基于PID的水温控制系统设计论文.doc
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基于PID的水温控制系统设计 摘 要 本次设计采用proteus仿真软件,以AT89C51单片机做为主控单元,运用PID控制算法,仿真实现了一个恒温控制系统。设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度,不需要复杂的信号调理电路和A/D转换电路,能直接与单片机完成数据的采集和处理,使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制,总体实现了一个恒温控制仿真系统。系统设计中包含硬件设计和软件设计两部分,硬件设计包含显示模块、按键模块、温度采集模块、温度加热模块。软件设计的部分,采用分层模块化设计,主要有:键盘扫描、按键处理程序、液晶显示程序、继电器控制程序、温度信号处理程序。另外以 AT89C51 单片机为控制核心,利用PID 控制算法提高了水温的控制精度,使用PID 控制算法实施自动控制系统,具有控制参数精度高、反映速度快和稳定性好的特点。 关键词 :proteus仿真,PID,AT89C51,DS18B20温度控制 目 录 1 系统总体设计方案论证 1 1.1 设计要求 1 1.2 总体设计方案 2 2 系统的硬件设计 3 2.1 系统硬件构成概述 3 2.2 各单元总体说明 4 2.3 按键单元 5 2.4 LCD液晶显示单元 6 2.5 温度测试单元 7 2.6 温度控制器件单元 8 3 恒温控制算法研究(PID) 11 3.1 PID控制器的设计 11 3.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 12 4 系统的软件设计 16 4.1 统软件设计概述 16 4.2 系统软件程序流程及程序流程图 17 4.3 温度数据显示模块分析 18 4.4 测试分析 20 5 模拟仿真结果 22 1系统总体设计方案论证 1.1 设计要求 一种基于数字PID和单片机的温度控制系统设计。要求如下: 1、超调量≤10% 2、温度可调,范围;K1=50度 K2=60度 K3=70度 K4=80度 3、人—机对话方便 4、温度误差≤±1℃ 1.2 总体设计方案 在仿真设计中,先通过按键设置温度,然后通过温度传感器DS18B20,从环境中采集温度,由单片机获取采集的温度值,经过处理后,可得到当前环境温度中一个比较稳定的温度值,并且通过LCD液晶显示。再去根据当前设定的温度值进行比较,温度未达到预定的下限温度时,单片机将通过P2.6口连接的RELAY输出高电平控制信号来驱动RL1,使得加热棒工作,为系统提供热量,来升高温度。温度上升到预定上限温度时,单片机将通过P2.6口连接的RELAY输出低电平控制信号来驱动RL1,使得加热棒停止加热,让温度慢慢回落[3]。 工作原理图如图1.1所示: 在设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度,使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制。DS18B20是DALLAS公司生产的经典的数字温度传感器,具有低功耗、高性能、抗干扰能力、微型化、强易配处理器等等优点,它特别适合用于多点温度测控的系统,它可直接将温度转化成数字信号,交给单片机处理,并且在同一总线上可挂接多个传感器芯片,进行范围性的温度检测。在其内部集成了A/D转换器,可使电路结构更简单,且减少了温度测量转换时的精度损失。数字温度传感DS18B20只用一个引脚,即可与单片机进行连接了,这样大大的减少了设计中接线麻烦的问题,使得单片机可以节约许多端口。DS18B20芯片的体积又比较小,且还是单线与主控芯片连接,于是在实际运用中,常常把数字温度传感器DS18B20做成小型的测量温度的探头,即使是一些狭小的位置也能很方便的检测到,使温控系统发挥最大的作用[4]。 在本仿真设计中DS18B20与51单片机的P3.4口链接。DS18B20可以仿真设置环境温度,来完成设计要求。 本次设计采用proteus仿真软件,以AT89C51单片机做为主控单元。51单片机上连接晶振和复位电路,保证单片机的正常运行。P0口与LCD液晶连接,显示测量结果。P1.0,P1.4,P3.3,P3.4分别与4个控制按键连接。由AT89C51的端口丰富使得整个系统设计起来方便简单,线路清晰,且AT89C51是一个高性能,低功耗的CMOS 8位单片机,AT89C51设计和配置了振荡频率可为0Hz,在实际的应用中性价比很高,是温控系统的不二选择。本设计中选择AT89C51做为主控单位也是考虑到了实际的需求和做此设计的意义的[5]。 2系统的硬件设计 2.1 系统硬件构成概述 本章主要介绍本次设计中的硬件设计部分,其中包含:显示模块、按键扫描模块、温度采集模块、温度加热模块。 