stm32單片機PID溫控系統源程序 18b20,硬件驗證通過

ID:144730 · 發表于 2021-8-28 11:14

引腳說明：
//定義MCU與LCD的接口
/*******************************
*D4---->PB8
*D5---->PB5
*D6---->PB6
*D7---->PB7
*RS---->PA8
*RW---->PA11
*EN---->PA12

LCD1602
VCC---->5V
GND---->GND
VO----->接對比度調節滑動變阻器- -->GND
LED+ -->5v
LED- -->GND

PWM輸出（12703半導體制冷片）
4A電機pwm驅動芯片
*制冷IN1---->PB10
*加熱IN2---->PB11

18B20數字溫度傳感器
18B20OUT---->PB9
按鍵

KEY1---->PB12
KEY1---->PB13
KEY1---->PB14

AT24C16
1(A0)---->GND
2(A1)---->GND
3(A2)---->GND
4(GND)---->GND
4(SDA)---->PC13---->4.7K(R)---->VCC
6(SCL)---->PC14---->4.7K(R)---->VCC
7(WP)---->GND---->104(C)---->VCC
8(VCC)---->VCC

功能說明：通過18B20檢測溫度，通過pwm輸出來調節控溫，未進行精準pid調試，恒溫時間大約在5min左右。
2021.8.25 ：基本程序編寫完成。
2021.8.26：修改程序，既可以制熱也可以制冷。
2021.8.27：加入24c16用于存儲設定溫度和模式，優化lcd顯示。

制作出來的實物圖如下：

單片機源程序如下:

#include "incrementpid.h"
#include "usart.h"
//增量式PID
PID pid;
u8 T_mode=1;//制冷(1)制熱(0)模式切換
void PIDParament_Init() //
{
pid.choose_model = MODEL_PID;//調節模式
pid.T=500; //采樣周期，定時器使用1ms，則最小執行PID的周期為500ms
pid.set =25; //用戶設定值，攝氏度
pid.Kp=0.6; //比例系數
pid.Ti=100.0; //微分系數常數ms
pid.Td=20.0; //積分時間常數ms
pid.OUT0=0; //一個維持的輸出
pid.pwmcycle = 1999; //PWM的周期
}
void pid_calc() //增量式PID調節函數
{
float dk1;float dk2;
float t1,t2,t3;
if(pid.Tdata < (pid.T)) //最小計算周期未到
{
return ;
}
pid.Tdata = 0;
pid.En=pid.set-pid.curr; //本次誤差
dk1=pid.En-pid.En_1; //本次偏差與上次偏差之差
dk2=pid.En-2*pid.En_1+pid.En_2;
t1=pid.Kp*dk1; //比例
t2=(pid.Kp*pid.T)/pid.Ti; //積分
t2=t2*pid.En;
t3=(pid.Kp*pid.Td)/pid.T; //微分
t3=t3*dk2;
switch(pid.choose_model)
{
case MODEL_P: pid.Dout= t1; printf("使用P運算\r\n") ;
break;
case MODEL_PI: pid.Dout= t1+t2; printf("使用PI運算\r\n") ;
break;
case MODEL_PID: pid.Dout= t1+t2+t3; printf("使用PID運算\r\n") ;
break;
}
if(T_mode==0)//制熱PID調節
{
pid.currpwm+=pid.Dout; //本次應該輸出的PWM
printf("PID算得的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
/*判斷算出的數是否符合控制要求*/
if(pid.currpwm>pid.pwmcycle) //算出的值取值，肯定是在0-pid.pwmcycle之間，不然的話PWM怎么輸出
{
pid.currpwm=pid.pwmcycle;
}
if(pid.currpwm<0)
{
pid.currpwm=0;
}
TIM_SetCompare4(TIM2,pid.currpwm); //pwm輸出函數
TIM_SetCompare3(TIM2,0); //pwm輸出函數
printf("實際輸出使用的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
}
else if(T_mode==1)//制冷PID調節
{
pid.currpwm+=pid.Dout; //本次應該輸出的PWM
printf("PID算得的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
if(-pid.currpwm>pid.pwmcycle)//算出的值取值，肯定是在0-pid.pwmcycle之間，不然的話PWM怎么輸出
{
pid.currpwm=-pid.pwmcycle; //pwm最大寬度
}
if(pid.currpwm>0)//當前的pwm寬度
{
pid.currpwm=0;
}
TIM_SetCompare3(TIM2,-pid.currpwm); //pwm輸出函數
TIM_SetCompare4(TIM2,0);
printf("實際輸出使用的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
}
pid.En_2=pid.En_1;
pid.En_1=pid.En;
}

