代码收藏家技术教程 2023-05-30

基于51单片机的PID算法温度控制系统设计：包含程序、Proteus仿真、原理图、PCB图、参考论文、开题报告和任务书

摘要

随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。本PID算法温控系统所介绍的与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，控制准确，负载广泛，有LCD显示相应的工作方式，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机 STC89C52，测温传感器使用 DS18B20，用液晶1602显示数据，用继电器驱动负载，用PNP三极管驱动。

一、硬件方案

硬件构成：51单片机+最小系统+LCD1602液晶+按键+DS18B20温度传感器+加热棒+LED灯+继电器而成。

二、设计功能

1. 单片机型号：STC89C52/51、AT89C52/51、AT89S52/51 都可通用
2.产品自带单片机上电复位电路、手动复位电路（复位按键）、晶振电路（给单片机提供时钟周期）。

3.采用LCD 1602液晶显示当前温度值（带单位），温度上限和温度下限；
4.采用DS18B20温度传感器测温，防水型传感器的
5.按键可以设置报警值，当温度超过设定的上限或低于下限时，相应的指示灯亮，同时相应的继电器吸合，继电器可以驱动负载（风扇、制冷片、加热管等）；
6.三个按键：设置按键、加键和减键。可设置上下限温度控制范围；
7.温度测量范围0到99.9摄氏度，精度为0.1摄氏度；

三、成品实物图

四、原理图

五、PCB图

六、Proteus仿真

七、程序源码

部分代码：

	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 
***********************************************************/ 
void compare_temper(void) 
{ 
	unsigned char i; 
	if(set_temper>temper) 	//设置温度大于当前温度
	{ 
		ledred=0;
		ledgreen=1;
		if(set_temper-temper>1) 	//温度相差1度以上
		{	 
			high_time=100; 
			low_time=0;
		} 
		else 	//设置温度不大于当前温度
		{ 
			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) 	//设置温度不大于当前温度
	{ 
		ledred=1;
		ledgreen=0;
		if(temper-set_temper>0) //温度相差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=0;
	else if(count<=100) 
	{ 
		output=1; 
	} 
	else count=0; 
	TH0=0x2f; 
	TL0=0x40; 
} 


/***********主函数**********/
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);	//显示设置温度
	wr_data(table[set[0]]);
   delay(1);
	wr_com(0x80+0x40+10);
	wr_data(table[set[1]]);
	delay(1);
	wr_com(0x80+0x40+14);	//显示温度符号
	wr_data(0xdf);
	delay(1);
	while(1)
	{
		keyscan(); 	//按键扫描
		for(i=0;i<10;i++)	//循环10次
		{
			dis_temp(get_temper());	//显示温度值
			if((key0==0)||(key1==0)) break;	//如果有按键退出显示循环
		}
		if((key0!=0)&&(key1!=0))		compare_temper(); 	//比较温度
	}
}