2.2 各单元总体说明 1、 显示模块:本设计中采用LCD液晶显示温度值,其中最后一位为小数位。 2、 按键模块:本设计中采用5按键设置,第一按键为复位按键,第2、3、4、5按键为温度档位按键,连接上拉电阻使其未按键时能够保持高电平。 3、 温度采集模块:本次设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度,使用PID算法控制加热炉仿真模型进行温度控制,数字温度传感器DS18B20只需一个引脚,即可与单片机进行通信,在设计中将DS18B20与51单片机的P3.4口连接,用其来完成温度的测量[6]。 4、 温度加热模块:本设计采用加热棒来进行温度值的控制,其配有功率显示表,以便在仿真中与温度传感器DS18B20相对应,便于统计。加热棒与光电耦合器连接,光电耦合器通过RELAY与51单片机的P2.6口连接。通过51单片机发送信号来控制加热棒的运作。 2.3 按键单元 一般的键盘设计采用的是硬件设计,可是其在仿真设计中连接,线路会比较麻烦。所以在本此设置中我采用的是5按键软件控制,第一个按键为复位按键,其他两个为档位调节按键,K1为50度、K2为60度、K3为70度、K4为80度,方便简洁,线路清晰设计起来也较为方便。连接上上拉电阻,使其当未有按键按下时,各各按键位都处于高电平。 按键操作说明: 1号按键为复位设置按键,第一次按下它时,1号按键位将处于低电平,LCD液晶将会显示未加热时的温度,此时,可通过档位按键设置温度,然后进行其他功能模块的操作。 电路如图3.1所示: 图3.1 按键电路 3.6 温度测试单元 在本设计中温度测试采用温度芯片DS18B20与51单片机的P3.4口连接。此集成芯片,可以很好的减少外界的干扰。其内部集成A/D转换器,使得电路结构更简单,且减少了温度测量转换时的精度损失,从而使测量的温度值更为精确,具有实在的设计意义。且数字温度传感器DS18B20只用一个引脚,即可与单片机进行通信了,大大的减少了接线麻烦的问题,使得单片机更加具扩展性。由于DS18B20芯片的小型化,通过单条数据线,就可以和主电路连接,在实际应用中,可把数字温度传感器DS18B20做成测温探头,可方便的探入到狭小的地方,从而增加了实用性[9]。 DS18B20的开始运作时,首先要做的是复位工作,即在开始工作前,51单片机将会给DS18B20当总先发送一个不小于480us的低电平信号,对其进行复位。DS18B20在接收到这个信号后的15~60us内会回发一个芯片的存在脉冲。为了接收存在脉冲,数据当总线将会被控制器拉高,存在脉冲是一个60~240us的低电平信号。接下去将进行51单片机与DS18B20间的通信。51单片机发送控制的指令共有5指令,而每一个工作周期只可以发送一条指令。5条指令分别为:读取数据、指定匹配的芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。接着51单片机发送存储器操作指令(在指令发送给DS18B20后,马上就发送存储器操作指令了)。存储器指令的功能就是控制DS18B20怎么样进行工作。 DS18B20同51单片机的接线如图3.4所示: 见图可知DS18B20只需与单片机的一个端口连接即可,不过当总线为开漏需要外接一个上拉电阻,为4.7KΩ。 3.7 温度控制器件单元 在本次设计中,是采用加热棒通过PID算法来对温度进行控制的,以便在仿真中与温度传感器DS18B20相对应,便于统计。加热棒与光电耦合器连接,光电耦合器通过RELAY与51单片机的P2.6口连接。 51单片机通过RELAY口向光电耦合器发送高电平时,无电流流过,光电耦合器将不导通,继电器也不能导通,继电器的线圈无电流通过,RL1打向电源处,加热棒通电开始工作加热,可以看出加热棒提升的温度。 当测量到的温度值超出先前设定的预期温度值上限时,51单片机通同过RELAY口向光电耦合器发送低电平时,光电耦合器将导通,有电流流过,使得继电器也导通,继电器的线圈有电流通过,RL1打向继电器线圈,加热棒断开连接,停止工作,使温度慢慢的回落。 温控系统连接方法如图3.5所示: 图3.5 温控系统电路 4 恒温控制算法研究(PID) 4.1 PID控制器的设计 PID控制是目前在温度控制中应用最广泛的一种控制算法,其核心思想是按设定值与测量值之间的偏差比例、偏差的积累和偏差变化的趋势来控制输出量,即根据偏差值来计算控制量。数字PID控制律的实现,需采用数值逼近法,当采样的周期相当短时,可以用用差商代替微分,求和代替积分,可以有如下近似变换[10]。 (4.1) 式中,k为采样的序号,k=l,2,…;T为采样的周期。 在离散化的过程中,采样时间T须足够的短,不然难以确保精度。在运算时,把表示成等,省去了T。则可推算出离散的PID表达式写成: (4.2) 式中,k为采样的序号,k=1,2,…;是第k次采样时,计算机输出的值;是第k次采样时输入的偏差值;是第次采样时输入的偏差值;是积分系数,;是积分系数,。 