51單片機PID溫度控制程序

ID:73526 · 發表于 2015-2-11 15:52

PID是比例,積分,微分的縮寫. 比例調節作用：是按比例反應系統的偏差,系統一旦出現了偏差,比例調節立即產生調節作用用以減少偏差。比例作用大,可以加快調節,減少誤差,但是過大的比例,使系統的穩定性下降,甚至造成系統的不穩定。積分調節作用：是使系統消除穩態誤差,提高無差度。因為有誤差,積分調節就進行,直至無差,積分調節停止,積分調節輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數Ti,Ti越小,積分作用就越強。反之Ti大則積分作用弱,加入積分調節可使系統穩定性下降,動態響應變慢。積分作用常與另兩種調節規律結合,組成PI調節器或PID調節器。微分調節作用：微分作用反映系統偏差信號的變化率,具有預見性,能預見偏差變化的趨勢,因此能產生超前的控制作用,在偏差還沒有形成之前,已被微分調節作用消除。因此,可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇合適情況下,可以減少超調,減少調節時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用,因此過強的加微分調節,對系統抗干擾不利。此外,微分反應的是變化率,而當輸入沒有變化時,微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用,需要與另外兩種調節規律相結合,組成PD或PID控制器。

程序如下:

/***********************************************************************
PID溫度控制程序
程序說明：
系統上電后顯示 “--溫度”
表示需要先設定溫度才開始進行溫度檢測
溫度設定完畢后程序才開始進行PID溫控
***********************************************************************/
#include <reg52.h>
#include <absacc.h>
#include"DS18B20.H"
#include"PID.H"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
unsigned char code tab[]=
{
0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xBF
}
;
/*個位0~9的數碼管段碼*/
unsigned char code sao[]=
{
0x7f,0xbf,0xdf,0xef
}
;
//掃描碼
uchar set=30,keyflag=1 ; //set初始化為30° keyflag為進入溫度設定的標志位
//4個按鍵使用說明
sbit key_out=P1^0 ; //用于溫度設定后的退出
sbit key_up=P1^1 ; //設定溫度加
sbit key_down=P1^2 ; //設定溫度減
sbit key_in=P1^3 ; //在程序的運行中如需要重新設定溫度按下此鍵才能進入設置模式并且此時是停在溫度控制的,按下key_out鍵后才表示設定完畢
void Show_key();
/***********************************************************/
void delays(unsigned char k)
{
unsigned char i,j ;
for(i=0;i<k;i++)
for(j=0;j<50;j++);
}
/*********************************************************
//數碼管顯示函數
P0口作為數據口
P2口的低四位作為掃描口
變量 x表示掃描
d表示是否要加小數點為1是為0不加
y表示傳遞的數值
*********************************************************/
LCD_disp_char(uchar x,bit d,uchar y)
{
P2=0XFF ;
P0=0xFF ;
if(d==0)
P0=tab[y];
else
P0=tab[y]&0x7f ; //與上0x7f表示是否要加小數點
P2=sao[x]; //打開掃描端號
}
/*********************************************************
按鍵掃描
*********************************************************/
void keyscan(void)
{
if(key_in==0) //按鍵進入函數
{
delays(10); //延時消抖 (以下同)
if(key_in==0)
{
while(key_in==0)
{
Show_key(); //如果一直按著鍵不放就一直顯示在當前狀態 (以下同)
}
keyflag=1 ; //按鍵標志位
}
}
/***********************/
if(key_out==0) //按鍵退出
{
delays(10);
if(key_out==0)
{
while(key_out==0)
{
Show_key();
}
keyflag=0 ;
set_temper=set ;
}
}
/*************************/
if(key_up==0) //設定溫度的加
{
delays(10);
if(key_up==0)
{
while(key_up==0)
{
Show_key();
}
if(keyflag==1)
{
set++;
if(set>90) //如果大于90°就不在加
set=90 ;
}
}
}
/*************************/
if(key_down==0) //溫度設定的減
{
delays(10);
if(key_down==0)
{
while(key_down==0)
{
Show_key();
}
if(keyflag==1)
{
set--;
if(set<30) //溫度減到30°時不在往下減
set=30 ;
}
}
}
}
/*********************************************************************
按鍵按下時的顯示函數
***********************************************************************/
void Show_key()
{
output=1 ;
LCD_disp_char(3,0,10); //顯示 -
delays(3);
LCD_disp_char(2,0,10); //顯示- (表示溫度設定 )
delays(3);
LCD_disp_char(1,0,set/10); //顯示溫度十位