復制代碼

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include "sys.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "ds18b20.h"
#include "LCD1602.h"
#include "pwmout.h"
#include "key.h"
#include "timer3.h"
#include "incrementpid.h"
#include "24cxx.h"
//float TM1;//存儲溫度值
//s8 set_temp=30;//設定溫度
uint8_t ucDs18b20Id[8];//存儲18b20數據
u8 i;//循環讀取18b20ID次數
u8 a,b,c=0;//lcd循環顯示
u16 pwmval23=0,pwmval24=0;//占空比調節
u8 cle_pwm1,cle_pwm2;//清除pwm顯示
int main(void)
{
delay_init(); //延時函數初始化
NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置NVIC中斷分組2:2位搶占優先級，2位響應優先級
uart_init(9600); //串口初始化為9600
LCD_init();//lcd1206初始化
PWM_Out_Init(); // 定時器輸出pwm初始化
KEY_Input_Init();//GPIO IN初始化
TIM3_Init(999,71); ////TIM2 1ms中斷
PIDParament_Init() ;//增量式PID初始化
AT24CXX_Init();//初始化IIC接口
TIM_SetCompare3(TIM2,0); //pwm輸出函數
TIM_SetCompare4(TIM2,0); //pwm輸出函數
LCD_set_xy(1,2);//寫位置
LCD_write_data('T'); //寫數據
LCD_write_data('E'); //寫數據
LCD_write_data('M'); //寫數據
LCD_write_data('P'); //寫數據
LCD_write_data(':'); //寫數據
LCD_set_xy(1,1);//寫位置
LCD_write_data('P'); //寫數據
LCD_write_data('W'); //寫數據
LCD_write_data('M'); //寫數據
LCD_write_data(':'); //寫數據
while( DS18B20_Init() ) //DS18B20初始化
{
printf("no ds18b20 exit\r\n");//初始化DS18B20，不初始化就等待這里?
delay_ms(500);
break;
}
DS18B20_ReadId(ucDs18b20Id); //讀取18b20的ID
//LCD_write_cmd(0x0f);//寫命令
for(i = 0;i < 8;i ++)
{
printf("DS18B20[%d] ID:%d \r\n ",i,ucDs18b20Id[i]); //讀取18b20的ID
}
while(AT24CXX_Check())//檢測不到24c02
{
printf("檢測不到24cXX\r\n") ;
delay_ms(1000);
break;
}
pid.set=AT24CXX_ReadOneByte_minus(0);//設定溫度數據讀取，在AT24CXX指定地址讀出一個數據
T_mode=AT24CXX_ReadOneByte(4);//模式數據讀取，在AT24CXX指定地址讀出一個數據
while(1)
{
/************************溫度設定*****************************************/
if( KEY_Scan(0,KEY1)){pid.set++;AT24CXX_WriteOneByte_minus(0,pid.set);/*在AT24CXX指定地址寫入一個數據*/}
if( pid.set>125)pid.set=125;
if( KEY_Scan(0,KEY2)){T_mode=!T_mode;AT24CXX_WriteOneByte(4,T_mode);/*在AT24CXX指定地址寫入一個數據*/}//制冷制熱模式切換
if( KEY_Scan(0,KEY3)){pid.set--;AT24CXX_WriteOneByte_minus(0,pid.set);/*在AT24CXX指定地址寫入一個數據*/}
if( pid.set<-55)pid.set=-55;
/********************pwm輸出**********************************************/
pid_calc() ;//增量式PID調節函數
/*********************制冷制熱模式顯示****************************/
LCD_set_xy(16,1);//寫位置
if(T_mode==1)//制冷
{
LCD_write_data('L'); //寫數據
cle_pwm1=1;
}
else//制熱
{
LCD_write_data('H'); //寫數據
cle_pwm2=1;
}
if(cle_pwm1&&cle_pwm2)
{
LCD_set_xy(5,1);//寫位置
LCD_write_data(' '); //寫數據
LCD_write_data('0'); //寫數據
LCD_write_data('0'); //寫數據
LCD_write_data('0'); //寫數據
LCD_write_data('0'); //寫數據
cle_pwm1=0;
cle_pwm2=0;
}