在实际的应用中,通常采用增量式PID控制算法,即数字控制器输出只是控制量的增量,该算法编程简单,数据可以递推使用,占用存储空间少,运算快。 根据递推原理可得: 4 恒温控制算法研究(PID) 4.1 PID控制器的设计 PID控制是目前在温度控制中应用最广泛的一种控制算法,其核心思想是按设定值与测量值之间的偏差比例、偏差的积累和偏差变化的趋势来控制输出量,即根据偏差值来计算控制量。数字PID控制律的实现,需采用数值逼近法,当采样的周期相当短时,可以用用差商代替微分,求和代替积分,可以有如下近似变换[10]。 (4.1) 式中,k为采样的序号,k=l,2,…;T为采样的周期。 在离散化的过程中,采样时间T须足够的短,不然难以确保精度。在运算时,把表示成等,省去了T。则可推算出离散的PID表达式写成: (4.2) 式中,k为采样的序号,k=1,2,…;是第k次采样时,计算机输出的值;是第k次采样时输入的偏差值;是第次采样时输入的偏差值;是积分系数,;是积分系数,。 在实际的应用中,通常采用增量式PID控制算法,即数字控制器输出只是控制量的增量,该算法编程简单,数据可以递推使用,占用存储空间少,运算快。 根据递推原理可得: (4.3) 公式(4.2)与公式(4.3)相减,即得到增量式PID控制算法(4.4): (4.4) 本次设计中,控制器的设计采用增量数字PID控制算法的功能,可以比较灵活的调节控制信号的导通时间来控制温度值控制的工作。能够基本满足温度控制的要求。 4.2 PID算法的流程实现方法与具体程序 本系统设计的温度控制系统是与光电耦合器连接的加热炉。传统的方法是:当测量的环境温度达到设定值时,加热炉不在加热状态,可是此时加热炉的温度仍然会高与设定的温度值,加热炉还是会起到加热的作用,使得系统的温度经常继续要升高一会后才能开始下降。当下降到设定的下限温度值时,温控系统会促使加热炉开始工作,对系统进行加热,此过程需要一定的时间,所以往往又会下降一定温度,才能开始上升温度。所以传统的方法往往会出现一定的误差,此误差就是温度的惯性引起的[11]。 PID算法是PID模糊控制技术的核心部分,通过比例、积分、微分三方面的结合与调整构成一个反馈控制,可解由于温度的惯性而产生的误差。 经过PID控制器处理后可输出电压的控制信号,从而反馈调节温度。数字PID的控制示意图如图4.1所示: 图4.1 数字PID的控制 实验中最主要的就是PID参数的选择,它决定着整个温度控制的精确度。我们可以根据具体情况的要求,来调节合适的参数。 P为比例系数,当在一定范围内若是调节增加P时,系统的反映将会变的灵敏,稳态的误差值将会变小,可要是P值过大时的话,同样会时系统变得不稳定。P值过于小了,系统的反映又会变的很慢。可见的,P值要是选取不恰当,测量值就会和设定值的偏差越来越大,要是出现了这样的问题时,可将P值的符号取反[12]。 I为积分系数,I的值越小积分的作用就会越强,积分作用强了就会导致系统的稳定性下降,不过T值小了,稳态所产生的误差将会减小。 D为微分控制,微分控制可以改善动态的特性,当D偏大时,超调量随之变大,调节时间会减短;D偏小时,超调量同样变大,不过调节时间就会比较长,只有D合适时,才能使超调量较小,调节时间也较短。 调试时,只能参考参数对系统控制过程的变化趋势,来对参数调整来先比例,后积分,再微分的步骤慢慢调试,一直凑到满意的结果为止。 数字PID的差分方程: (4.5) 在上式中,称为比例项;称为积分项;称为微分项。 得到增量式公式为: (4.6) 在此式中,,,。 PID的具体算法程序如下[13]: Enum{Y,U,R,,};//Y采集量、U控制量、R设定量、采样时间、微分、比例 int para[6],ptr,out;//out是从PID( )得到的控制量 int r,,,Ts,e2,e1,e0,u; /************************************************************************/ Void initPID( ) // 初始化PID函数 {para[R]=20; para[]=2; para[]=2; para[]=1 } Void PID( ) { para[Y]=(int)(ad_data); r=para[R]; e0=e1;e1=e2;e2=r-para[Y]/10; =para[];Kd=para[];ts=para[]; u=r+*[e2+*(e2-e1)];, if(u<0)u=0; // 控制量限制 if(u>200)u=200; para[u[=u/10; out=para[u]; } Void Tem_timer0( ) interrupt 1 // 采样时间 { THO=tim0>>8;TL0=tim0; If(tm++>out)TEM=1; else TEM=0; if(m>200)tm=0; if(out<10)TEM=1; if(timecnt++==100) timecnt=0; } Void timer1( ) interrupt 3 { TH1=timer 