delays(3);
LCD_disp_char(0,0,set%10); //顯示溫度個位
delays(3);
}
/*****************************************************************/
void main()
{
unsigned int tmp ;//聲明溫度中間變量
unsigned char counter=0 ;
PIDBEGIN(); //PID參數的初始化
output=1 ; //關閉繼電器輸出
while(1)
{
keyscan();
if(keyflag)
{
Show_key(); //顯示溫度設定
}
else
{
if(counter--==0)
{
tmp=ReadTemperature();//每隔一段時間讀取溫度值
counter=20 ;
}
LCD_disp_char(3,0,tmp/1000); //顯示溫度十位
delays(3);
LCD_disp_char(2,1,tmp/100%10); //顯示溫度個位
//顯示小數點
delays(3);
LCD_disp_char(1,0,tmp/10%10); //顯示溫度小數后一位
delays(3);
LCD_disp_char(0,0,tmp%10);//顯示溫度小數后二位
delays(3);
P2=0XFF ;
P0=0xff ;
compare_temper(); //比較溫度
}
}
}
/**********************************************************************************************************************************************/
//PID算法溫控C語言2008-08-17 18:58
#ifndef _PID_H__
#define _PID_H__
#include<intrins.h>
#include<math.h>
#include<string.h>
struct PID
{
unsigned int SetPoint ;
// 設定目標 Desired Value
unsigned int Proportion ;
// 比例常數 Proportional Const
unsigned int Integral ;
// 積分常數 Integral Const
unsigned int Derivative ;
// 微分常數 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)
unsigned int rin ;
// PID Feedback (Input)
sbit output=P1^4;
unsigned char high_time,low_time,count=0 ;
//占空比調節參數
unsigned char set_temper ;
void PIDInit(struct PID*pp)
{
memset(pp,0,sizeof(struct PID)); //PID參數初始化全部設置為0
}
unsigned int PIDCalc(struct PID*pp,unsigned int NextPoint)
{
unsigned int dError,Error ;
Error=pp->SetPoint-NextPoint ;
// 偏差
pp->SumError+=Error ;
// 積分
dError=pp->LastError-pp->PrevError ;
// 當前微分
pp->PrevError=pp->LastError ;
pp->LastError=Error ;
//比例
//積分項
return(pp->Proportion*Error+pp->Integral*pp->SumError+pp->Derivative*dError);
// 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
void compare_temper()
{
unsigned char i ;
//EA=0;
if(set_temper>temper)
{
if(set_temper-temper>1)
{
high_time=100 ; //大于1°不進行PID運算
low_time=0 ;
}
else
{ //在1°范圍內進行PID運算
for(i=0;i<10;i++)
{
//get_temper();
rin=s;
// Read Input
rout=PIDCalc(&spid,rin); //執行PID運算
// Perform PID Interation
}
if(high_time<=100) //限制最大值
high_time=(unsigned char)(rout/800);
else
high_time=100;
low_time=(100-high_time);
}
}
/****************************************/
else if(set_temper<=temper) //當實際溫度大于設置溫度時
{
if(temper-set_temper>0)//如果實際溫度大于設定溫度
{
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) //此變量是無符號字符型
high_time=(unsigned char)(rout/10000);
else
high_time=0 ;//限制不輸出負值
low_time=(100-high_time);
//EA=1;
}
}
}
/*****************************************************
T0中斷服務子程序，用于控制電平的翻轉 ,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=0xe0 ;
}
void PIDBEGIN()
{
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
}
#endif

復制代碼

ID:82175 · 發表于 2015-6-6 10:30

make an effort 51hei有你更精彩！！

ID:83639 · 發表于 2015-6-22 19:24

rin=s,這里的s你在哪里定義過？突然就出現了啊

ID:1 · 發表于 2015-11-17 16:33

szyzw 發表于 2015-6-22 19:24
**** 作者被禁止或刪除內容自動屏蔽 ****

struct PID spid ;
// PID Control Structure
unsigned int rout ;
// PID Response (Output)
unsigned int rin ;
// PID Feedback (Input)

