pid算法溫度控制c語言程序 - pid算法溫度控制c語言程序

　　pid算法溫度控制c語言程序

　　基于PID算法的溫度控制系統(tǒng) 89C51單片機，通過鍵盤輸入預設(shè)值，與DS18B20測得的實際值做比較，然后驅(qū)動制冷或加熱電路。用keil C語言來實現(xiàn)PID的控制。
?

　　#include《reg51.h》

　　#include《intrins.h》

　　#include《math.h》

　　#include《string.h》

　　struct PID {

　　unsigned int SetPoint; // 設(shè)定目標 Desired Value

　　unsigned int Proportion; // 比例常數(shù) Proportional Const

　　unsigned int Integral; // 積分常數(shù) Integral Const

　　unsigned int Derivative; // 微分常數(shù) 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;//占空比調(diào)節(jié)參數(shù)

　　unsigned char set_temper=35;

　　unsigned char temper;

　　unsigned char i;

　　unsigned char j=0;

　　unsigned int s;

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

　　延時子程序，延時時間以12M晶振為準，延時時間為30us×time

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

　　void delay（unsigned char time）

　　{

　　unsigned char m，n;

　　for（n=0;n《time;n++）

　　for（m=0;m《2;m++）{}

　　}

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

　　寫一位數(shù)據(jù)子程序

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

　　void write_bit（unsigned char bitval）

　　{

　　EA=0;

　　DQ=0; /*拉低DQ以開始一個寫時序*/

　　if（bitval==1）

　　{

　　_nop_（）;

　　DQ=1; /*如要寫1，則將總線置高*/

　　}

　　delay（5）; /*延時90us供DA18B20采樣*/

　　DQ=1; /*釋放DQ總線*/

　　_nop_（）;

　　_nop_（）;

　　EA=1;

　　}

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

　　寫一字節(jié)數(shù)據(jù)子程序

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

　　void write_byte（unsigned char val）

　　{

　　unsigned char i;

　　unsigned char temp;

　　EA=0; /*關(guān)中斷*/

　　TR0=0;

　　for（i=0;i《8;i++） /*寫一字節(jié)數(shù)據(jù)，一次寫一位*/

　　{

　　temp=val》》i; /*移位操作，將本次要寫的位移到最低位*/

　　temp=temp&1;

　　write_bit（temp）; /*向總線寫該位*/

　　}

　　delay（7）; /*延時120us后*/

　　// TR0=1;

　　EA=1; /*開中斷*/

　　}

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

　　讀一位數(shù)據(jù)子程序

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

　　unsigned char read_bit（）

　　{

　　unsigned char i，value_bit;

　　EA=0;

　　DQ=0; /*拉低DQ，開始讀時序*/

　　_nop_（）;

　　_nop_（）;

　　DQ=1; /*釋放總線*/

　　for（i=0;i《2;i++）{}

　　value_bit=DQ;

　　EA=1;

　　return（value_bit）;

　　}

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

　　讀一字節(jié)數(shù)據(jù)子程序

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

　　unsigned char read_byte（）

　　{

　　unsigned char i，value=0;

　　EA=0;

　　for（i=0;i《8;i++）

　　{

　　if（read_bit（）） /*讀一字節(jié)數(shù)據(jù)，一個時序中讀一次，并作移位處理*/

　　value|=0x01《《i;

　　delay（4）; /*延時80us以完成此次都時序，之后再讀下一數(shù)據(jù)*/

　　}

　　EA=1;

　　return（value）;

　　}

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

　　復位子程序

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

　　unsigned char reset（）

　　{

　　unsigned char presence;

　　EA=0;