/*********************pwm輸出顯示在lcd1602上****************************/
//if(pid.currpwm<0)//制冷
if(T_mode==1)//制冷
{
pwmval23=-pid.currpwm;
memset(Data_Partition,0x30,sizeof(Data_Partition));//初始化數組
conversion(pwmval23);//將數據拆分方便寫入lcd1602
LCD_set_xy(5,1);//寫位置
LCD_write_data('-'); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[3]); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[2]); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[1]); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[0]); //寫數據
}
//else if(pid.currpwm>0)//制熱
else if(T_mode==0)//制冷
{
pwmval24=pid.currpwm;
memset(Data_Partition,0x30,sizeof(Data_Partition));//初始化數組0x30 LCD的字符0
conversion(pwmval24);//將數據拆分方便寫入lcd1602
LCD_set_xy(5,1);//寫位置
LCD_write_data('+'); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[3]); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[2]); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[1]); //寫數據
LCD_write_data(Data_Partition[0]); //寫數據
}
/*****************設定溫度顯示在lcd1602上********************************/
if(pid.set>=0) //lcd1602顯示設定溫度
{
b=Data_Line(pid.set);//獲取顯示數據位數
conversion(pid.set);//將數據拆分方便寫入lcd1602
LCD_set_xy(13,2);//寫位置
LCD_write_data(' '); //清除“-” 號
LCD_set_xy(14,2);//寫位置
for(a=0;a<b+1;a++) //清空顯示數據
{
LCD_write_data(' '); //寫數據
}
LCD_set_xy(14,2);//寫位置
for(a=0;a<b;a++) //整數部分顯示，不限長度
{
LCD_write_data(Data_Partition[b-a-1]); //寫數據
}
}
/****************************************************************/
else if(pid.set<0) //lcd1602顯示設定溫度
{
b=Data_Line(-pid.set);//獲取顯示數據位數
conversion(-pid.set);//將數據拆分方便寫入lcd1602
LCD_set_xy(13,2);//寫位置
LCD_write_data('-'); //顯示“-” 號
LCD_set_xy(14,2);//寫位置
for(a=0;a<b+1;a++) //清空顯示數據
{
LCD_write_data(' '); //寫數據
}
LCD_set_xy(14,2);//寫位置
for(a=0;a<b;a++) //整數部分顯示，不限長度
{
LCD_write_data(Data_Partition[b-a-1]); //寫數據
}
}
/**************************溫度顯示在lcd1602*****************************************/
pid.curr=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id ); //讀取18b20溫度數據
if(pid.curr>=0) //lcd1602顯示溫度
{
b=Data_Line(pid.curr*100);//獲取顯示數據位數
conversion(pid.curr*100);//將數據拆分方便寫入lcd1602
// LCD_set_xy(6,2);//寫位置
// for(a=0;a<b+2;a++) //清空顯示數據
// {
// LCD_write_data(' '); //寫數據
// }
LCD_set_xy(6,2);//寫位置
for(a=0;a<b-2;a++) //整數部分顯示，不限長度
{
LCD_write_data(Data_Partition[b-a-1]); //寫數據
}
if(pid.curr<1)
{
LCD_write_data('0'); //寫數據
}
LCD_write_data('.'); //寫數據
for(a=2;a>0;a--) //小數部分顯示
{
LCD_write_data(Data_Partition[a-1]); //寫數據
}
}
/******************************************************************************/
else if(pid.curr<0) //lcd1602顯示溫度
{
……………………
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