温度控制的PID算法的C语言程序

温度控制的PID算法的C语言程序,第1张

//PID算法温控C语言2008-08-17 18:58

#include<reg51.h>

#include<intrins.h>

#include<math.h>

#include<string.h>

struct PID {

unsigned int SetPoint// 设定目标 Desired Value

unsigned int Proportion// 比例常数 Proportional Const

unsigned int Integral// 积分常数 Integral Const

unsigned int Derivative// 微分常数 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 data1=P1^0

sbit clk=P1^1

sbit plus=P2^0

sbit subs=P2^1

sbit stop=P2^2

sbit output=P3^4

sbit DQ=P3^3

unsigned char flag,flag_1=0

unsigned char high_time,low_time,count=0//占空比调节参数

unsigned char set_temper=35

unsigned char temper

unsigned char i

unsigned char j=0

unsigned int s

/***********************************************************

延时子程序,延时时间以12M晶振为准,延时时间为30us×time

***********************************************************/

void delay(unsigned char time)

{

unsigned char m,n

for(n=0n<timen++)

for(m=0m<2m++){}

}

/***********************************************************

写一位数据子程序

***********************************************************/

void write_bit(unsigned char bitval)

{

EA=0

DQ=0/*拉低DQ以开始一个写时序*/

if(bitval==1)

{

_nop_()

DQ=1/*如要写1,则将总线置高*/

}

delay(5)/*延时90us供DA18B20采样*/

DQ=1/*释放DQ总线*/

_nop_()

_nop_()

EA=1

}

/***********************************************************

写一字节数据子程序

***********************************************************/

void write_byte(unsigned char val)

{

unsigned char i

unsigned char temp

EA=0 /*关中断*/

TR0=0

for(i=0i<8i++) /*写一字节数据,一次写一位*/

{

temp=val>>i/*移位 *** 作,将本次要写的位移到最低位*/

temp=temp&1

write_bit(temp)/*向总线写该位*/

}

delay(7)/*延时120us后*/

// TR0=1

EA=1/*开中断*/

}

/***********************************************************

读一位数据子程序

***********************************************************/

unsigned char read_bit()

{

unsigned char i,value_bit

EA=0

DQ=0/*拉低DQ,开始读时序*/

_nop_()

_nop_()

DQ=1/*释放总线*/

for(i=0i<2i++){}

value_bit=DQ

EA=1

return(value_bit)

}

/***********************************************************

读一字节数据子程序

***********************************************************/

unsigned char read_byte()

{

unsigned char i,value=0

EA=0

for(i=0i<8i++)

{

if(read_bit()) /*读一字节数据,一个时序中读一次,并作移位处理*/

value|=0x01<<i

delay(4)/*延时80us以完成此次都时序,之后再读下一数据*/

}

EA=1

return(value)

}

/***********************************************************

复位子程序

***********************************************************/

unsigned char reset()

{

unsigned char presence

EA=0

DQ=0/*拉低DQ总线开始复位*/

delay(30)/*保持低电平480us*/

DQ=1/*释放总线*/

delay(3)

presence=DQ/*获取应答信号*/

delay(28)/*延时以完成整个时序*/

EA=1

return(presence)/*返回应答信号,有芯片应答返回0,无芯片则返回1*/

}

/***********************************************************

获取温度子程序

***********************************************************/

void get_temper()

{

unsigned char i,j

do

{

i=reset()/*复位*/

}while(i!=0)/*1为无反馈信号*/

i=0xcc/*发送设备定位命令*/

write_byte(i)

i=0x44/*发送开始转换命令*/

write_byte(i)

delay(180)/*延时*/

do

{

i=reset()/*复位*/

}while(i!=0)

i=0xcc/*设备定位*/

write_byte(i)

i=0xbe/*读出缓冲区内容*/

write_byte(i)

j=read_byte()

i=read_byte()

i=(i<<4)&0x7f

s=(unsigned int)(j&0x0f)

s=(s*100)/16

j=j>>4

temper=i|j/*获取的温度放在temper中*/

}

/*====================================================================================================

Initialize PID Structure

=====================================================================================================*/

void PIDInit (struct PID *pp)

{

memset ( pp,0,sizeof(struct PID))

}

/*====================================================================================================

PID计算部分

=====================================================================================================*/

unsigned int PIDCalc( struct PID *pp, unsigned int NextPoint )

{

unsigned int dError,Error

Error = pp->SetPoint - NextPoint// 偏差

pp->SumError += Error// 积分

dError = pp->LastError - pp->PrevError// 当前微分

pp->PrevError = pp->LastError

pp->LastError = Error

return (pp->Proportion * Error//比例

+ pp->Integral * pp->SumError //积分项

+ pp->Derivative * dError)// 微分项

}

/***********************************************************

温度比较处理子程序

***********************************************************/

compare_temper()