1( )>>8;TLI=tim 1; If(dealCS==0) { wdCtrl=para[R]; if((wdCtrl-(int)(ad_data)/10)>10)out=200; else if (((int)(ad_data)/10-wdCtrl)>2)out=0; else out=Ctrltab[wdCtrl+2-(int)(ad_data)/10]; } Else if (tx++>=ts) { PID( ); t=0; } } 5 系统的软件设计 5.1 统软件设计概述 在恒温PID控制系统中软件是整个系统的核心,在软件设计中采用分层模块化设计,其中主要的模块包含:人机交互模块、数据显示模块、PID控制器模块、信号采集模块、超、低温报警模块几部分[14]。 1、人机交互模块,是通过3位按键来实现的。第一个按键为复位按键,其他两个为调节按键,当有键按下时该键位将会处于低电平状态,按键连接上了电阻,使其当未有按键按下时,各各按键位都处于高电平[15]。本设计中的按键具体原理与操作方法,在第三章的按键单元中已经做了详细的说明。 2、数据显示模块,是通过LCD液晶实现的。采用的是通过动态显示法,分时分别控制LCD液晶的COM端,使每个位轮流显示,每位点亮的时间间隔大概为1ms左右。 3、PID控制器模块,本设计是运用PID控制算法,仿真实现一个恒温控制系统。在上一章中我们已经描述了,电压的控制信号,从而反馈调节温度。设计中最主要的就是PID参数的选择,它决定着整个温度控制的精确度。我们可以根据具体情况的要求,来调节合适的参数。对PID函数进行初始化时,需设置函数参数,这些参数都是根据实验测定获得的,具体参数在上一章PID算法研究中有详细说明。 4、信号采集模块,本设计中是运用DS18B20进行温度采集的,在DS18B20开始运作时,首先要做的是复位工作,DS18B20在接收到这个信号后的15~60us内会回发一个芯片的存在脉冲。为了接收存在脉冲,数据当总线将会被控制器拉高,存在脉冲是一个60~240us的低电平信号。接下去将进行51单片机与DS18B20间的通信。接着51单片机发送存储器操作指令(在指令发送给DS18B20后,马上就发送存储器操作指令了)。控制DS18B20怎么样进行工作[16]。 5.2 系统软件程序流程及程序流程图 系统软件流程如图5.2所示: 图5.2 系统软件流程图 程序流程为: 在程序开始的时,先设置初始化,通过按键设置预定温度值,然后通过数码管来显示当前的温度,再比较设定的预期温度与测量温度值的大小,将比较的信息通过继电器,去根据当前设定的温度值的上下限,当测量到的温度值未达到先前设定的预期温度值下限时,使单片机向蜂鸣器发送高电平信号使其发出警报生,再通过RELAY口向光电耦合器发送高电平时,无电流流过,光电耦合器将不导通,继电器也不能导通,继电器的线圈无电流通过,RL1打向电源处,加热棒通电开始工作加热,可以根据功率表的数据显示看出加热棒提升的温度。当测量到的温度值超出先前设定的预期温度值上限时,使单片机将向蜂鸣器发送高电平信号使其发出警报生,再通过过RELAY口向光电耦合器发送低电平时,光电耦合器将导通,有电流流过,使得继电器也导通,继电器的线圈有电流通过,RL1打向继电器线圈,加热棒断开连接,停止工作,使温度慢慢的回落。 5.3 温度数据显示模块分析 在本次软件设计中,核心的部分就是PID算法的控制与DS18B20温度采集的实现,PID算法在上文中已经做了详细的介绍,在此再具体的分析下DS18B20。 在本次设计我选择了DS18B20来继续温度检测,因为数字温度传感器DS18B20只需一个引脚,即可与单片机进行通信了,大大的减少了接线麻烦的问题,使得单片机更加具扩展性。由于DS18B20芯片的小型化,通过单条数据线,就可以和主电路连接,可把数字温度传感器DS18B20做成测温探头,可方便的探入到狭小的地方,从而增加了实用性。且本次设计采用proteus仿真软件,在proteus仿真软件里DS18B20可以随意设定温度,模仿实际环境温度值,便于实验[17]。 DS18B20数字温度传感器的内部包含了高速暂存RAM与用来存储TH、TL的E2ARM。接受到的数据先是存入RAM,经检验后传送至E2ARM。RAM中的第5个字节用与控制温度的数字转换分辨率,此分辨率决定DS18B20工作时温度转换的先对应的数值。其中要注意的是设定的分辨率越高,就需要消耗越多的转换时间。所以在设置分辨率时我们需要有所考虑[18]。 DS18B20在接收到温度转换的命令后,将温度值数据转换成以二进制补码的形式存储在RAM中,然后51单片机再通过单总线接收此数据,以地位在前高位在后的方式来读取数据。接收数据后通过温度计算,将得出的温度值与设定的TH、TL进行比较,51单片机再根据比较的结果做出相应的运行工作。 为此我们在程序设计中设计了下面主要几个子程序。 