51单片机温控器PID程序

/*****************************************************/
/*采用AT89C51为主控制芯片*/
/*P0口为数码管的段选口，P2.4~P2.7为位选口*/
/*DS18B20的DQ接P2.3，12MHZ晶振*/
/*P2^2，PWM控制脚*/
/*****************************************************/
#include
#define Kp 1 //比例系数
#define Ki 0.25 //积分系数
#define Kd 1 //微分系数

unsigned char m,n,p; //温度的十位 个位 小数
unsigned char test_temp; //温度检定标志
unsigned char key_set_flag; //按键设定进入标志
unsigned char key_hold; //按键保持标志
unsigned char Change_step=1; //温度设置步进
int Real_temp; //实际温度值
int Set_temp; //设置温度
int Disp_temp; //显示温度
int last_error; //上次误差
float I_term; //前面温差和

int PID_MAX;
unsigned int out,PWMT,counter;
int time; //可控硅脉冲触发时刻

sbit DQ=P2^3; //定义DS18b20的管脚
sbit L1=P2^7; //定义控制数码管的管脚
sbit L2=P2^6;
sbit L3=P2^5;
sbit L4=P2^4;
sbit PWM=P2^2; //PWM控制脚

unsigned char table[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,
0x82,0xF8,0x80,0x90,0x7F,0xbF,0xC6};//0-9数字，后面为". - C"

/*****延时子程序*****/
void delay(unsigned int t)
{
for(;t>0;t--);
}
void delay_50us(unsigned int t)
{
unsigned char j;
for(;t>0;t--)
for(j=19;j>0;j--);
}

/*****初始化DS18B20*****/
unsigned char Init_DS18B20(void)
{
unsigned char x=0;
DQ = 1; //DQ复位
delay(8); //稍做延时
DQ = 0; //单片机将DQ拉低
delay(80); //精确延时，大于480us
DQ = 1; //拉高总线
delay(8);
x = DQ; //稍做延时后，如果x=0则初始化成功，x=1则初始化失败
delay(4);
return x;
}

/*****读一个字节*****/
unsigned char ReadOneChar(void)
{
unsigned char i=0;
unsigned char dat = 0;
for (i=8;i>0;i--)
{
DQ = 0; // 给脉冲信号
dat>>=1;
DQ = 1; // 给脉冲信号
if(DQ)
dat|=0x80;
delay(4);
}
return(dat);
}

/*****写一个字节*****/
void WriteOneChar(unsigned char dat)
{
unsigned char i=0;
for (i=8; i>0; i--)
{
DQ = 0;
DQ = dat&0x01;
delay(4);
DQ = 1;
dat>>=1;
}
delay(4);
}

/*****读取温度*****/
int ReadTemperature(void)
{
unsigned char a=0;
unsigned char b=0;
unsigned int t=0;

t=Init_DS18B20();
if(t) return Real_temp;
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44); //启动温度转换
// delay(10);
t=Init_DS18B20();
if(t) return Real_temp;
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器
a=ReadOneChar(); //读低8位
b=ReadOneChar(); //读高8位
t=b;
t<<=8;
t=t|a;
if(t<=0||t>0x900) return Real_temp;
return(t);
}


void display(signed int dd)//数码管扫描函数
{
int tt=0;

tt= (unsigned int)(dd*0.625+0.5); //放大

10倍输出并四舍五入
m=tt/100; //分离出十位
n=(tt%100)/10; //分离出个位
p=tt%10; //分离出小数位

P0=table[m];
L1=1; //暂未1，如用三极管驱动要改为0
delay(300);
L1=0; //后关闭显示

P0=table[n];
//P1=table[10];//第二位后显示中间点
L2=1;
delay(300);
L2=0;
P0=table[10];
L2=1;
delay(300);
L2=0;

P0=table[p]; //小数部分
L3=1;
delay(300);
L3=0;

