單片機PID算法的恒溫控制系統仿真與程序源碼設計(DS18B20傳感器)

ID:85512 · 發表于 2018-4-24 10:21

樓主做的基于51單片機主控的PID算法的恒溫控制系統，帶加熱指示燈與遞增和遞減按鈕.采用DS18B20做的溫度傳感器

電路原理圖如下：

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）

恒溫控制系統實物圖：

pcb圖：

恒溫控制系統的單片機源程序如下：

#include<reg52.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) 響應輸出
unsigned int rin; // PID Feedback (Input)//反饋輸入
unsigned char high_time,low_time,count=0;//占空比調節參數
#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;//轉換后的溫度
uint tvalue;
uchar tflag;//溫度正負標志
void delay(i)//延時函數
{
uint j;
for(i;i>0;i--)
for(j=110;j>0;j--);
}
void wr_com(uchar ml)//寫命令
{
lcdrs=0;
P0=ml;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void wr_data(uchar shuju)//寫數據
{
lcdrs=1;
//lcden=1;
P0=shuju;
delay(5);
lcden=1;
delay(5);
lcden=0;
}
void init() //按照時序操作的初始化
{
lcdrw=0;
wr_com(0x38);//顯示模式設置，設置為16*2顯示，5*7點陣，八位數據口
wr_com(0x0c);//開顯示，但不開光標，光標不閃
wr_com(0x06);//顯示光標移動設置
wr_com(0x01);// 清屏
wr_com(0x80); // 數據指針初始化
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1微秒
{
while(i--);
}
void ds1820rst(void)/*ds1820復位*/
{
unsigned char x=0;
DQ = 1; //DQ復位
delay_18B20(4); //延時
DQ = 0; //DQ拉低
TR0=0;
delay_18B20(100); //精確延時大于
TR0=1;
DQ = 1; //拉高
delay_18B20(40);
}
uchar ds1820rd(void)/*讀數據*/
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat = 0;
TR0=0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ = 0; //給脈沖信號
dat>>=1;
DQ = 1; //給脈沖信號
if(DQ)
dat|=0x80;
delay_18B20(10);
}
return(dat);
}
void ds1820wr(uchar wdata)/*寫數據*/
{
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);//*跳過讀序列號*/
ds1820wr(0x44);//*啟動溫度轉換*/
ds1820rst();
ds1820wr(0xcc);//*跳過讀序列號*/
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);//溫度值擴大10倍，精確到1位小數
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; //獲得設置溫度顯示值
set[1]=set_temper%10;
wr_com(0x80+0x40+9); //顯示設置溫度值
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0初始化pp
}
unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint ) //PID計算
{
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;
return (pp->Proportion * Error//比例
+ pp->Integral * pp->SumError //積分項
+ pp->Derivative * dError); // 微分項
}
/***********************************************************
溫度比較處理子程序
***********************************************************/
void compare_temper(void)
{
unsigned char i;
if(set_temper>temper) //設置溫度大于當前溫度
{
ledred=0;
ledgreen=1;
if(set_temper-temper>1) //溫度相差1度以上
{
high_time=100;
low_time=0;
}
else //設置溫度不大于當前溫度
{
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) //設置溫度不大于當前溫度
{
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=0x40;
}
/***********主函數**********/
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); //顯示設置溫度
wr_data(table[set[0]]);
delay(1);
wr_com(0x80+0x40+10);
……………………
…………限于本文篇幅余下代碼請從51黑下載附件…………

復制代碼

所有資料51hei提供下載:

1DS18B20 控溫源程序.rar (95.34 KB, 下載次數: 586)

仿真.rar (24.19 KB, 下載次數: 459)

ID:1134216 · 發表于 2024-10-21 11:32

設計的不錯啊

ID:336378 · 發表于 2022-3-30 15:11

                     for(i=0;i<10;i++)
                     {
                              s=get_temper();//取得現在的溫度。
                              rin = s; // Read Input
                              rout = PIDCalc ( &spid,rin ); // Perform PID Interation
                     }