{

unsigned char i

if(set_temper>temper)

{

if(set_temper-temper>1)

{

high_time=100

low_time=0

}

else

{

for(i=0i<10i++)

{ 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)

{

if(temper-set_temper>0)

{

high_time=0

low_time=100

}

else

{

for(i=0i<10i++)

{ 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)

}

}

// else

// {}

}

/*****************************************************

T0中断服务子程序,用于控制电平的翻转 ,40us*100=4ms周期

******************************************************/

void serve_T0() interrupt 1 using 1

{

if(++count<=(high_time))

output=1

else if(count<=100)

{

output=0

}

else

count=0

TH0=0x2f

TL0=0xe0

}

/*****************************************************

串行口中断服务程序,用于上位机通讯

******************************************************/

void serve_sio() interrupt 4 using 2

{

/* EA=0

RI=0

i=SBUF

if(i==2)

{

while(RI==0){}

RI=0

set_temper=SBUF

SBUF=0x02

while(TI==0){}

TI=0

}

else if(i==3)

{

TI=0

SBUF=temper

while(TI==0){}

TI=0

}

EA=1*/

}

void disp_1(unsigned char disp_num1[6])

{

unsigned char n,a,m

for(n=0n<6n++)

{

// k=disp_num1[n]

for(a=0a<8a++)

{

clk=0

m=(disp_num1[n]&1)

disp_num1[n]=disp_num1[n]>>1

if(m==1)

data1=1

else

data1=0

_nop_()

clk=1

_nop_()

}

}

}

/*****************************************************

显示子程序

功能:将占空比温度转化为单个字符,显示占空比和测得到的温度

******************************************************/

void display()

{

unsigned char code number[]={0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6,0xbe,0xe0,0xfe,0xf6}

unsigned char disp_num[6]

unsigned int k,k1

k=high_time

k=k%1000

k1=k/100

if(k1==0)

disp_num[0]=0

else

disp_num[0]=0x60

k=k%100

disp_num[1]=number[k/10]

disp_num[2]=number[k%10]

k=temper

k=k%100

disp_num[3]=number[k/10]

disp_num[4]=number[k%10]+1

disp_num[5]=number[s/10]

disp_1(disp_num)

}

/***********************************************************

主程序

***********************************************************/

main()

{

unsigned char z

unsigned char a,b,flag_2=1,count1=0

unsigned char phil[]={2,0xce,0x6e,0x60,0x1c,2}

TMOD=0x21

TH0=0x2f

TL0=0x40

SCON=0x50

PCON=0x00

TH1=0xfd

TL1=0xfd

PS=1

EA=1

EX1=0

ET0=1

ES=1

TR0=1

TR1=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

while(1)

{

if(plus==0)

{

EA=0

for(a=0a<5a++)

for(b=0b<102b++){}

if(plus==0)

{

set_temper++

flag=0

}

}

else if(subs==0)

{

for(a=0a<5a++)

for(b=0a<102b++){}

if(subs==0)

{

set_temper--

flag=0

}

}

else if(stop==0)

{

for(a=0a<5a++)

for(b=0b<102b++){}

if(stop==0)

{

flag=0

break

}

EA=1

}

get_temper()

b=temper

if(flag_2==1)

a=b

if((abs(a-b))>5)

temper=a

else

temper=b

a=temper

flag_2=0

if(++count1>30)

{

display()

count1=0

}

compare_temper()

}

TR0=0

z=1

while(1)

{

EA=0

if(stop==0)

{

for(a=0a<5a++)

for(b=0b<102b++){}

if(stop==0)

disp_1(phil)

// break

}

EA=1

}

}

//DS18b20 子程序

#include <REG52.H>

sbit DQ=P2^1 //定义端口

typedef unsigned char byte

typedef unsigned int word

//延时

void delay(word useconds)

{

for(useconds>0useconds--)

}

//复位

byte ow_reset(void)

{

byte presence

DQ=0//DQ低电平

delay(29) //480us

DQ=1//DQ高电平

delay(3)//等待

presence=DQ//presence信号

delay(25)

return(presence)

} //0允许,1禁止

//从1-wire 总线上读取一个字节

byte read_byte(viod)

{

byte i

byte value=0

for (i=8i>0i--)

{

value>>=1

DQ=0

DQ=1

delay(1)

if(DQ)value|=0x80

delay(6)

}

return(value)

}

//向1-wire总线上写一个字节

void write_byte(char val)

{

byte i

for (i=8i>0i--) //一次写一个字节

{

DQ=0

DQ=val&0x01

delay(5)

DQ=1

val=val/2

}

delay(5)

}

//读取温度

char Read_Temperature(void)