首先对DS18B20进行初始化处理 void Init_DS18B20(void) { unsigned char x=0; DQ = 0; //单片机将DQ拉低 delay_18B20(80); //精确延时大于480us DQ = 1; //拉高总线 delay_18B20(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_18B20(20); } 在初始化后,先让DS18B20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_18B20(4); } return(dat); } 再让其写一个字节,运行子程序如下: void WriteOneChar(unsigned char dat) { unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = dat&0x01; delay_18B20(5); DQ = 1; dat>>=1; } } 接下来设计DS18B20的工作状态,设置其上、下限报警温度分别为TH和TL,且设置显示的分辨率为RS,执行的子程序如下[18]: void setds18b20(unsigned char TH,unsigned char TL,unsigned char RS) { Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x4E); // //写入“写暂存器”命令,修改TH和TL和分辩率配置寄存器 //先写TH,再写TL,最后写配置寄存器 WriteOneChar(TH); //写入想设定的温度报警上限 WriteOneChar(TL); //写入想设定的温度报警下限 WriteOneChar(RS); //写配置寄存器,格式为0 R1 R0 1,1 1 1 1 //R1R0=00分辨率娄9位,R1R0=11分辨率为12位 } 最后就是读取DS18B20的温度值了,执行子程序如下: unsigned char *ReadTemperature(void) { unsigned char tt[2]; Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); // 跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0x44); // 启动温度转换 delay_18B20(70); // 温度转化要一段时间 Init_DS18B20(); WriteOneChar(0xCC); //跳过读序号列号的操作 WriteOneChar(0xBE); //读取温度寄存器等(共可读9个寄存器)前两个就是温度 //delay_18B20(70); tt[0]=ReadOneChar(); //读取温度值低位 tt[1]=ReadOneChar(); //读取温度值高位 return(tt); } 5.4 测试分析 1、测试环境 仿真环境温度20—90摄氏度。 2、测试方法 用调节DS18B20,来模拟环境温度,通过按键来设置温度的上、下限与复位,根据LCD液晶显示来观察结果。 3、测试结果 (1)设定温度由20摄氏度到90摄氏度。 (2)标定温差≦1摄氏度调节时间15s(具体情况随实际情况)。 (3)静态误差≦0.5摄氏度最大超调量1摄氏度。 4、通过仿真测试分析,对于实际的室内的温度控制,可以再得出以下2点方法: (1)我们可以通过增加传感器的个数,然后算出平均值,这样可以获得较为精确的温度值。 (2)在对环境温度的控制环节中,我们可采用功率较大的加热电阻,实现对环境温度的提升,用风扇来对环境温度进行降温处理。 51单片机通过RELAY口向光电耦合器发送高电平时,无电流流过,光电耦合器将不导通,继电器也不能导通,继电器的线圈无电流通过,RL1打向电源处,如图6.2所示: 图6.2 17℃时系统电流流向图 此时加热棒通电开始工作加热,可以根据功率表的数据显示得出加热棒提升的温度,如图6.3所示: 51单片机通同过RELAY口向光电耦合器发送低电平时,光电耦合器将导通,有电流流过,使得继电器也导通,继电器的线圈有电流通过,RL1打向继电器线圈,如图6.5所示: 图6.5 41℃时的系统电流流向图 此时加热棒断开连接,停止工作,但是加热棒还是会有一定的延迟性,只能让温度慢慢的回落,如图6.6所示: 结 论 本次设计采用proteus仿真软件,以AT89C51单片机做为主控单元,运用PID控制算法,仿真实现了一个恒温控制系统。设计中使用温度传感器DS18B20采集实时温度,使用PID算法控制加热棒仿真模型进行温度控制,总体实现了一个恒温控制仿真系统。仿真中先通过按键设置温度,然后通过温度传感器DS18B20,从环境中采集温度,由单片机获取采集的温度值,经过处理后,可得到当前环境温度中一个比较稳定的温度值,并且通过LCD液晶显示。再去根据当前设定的温度值的上下限,温度未达到预定的下限温度时,同时通过P2.6口连接的RELAY输出高电平控制信号来驱动RL1,使得加热棒工作,为系统提供热量,来升高温度。