　　DQ=0; /*拉低DQ總線開始復位*/

　　delay（30）; /*保持低電平480us*/

　　DQ=1; /*釋放總線*/

　　delay（3）;

　　presence=DQ; /*獲取應(yīng)答信號*/

　　delay（28）; /*延時以完成整個時序*/

　　EA=1;

　　return（presence）; /*返回應(yīng)答信號，有芯片應(yīng)答返回0，無芯片則返回1*/

　　}

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

　　獲取溫度子程序

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

　　void get_temper（）

　　{

　　unsigned char i，j;

　　do

　　{

　　i=reset（）; /*復位*/

　　}while（i！=0）; /*1為無反饋信號*/

　　i=0xcc; /*發(fā)送設(shè)備定位命令*/

　　write_byte（i）;

　　i=0x44; /*發(fā)送開始轉(zhuǎn)換命令*/

　　write_byte（i）;

　　delay（180）; /*延時*/

　　do

　　{

　　i=reset（）; /*復位*/

　　}while（i！=0）;

　　i=0xcc; /*設(shè)備定位*/

　　write_byte（i）;

　　i=0xbe; /*讀出緩沖區(qū)內(nèi)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; /*獲取的溫度放在temper中*/

　　}

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

　　Initialize PID Structure

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

　　void PIDInit （struct PID *pp）

　　{

　　memset （ pp，0，sizeof（struct PID））;

　　}

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

　　PID計算部分

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

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

　　{

　　unsigned int dError，Error;

　　Error = pp-》SetPoint - NextPoint; // 偏差

　　pp-》SumError += Error; // 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

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

　　compare_temper（）

　　{

　　unsigned char i;

　　if（set_temper》temper）

　　{

　　if（set_temper-temper》1）

　　{

　　high_time=100;

　　low_time=0;

　　}

　　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/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=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）;

　　}

　　}

　　// else

　　// {}

　　}

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

　　T0中斷服務(wù)子程序，用于控制電平的翻轉(zhuǎn) ，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;

　　}

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

　　串行口中斷服務(wù)程序，用于上位機通訊

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

　　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=0;n《6;n++）

　　{

　　// k=disp_num1［n］;

　　for（a=0;a《8;a++）

　　{

　　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_（）;

　　}

　　}

　　}

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

　　顯示子程序

　　功能：將占空比溫度轉(zhuǎn)化為單個字符，顯示占空比和測得到的溫度

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

　　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=0;a《5;a++）

　　for（b=0;b《102;b++）{}

　　if（plus==0）

　　{

　　set_temper++;

　　flag=0;

　　}

　　}

　　else if（subs==0）

　　{

　　for（a=0;a《5;a++）

　　for（b=0;a《102;b++）{}

　　if（subs==0）

　　{

　　set_temper--;

　　flag=0;

　　}

　　}

　　else if（stop==0）

　　{

　　for（a=0;a《5;a++）

　　for（b=0;b《102;b++）{}

　　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=0;a《5;a++）

　　for（b=0;b《102;b++）{}

　　if（stop==0）

　　disp_1（phil）;

　　// break;

　　}

　　EA=1;

　　}

　　}

　　//DS18b20 子程序

　　#include 《REG52.H》

　　sbit DQ=P2^1; //定義端口

　　typedef unsigned char byte;

　　typedef unsigned int word;

　　//延時

　　void delay（word useconds）

　　{

　　for（;useconds》0;useconds--）;

　　}

　　//復位

　　byte ow_reset（void）

　　{

　　byte presence;

　　DQ=0; //DQ低電平

　　delay（29）; //480us

　　DQ=1; //DQ高電平

　　delay（3）; //等待

　　presence=DQ; //presence信號

　　delay（25）;

　　return（presence）;

　　} //0允許，1禁止

　　//從1-wire 總線上讀取一個字節(jié)

　　byte read_byte（viod）

　　{

　　byte i;

　　byte value=0;

　　for （i=8;i》0;i--）

　　{

　　value》》=1;

　　DQ=0;

　　DQ=1;

　　delay（1）;

　　if（DQ）value|=0x80;

　　delay（6）;

　　}

　　return（value）;

　　}

　　//向1-wire總線上寫一個字節(jié)

　　void write_byte（char val）

　　{

　　byte i;

　　for （i=8;i》0;i--） //一次寫一個字節(jié)

　　{

　　DQ=0;

　　DQ=val&0x01;

　　delay（5）;

　　DQ=1;

　　val=val/2;

　　}

　　delay（5）;

　　}

　　//讀取溫度

　　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;

　　}