{

union{

byte c[2]

int x

}temp

ow_reset()

write_byte(0xcc)

write_byte(0xBE)

temp.c[1]=read_byte()

temp.c[0]=read_byte()

ow_reset()

write_byte(0xCC)

write_byte(0x44)

return temp.x/2

}

我在10年做了一个差不多的,也是报警控制的,你借鉴一下吧:

软件设计:

有两个文件,DS18B20.c和DS18B20.h,将这两个文件添加到工程里即可。

DS18B20.c:

/******************************************************************

程序名称:DS18B20温度测量、报警系统

简要说明:DS18B20温度计,温度测量范围0~99.9摄氏度

可设置上限报警温度、下限报警温度

即高于上限值或者低于下限值时蜂鸣器报警

默认上限报警温度为32℃、默认下限报警温度为10℃

报警值可设置范围:最低上限报警值等于当前下限报警值

最高下限报警值等于当前上限报警值

将下限报警值调为0时为关闭下限报警功能

******************************************************************/

#include <AT89X52.h>

#include "DS18B20.h"

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char   //宏定义

#define SET  P3_1    //定义调整键

#define DEC  P3_2    //定义减少键

#define ADD  P3_3    //定义增加键

#define BEEP P3_7    //定义蜂鸣器

#define JDQ P3_5

bit shanshuo_st    //闪烁间隔标志

bit beep_st     //蜂鸣器间隔标志

sbit DIAN = P2^7        //小数点

uchar x=0      //计数器

signed char m     //温度值全局变量

uchar n      //温度值全局变量

uchar set_st=0     //状态标志

signed char shangxian=70  //上限报警温度,默认值为70

signed char xiaxian=0   //下限报警温度,默认值为0

uchar code  LEDData[]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0xff}

/*****延时子程序*****/

void Delay(uint num)

{

while( --num )

}

void shortdelay()(void)   //误差 0us

{

unsigned char a,b,c

for(c=165c>0c--)

for(b=100b>0b--)

for(a=150a>0a--)

_nop_  //if Keil,require use intrins.h

_nop_  //if Keil,require use intrins.h

}

/*****初始化定时器0*****/

void InitTimer(void)

{

TMOD=0x1

TH0=0x3c

TL0=0xb0     //50ms(晶振12M)

}

/*****定时器0中断服务程序*****/

void timer0(void) interrupt 1

{

TH0=0x3c

TL0=0xb0

x++

}

/*****外部中断0服务程序*****/

void int0(void) interrupt 0

{

EX0=0      //关外部中断0

if(DEC==0&&set_st==1)

{

shangxian--

if(shangxian<xiaxian)shangxian=xiaxian

}

else if(DEC==0&&set_st==2)

{

xiaxian--

if(xiaxian<0)xiaxian=0

}

}

/*****外部中断1服务程序*****/

void int1(void) interrupt 2

{

EX1=0      //关外部中断1

if(ADD==0&&set_st==1)

{

shangxian++

if(shangxian>99)shangxian=99

}

else if(ADD==0&&set_st==2)

{

xiaxian++

if(xiaxian>shangxian)xiaxian=shangxian

}

}

/*****读取温度*****/

void check_wendu(void)

{

uint a,b,c

c=ReadTemperature()-5  //获取温度值并减去DS18B20的温漂误差

a=c/100     //计算得到十位数字

b=c/10-a*10    //计算得到个位数字

m=c/10      //计算得到整数位

n=c-a*100-b*10    //计算得到小数位

if(m<0){m=0n=0}   //设置温度显示上限

if(m>99){m=99n=9}   //设置温度显示上限

}

/*****显示开机初始化等待画面*****/

Disp_init()

{

P2 = 0xbf      //显示-

P1 = 0xf7

Delay(200)

P1 = 0xfb

Delay(200)

P1 = 0xfd

Delay(200)

P1 = 0xfe

Delay(200)

P1 = 0xff         //关闭显示

}

/*****显示温度子程序*****/

Disp_Temperature()     //显示温度

{

P2 =0xc6      //显示C

P1 = 0xf7

Delay(300)

P2 =LEDData[n]    //显示个位

P1 = 0xfb

Delay(300)

P2 =LEDData[m%10]    //显示十位

DIAN = 0         //显示小数点

P1 = 0xfd

Delay(300)

P2 =LEDData[m/10]    //显示百位

P1 = 0xfe

Delay(300)

P1 = 0xff         //关闭显示

}

/*****显示报警温度子程序*****/

Disp_alarm(uchar baojing)

{

P2 =0xc6      //显示C

P1 = 0xf7

Delay(200)

P2 =LEDData[baojing%10] //显示十位

P1 = 0xfb

Delay(200)

P2 =LEDData[baojing/10] //显示百位

P1 = 0xfd

Delay(200)

if(set_st==1)P2 =0x89

else if(set_st==2)P2 =0xc7 //上限H、下限L标示

P1 = 0xfe

Delay(200)

