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pid算法温度控制c语言程序
基于PID算法的温度控制系统 89C51单片机，通过键盘输入预设值，与DS18B20测得的实际值做比较，然后驱动制冷或加热电路。用keil C语言来实现PID的控制。
#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=0;n《time;n++）
for（m=0;m《2;m++）{}
}
/***********************************************************
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=0;i《8;i++） /*写一字节数据，一次写一位*/
{
temp=val》》i; /*移位操作，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=0;i《2;i++）{}
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=0;i《8;i++）
{
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=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=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_（）;
}
}
}
/*****************************************************
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=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; //定义端口
typedef unsigned char byte;
typedef unsigned int word;
//延时
void delay（word useconds）
{
for（;useconds》0;useconds--）;
}
//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=8;i》0;i--）
{
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=8;i》0;i--） //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;
}
工商网监
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