ID:739402 · 發表于 2020-5-5 11:08

樓主能QQ私聊一下嗎？救助，感激不盡

ID:732724 · 發表于 2020-5-5 10:56

landing 發表于 2020-5-4 11:14
謝謝，剛好要寫一個恒溫PID控制，可以參考一下。

能否加個QQ傳我感激不盡

ID:732724 · 發表于 2020-5-5 10:55

landing 發表于 2020-5-4 11:14
謝謝，剛好要寫一個恒溫PID控制，可以參考一下。

請問你能打開嗎？我打不開，顯示丟失什么文件

ID:739026 · 發表于 2020-5-4 11:14

謝謝，剛好要寫一個恒溫PID控制，可以參考一下。

ID:491642 · 發表于 2019-5-11 15:49

謝謝樓主分享

ID:509991 · 發表于 2019-4-16 21:17

樓主你這個是通過什么加熱裝置加熱的呀

ID:507638 · 發表于 2019-4-13 19:45

樓主，沒有降溫處理嗎？

ID:507638 · 發表于 2019-4-10 20:23

有沒有解析呢？？

ID:507638 · 發表于 2019-4-9 11:04

yzh123 發表于 2018-4-24 20:41
樓主你好，你的pid參數是怎么整定的？

要求精度不高的話通常設置都是一樣的

ID:507638 · 發表于 2019-4-9 11:03

樓主能私聊下嗎

ID:507638 · 發表于 2019-4-9 10:50

zxr961129 發表于 2018-6-7 21:13
感謝樓主，最近在做畢業設計，需要模糊pid方面的程序和仿真，很高興樓主能夠分享出來！

能互相交流下嗎

ID:507638 · 發表于 2019-4-9 10:46

樓主能加QQ聊嗎

ID:489404 · 發表于 2019-3-12 18:22

樓主你好，你的pid參數是怎么整定的？

ID:450056 · 發表于 2018-12-20 23:49

謝謝，樓主給力

ID:245429 · 發表于 2018-12-20 20:58

學習了，下載下來以后試試

ID:407060 · 發表于 2018-10-9 16:05

求救樓主仿真的電路板在哪里，我打不開

ID:280466 · 發表于 2018-9-1 19:52

可以嗎？？？

ID:340241 · 發表于 2018-6-14 02:00

樓主流弊

ID:304629 · 發表于 2018-6-7 21:13

感謝樓主，最近在做畢業設計，需要模糊pid方面的程序和仿真，很高興樓主能夠分享出來！

ID:323102 · 發表于 2018-6-7 12:49

實際測量溫度不顯示誰幫幫我加qq2304146938

ID:323102 · 發表于 2018-6-7 12:48

實際測量溫度不顯示誰幫幫我加qq2304146938

ID:323102 · 發表于 2018-6-7 11:17

溫度顯示不出來怎么回事

ID:311660 · 發表于 2018-4-25 19:37

樓主我想對你的程序提幾個問題。在你的溫度比較處理子程序里面有一段程序是這樣的if(set_temper>temper) //設置溫度大于當前溫度
{
ledred=0;
ledgreen=1;
if(set_temper-temper>1) //溫度相差1度以上
{
high_time=100;
low_time=0;
}
else //設置溫度不大于當前溫度
{
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);
  請問一下rin=s是不是表示的是PID的回饋輸入，那么既然如此的話rin不應該是等于輸出的溫度嗎？為什么是s呢？我看了一下程序除了一開始的定義unsigned int s;和剛剛那個地方s就沒有別的用處了。
   else //設置溫度不大于當前溫度    這一條語句的注釋也不是很明白。  這個else是在if(set_temper-temper>1) //溫度相差1度以上    這條語句后面，那么我感覺他的注釋應該是    溫度相差小于一度
   最后的話是這一句  if (high_time<=100) high_time=(unsigned char)(rout/800);
else high_time=100;
low_time= (100-high_time);整個都不太明白，特別是（rout/800)
希望樓主有空的話可以賜教一下，謝謝！

ID:311660 · 發表于 2018-4-25 10:18

謝謝樓主，最近剛好在做這方面的東西

ID:314339 · 發表于 2018-4-24 20:41

樓主你好，你的pid參數是怎么整定的？

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