P1 = 0xff         //关闭显示

}

/*****报警子程序*****/

void Alarm()

{

if(x>=10){beep_st=~beep_stx=0}

if((m>=shangxian&&beep_st==1)||(m<xiaxian&&beep_st==1))BEEP=0

else BEEP=1

if((m>=shangxian)||(m<xiaxian))

{shortdelay()()

JDQ=0}

else JDQ=1

}

/*****主函数*****/

void main(void)

{

uint z

InitTimer()    //初始化定时器

EA=1      //全局中断开关

TR0=1

ET0=1      //开启定时器0

IT0=1

IT1=1

check_wendu()

check_wendu()

for(z=0z<300z++)

{

Disp_init()

}

while(1)

{

if(SET==0)

{

Delay(2000)

do{}while(SET==0)

set_st++x=0shanshuo_st=1

if(set_st>2)set_st=0

}

if(set_st==0)

{

EX0=0    //关闭外部中断0

EX1=0    //关闭外部中断1

check_wendu()

Disp_Temperature()

Alarm()   //报警检测

}

else if(set_st==1)

{

BEEP=1    //关闭蜂鸣器

EX0=1    //开启外部中断0

EX1=1    //开启外部中断1

if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_stx=0}

if(shanshuo_st) {Disp_alarm(shangxian)}

}

else if(set_st==2)

{

BEEP=1    //关闭蜂鸣器

EX0=1    //开启外部中断0

EX1=1    //开启外部中断1

if(x>=10){shanshuo_st=~shanshuo_stx=0}

if(shanshuo_st) {Disp_alarm(xiaxian)}

}

}

}

/*****END*****/

DS18B20.h:

#include <AT89X52.h>

#define  DQ  P3_6     //定义DS18B20总线I/O

/*****延时子程序*****/

void Delay_DS18B20(int num)

{

while(num--) 

}

/*****初始化DS18B20*****/

void Init_DS18B20(void)

{

unsigned char x=0

DQ = 1         //DQ复位

Delay_DS18B20(8)    //稍做延时

DQ = 0         //单片机将DQ拉低

Delay_DS18B20(80)   //精确延时,大于480us

DQ = 1         //拉高总线

Delay_DS18B20(14)

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_DS18B20(20)

}

/*****读一个字节*****/

unsigned char ReadOneChar(void)

{

unsigned char i=0

unsigned char dat = 0

for (i=8i>0i--)

{

DQ = 0     // 给脉冲信号

dat>>=1

DQ = 1     // 给脉冲信号

if(DQ)

dat|=0x80

Delay_DS18B20(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_DS18B20(5)

DQ = 1

dat>>=1

}

}

/*****读取温度*****/

unsigned int ReadTemperature(void)

{

unsigned char a=0

unsigned char b=0

unsigned int t=0

float tt=0

Init_DS18B20()

WriteOneChar(0xCC)  //跳过读序号列号的 *** 作

WriteOneChar(0x44)  //启动温度转换

Init_DS18B20()

WriteOneChar(0xCC)  //跳过读序号列号的 *** 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

tt=t*0.0625

t= tt*10+0.5     //放大10倍输出并四舍五入

return(t)

}

/*****END*****/

其中控制部分我用的是5V继电器,可以直接控制你的电机了。

两个电路图都差不多的,只不过我的多了几个调整按键,报警温度可以调的。我的这个程序你完全可以用到你的电路里的

#include <reg52.h>

#include <intrins.h>

#define uint unsigned int

#define uchar unsigned char

unsigned int qian,bai,shi,ge

void delay (uint z) //z毫秒延时程序

{

uint x,y

for(x=zx>0x--)

for(y=114y>0y--)

}

void write_com(uchar com) //LCD写指令

{

lcdrs=0

P0=com

delay(5)

lcden=1

delay(5)

lcden=0

}

void write_data(uchar dat) //LCD写数据

{

lcdrs=1

P0=dat

delay(5)

lcden=1

delay(5)

lcden=0

}

void init() //液晶初始化

{

// dula=0

// wela=0

lcden=0

write_com(0x38)//

write_com(0x0f)//

write_com(0x06)//

write_com(0x80)

write_com(0x01)//

}

void Display(uint Adr)

{

// uint i=Adr

qian=num/1000

bai=num%1000/100

shi=num%100/10

ge=num%10

write_com(0x80+Adr)

write_data(0x30+qian)

write_data(0x30+bai)

write_data(0x30+shi)

write_data(0x30+ge)

}

给你贴一个LCD的控制程序,其余的还是自己做吧,没用过你那个温度传感器,你看一下它给的时序图,再查一下资料,写一个读温度传感器串口数据的程序就行了,把数据直接赋给我程序中的num,就可以显示了。至于温度报警,你自己写个if之类的就行了


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