò)讀序列號(hào)*/
ds1820wr(0xbe);//*讀取溫度*/
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);//溫度值擴(kuò)大10倍，精確到1位小數(shù)
temp=tvalue;
return temp;
}

void dis_temp(int t)//顯示溫度
{
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()//鍵盤(pán)掃描
{
if(key0==0)
{
  delay(1);
  if(key0==0)
  {
while(!key0);
delay(1);
while(!key0);
set_temper++;
  }
  set[0]=set_temper/10; //獲得設(shè)置溫度顯示值
  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);//延時(shí)去抖
  if(key1==0)
  {
while(!key1);
delay(3);
while(!key1);
set_temper--;//溫度減
if(set_temper==0)
{set_temper=0;}
  }

  set[0]=set_temper/10; //獲得設(shè)置溫度顯示值
  set[1]=set_temper%10;
  wr_com(0x80+0x40+9); //顯示設(shè)置溫度值
  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)); //用參數(shù)0初始化pp
}

unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) //PID計(jì)算
{
unsigned int dError,Error;
Error = pp->SetPoint - NextPoint; // 偏差
pp->SumError += Error; // 積分
dError = pp->LastError - pp->PrevError; // 當(dāng)前微分
pp->PrevError = pp->LastError;
pp->LastError = Error;
return (pp->Proportion * Error//比例
+ pp->Integral * pp->SumError  //積分項(xiàng)
+ pp->Derivative * dError); // 微分項(xiàng)
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
void compare_temper(void)
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper)  //設(shè)置溫度大于當(dāng)前溫度
{
  ledred=0;
  ledgreen=1;
  if(set_temper-temper>1)  //溫度相差1度以上
  {
high_time=100;
low_time=0;
  }
  else  //設(shè)置溫度不大于當(dāng)前溫度
  {
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)  //設(shè)置溫度不大于當(dāng)前溫度
{
  ledred=1;
  ledgreen=0;
  if(temper-set_temper>0) //溫度相差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中斷服務(wù)子程序，用于控制電平的翻轉(zhuǎn) ,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;
}

/***********主函數(shù)**********/
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); //顯示設(shè)置溫度
wr_data(table[set[0]]);
delay(1);
wr_com(0x80+0x40+10);
wr_data(table[set[1]]);
delay(1);
wr_com(0x80+0x40+14); //顯示溫度符號(hào)
wr_data(0xdf);
delay(1);
while(1)
{
  keyscan();  //按鍵掃描
  for(i=0;i<10;i++) //循環(huán)10次
  {
dis_temp(get_temper()); //顯示溫度值
if((key0==0)||(key1==0)) break; //如果有按鍵退出顯示循環(huán)
  }
  if((key0!=0)&&(key1!=0))  compare_temper();  //比較溫度
}
}

ID:495287 · 發(fā)表于 2020-7-11 23:02

管理員都說(shuō)了，補(bǔ)全電路與仿真加100黑幣，羨慕嫉妒但是不恨

ID:451718 · 發(fā)表于 2020-7-14 16:01

本著學(xué)習(xí)的態(tài)度，努力的看完了你的PID算法。不過(guò)有2點(diǎn)想法，還是想提出來(lái)探討一下。
1. 你確定你這個(gè)PID在89C52上面能夠跑得起來(lái)？我是想問(wèn)一下，你自己有沒(méi)有用示波器看一下你的輸出？ 4ms的周期方波。這個(gè)分度不知道有沒(méi)有效果哦。另外，沒(méi)有看懂你是通過(guò)什么來(lái)控制有效值的。
2. STC是不支持浮點(diǎn)運(yùn)算的，測(cè)溫那里*0.625誤差會(huì)很大哦，反正是返回uint,最大值可以到30000多，擴(kuò)大100倍不是更好？另外，*0.625的運(yùn)算，改成*5/8 ,程序效率會(huì)更高點(diǎn)吧。

ID:653771 · 發(fā)表于 2020-7-14 17:56

對(duì)我來(lái)說(shuō)，有點(diǎn)復(fù)雜

ID:254411 · 發(fā)表于 2022-8-24 21:24

rin = s; // Read Input 此語(yǔ)句沒(méi)有意義

ID:166475 · 發(fā)表于 2022-10-15 15:16

我測(cè)試了。pid并沒(méi)有具體意義

ID:97678 · 發(fā)表于 2022-10-16 09:22

繼電器控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)PID功能嗎？
這是什么繼電器？

ID:34149 · 發(fā)表于 2022-10-16 14:47

jovew 發(fā)表于 2022-10-16 09:22
繼電器控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)PID功能嗎？
這是什么繼電器？

到達(dá)設(shè)定值，輸出控制。
輸出到設(shè)定值，停止輸出。
周而復(fù)始。讓輸出與輸入保持恒定。
可以理解為PID。

ID:97678 · 發(fā)表于 2022-10-16 16:36

如果這樣的話，溫度控制區(qū)間需要多大才行？
T0中斷服務(wù)子程序，用于控制電平的翻轉(zhuǎn) ,40us*100=4ms周期
這是不是控制？
這么快繼電器可以正常工作嗎？

ID:491875 · 發(fā)表于 2023-5-27 15:10

dyx811 發(fā)表于 2022-10-16 14:47
到達(dá)設(shè)定值，輸出控制。
輸出到設(shè)定值，停止輸出。
周而復(fù)始。讓輸出與輸入保持恒定。

繼電器不適合PID控制，繼電器只適合區(qū)間控制，PID控制需要頻繁動(dòng)作，不適合繼電器。PID最好是配合無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)使用。繼電器可以作為超限保護(hù)控制。

ID:1142339 · 發(fā)表于 2025-1-3 09:49

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51單片機(jī)PID溫度控制源程序

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