你看214行的定義

ID:79544 · 發表于 2015-12-27 18:44

樓主，其他的.h文件呢？

ID:102615 · 發表于 2016-1-10 13:33

都沒見仿真圖呢

ID:106833 · 發表于 2016-3-1 13:34

不想說有多少錯誤了

ID:103523 · 發表于 2016-4-20 17:23

high_time=(unsigned char)(rout/800);樓主這個為什么要除以800而不是其他數值怎么算的呀求回答非常感謝！

ID:59609 · 發表于 2016-8-10 10:32

這好的程序
為什么不把它做的更完美呢

ID:147531 · 發表于 2017-1-16 13:42

admin 發表于 2015-11-17 16:33
struct PID spid ;
// PID Control Structure
unsigned int rout ;

他問的應該是第264行中 rin =s 中的 s 是怎么來的

ID:169407 · 發表于 2017-3-13 15:05

li562721098 發表于 2016-3-1 13:34
**** 作者被禁止或刪除內容自動屏蔽 ****

很多錯誤？

ID:71525 · 發表于 2017-4-17 11:11

整個分析了他的代碼，這樣的程序你發上來有什么意思？你用PID的意義何在？當溫度超調你就不再加熱，這個自動調節有違背呀。還有你的定時器實現PWM明顯邏輯錯誤…我不知道說什么好。誤人子弟，浪費我墨水。

ID:161033 · 發表于 2017-6-4 23:39

感謝，先下后看。

ID:110278 · 發表于 2017-7-23 15:57

感謝分享分享。。。。

ID:229761 · 發表于 2017-9-12 11:24

黑橙orangerx 發表于 2017-1-16 13:42
他問的應該是第264行中 rin =s 中的 s 是怎么來的

他還有的文件沒顯示出來，應該是溫度傳感器里面的

ID:167679 · 發表于 2017-12-8 12:43

zae234234 發表于 2017-4-17 11:11
整個分析了他的代碼，這樣的程序你發上來有什么意思？你用PID的意義何在？當溫度超調你就不再加熱，這個自 ...

一看到ds18b20 就應該知道這不是什么正經的PID 溫控 ,頂多算學校練手的東西 , 真正的經典的pid溫控都是用51單片機做的雙積分adc 然后可以達到比較高的采樣分辨率 ,萬能信號輸入.

ID:266854 · 發表于 2017-12-30 14:47

harvardx 發表于 2017-12-8 12:43
一看到ds18b20 就應該知道這不是什么正經的PID 溫控 ,頂多算學校練手的東西 , 真正的經典的pid溫控都是 ...

您是指PID溫控的話使用DS18B20是不合適的嗎？

ID:294233 · 發表于 2018-6-25 20:48

樓主請問一下
if(high_time<=100) //限制最大值
         high_time=(unsigned char)(rout/800);
         else
         high_time=100;
         low_time=(100-high_time);
這一塊程序里面的紅色部分是什么原理，看不懂，加急求回復

ID:346116 · 發表于 2018-10-27 10:01

樓主估計是在哪里抄來的，他沒辦法解答大家的疑問

ID:346116 · 發表于 2018-10-27 10:41

zae234234 發表于 2017-4-17 11:11
整個分析了他的代碼，這樣的程序你發上來有什么意思？你用PID的意義何在？當溫度超調你就不再加熱，這個自 ...

中斷控制電平翻轉，確實邏輯有錯誤，若pid算出了的high_time = 0,outpu = 1，并非預想中的output = 0。

ID:358930 · 發表于 2018-10-31 21:40

mingzinanqu 發表于 2018-6-25 20:48
樓主請問一下
if(high_time

high_time=(unsigned char)(rout/800);紅色大約代表，high_time=(rout/800)后強制轉為255
的char型變量。

ID:456973 · 發表于 2018-12-28 08:12

PID算法新人，學習學習

ID:146874 · 發表于 2018-12-28 08:45

太感謝分享了，很值得研究

ID:517951 · 發表于 2020-11-15 14:20

收藏學習學習，謝謝樓主了

ID:67838 · 發表于 2022-10-18 15:47

感謝，先下后看。

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51單片機PID溫度控制程序

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