P0=table[12];
L4=1;
delay(300);
L4=0;
}

void key_set(void)
{
unsigned char key_value;

key_value=P1;

key_value&=0x07; //提取按键键值

if(key_value!=7) //按键按下
{
if(!key_hold) //按键第一次按下
{
key_hold=1; //标志按键处于保持按下状态

switch (key_value)
{
//set键按下
case 6: { if(key_set_flag==0) //首次进入温度设置
{
key_set_flag=1; //标志温度设定状态
Disp_temp=Set_temp; //显示温度值为原设定温度
}else
{
Set_temp=Disp_temp; //新设定温度为当前显示温度
key_set_flag=0; //清温度设定标志
Change_step=1; //恢复缺省设定步进值
}
break;
}
//+键按下
case 5: { if(key_set_flag) Disp_temp+=Change_step;
break;
}
//-键按下
case 3: { if(key_set_flag) Disp_temp-=Change_step;
break;
}
//其他组合按键可以扩充，现暂未设置
default: break;
}

}
else if(key_set_flag)
{ //按键处于一直按下状态
key_hold++;
if(key_hold>20) //按键计数超过设定时长
{
Change_step=16; //设定步长按1度步进
key_hold=0; //清按键保持状态，可进入加减按键功能
}

}
}else if(key_hold)
{
key_hold=0; //标志按键松开状态
Change_step=1;
}
}

int PID(int Set_value,int Real_value) //标准PID温度控制算法
{
int error;
float P_term, D_term;
int pid_out;

error=Set_value - Real_value;//误差量

P_term =Kp*error; //比例量

I_term+=Ki*error; //积分量
if(I_term>PID_MAX) I_term=PID_MAX; //限定积分量上限
else if(I_term<0) I_term=0; //限定积分量下限

D_term =Kd*(error - last_error); //微分量

last_error=error; //缓存当前误差量

pid_out=(signed int)(P_term+I_term+D_term); //PID控制量计算
if(pid_out>PID_MAX) pid_out=PID_MAX; //控制量上限=PID_MAX
else if(pid_out<0) pid_out=0; //控制量下限=0

return(pid_out);
}

void Init0(void) interrupt 0
{
TH0=time>>8;
TL0=time&0x00FF;

TF0=0;
ET0=1;

counter++;
}

void T0_int(void) interrupt 1
{
TH0=0xFF;
TL0=0x80;

if(PWM)
{ PWM=0;
TH0=0xDA;
TL0=0x00;
}
else PWM=1;
}
void main()
{
PWMT=128; //128级步进PWM控制
PID_MAX=PWMT;
counter=0;
out=0;
PWM=0;

I_term=0;
last_error=0;

Set_temp=41; //初始设定温度为41度
Set_temp<<=4;

Real_temp=Set_temp;

Init_DS18B20();
WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作
WriteOneChar(0x44); //启动温度转换
delay_50us(15000); //等待温度测量

TMOD=0x01; //定时器0模式1
TH0=0xFD; //初始计数字用于780us定时
TL0=0x00;
TR0=1;
ET0=1;
IT0=1;
EX0=1;
EA=1;


while(1)
{ if(counter>=5)
{
test_temp=1; //5*20ms=100ms 进行一次温度检定
counter=0;
}
if(test_temp) //温度检定标志置位，进入温度PID调节
{
Real_temp=ReadTemperature(); //采集当前实际温度
out=PID(Set_temp,Real_temp); //PID程序

time=~((9500/PID_MAX)*(PID_MAX-out)+250); //可控硅触发时刻计数

test_temp=0; //检定完成，清温度检定标志
}

// Real_temp=ReadTemperature(); //读取当前温度
// out=PID(Set_temp,Real_temp); //PID程序

//显示温度(设定状态显示设定温度，非设定状态显示实际温度)
if(!key_set_flag) Disp_temp=Real_temp;
display(Disp_temp);

key_set(); //按键温度设置

}
}