温度上升到预定上限温度时,同时通过P2.6口连接的 RELAY输出低电平控制信号来驱动RL1,使得加热棒停止加热,让温度慢慢回落。 附 录 主程序 #include<reg51.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit DQ=P3^4;//ds18b20与单片机连接口 unsigned char code led[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82 ,0xf8,0x80,0x90,0xff}; uchar data disdata[5]; uchar Vref=5; uchar a[6]; sbit PIN=P0^7; unsigned int tvalue;//温度值 signed int temp=0; uchar tflag;//温度正负标志 signed char th=40;//上限温度 signed char tl=20; //下限温度 sbit SPEAKER=P1^5; sbit SET=P1^0; sbit ADD=P1^4; sbit SUB=P3^3; unsigned char num; sbit RELAY=P2^6; /*************************LCD1602程序**************************/ void delay1ms(unsigned int ms)//延时1毫秒(不够精确的) {unsigned int i,j; for(i=0;i<ms;i++) for(j=0;j<100;j++); } void keyscan() { if(SET==0) { delay1ms(10); if(SET==0) { num++; if(num==3) num=0; while(!SET); } } if(num!=0) { if(ADD==0) { delay1ms(10); if(ADD==0) { if(num==1) { th++; if(th==125) th=tl+1; } if(num==2) { if(tl<(th-1)) tl++; } } while(!ADD); } if(SUB==0) { delay1ms(10); if(SUB==0) { if(num==1) { th--; if(th==(tl+1)) th=125; } if(num==2) { tl--; if(tl==-25) tl=th-1; } } while(!SUB); } } } /*************************DS18B20程序**************************/ void delay_18B20(unsigned int i)//延时1微秒 { while(i--); } void ds1820rst()/*ds1820复位*/ { unsigned char x=0; DQ = 1; //DQ复位 delay_18B20(4); //延时 DQ = 0; //DQ拉低 delay_18B20(100); //精确延时大于480us DQ = 1; //拉高 delay_18B20(40); } uchar ds1820rd()/*读数据*/ { 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_18B20(10); } return(dat); } void ds1820wr(uchar wdata)/*写数据*/ {unsigned char i=0; for (i=8; i>0; i--) { DQ = 0; DQ = wdata&0x01; delay_18B20(10); DQ = 1; wdata>>=1; } } read_temp()/*读取温度值并转换*/ {uchar a,b; ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0x44);//*启动温度转换*/ ds1820rst(); ds1820wr(0xcc);//*跳过读序列号*/ ds1820wr(0xbe);//*读取温度*/ a=ds1820rd(); b=ds1820rd(); tvalue=b; tvalue<<=8; tvalue=tvalue|a; if(tvalue<0x0fff) { tflag=0; } else {tvalue=~tvalue+1; //低于零度 tflag=1; } tvalue=tvalue*(0.625);//温度值扩大10倍,精确到1位小数 return(tvalue); } /*******************************************************************/ void ds1820disp()//温度值显示 { disdata[0]=tvalue/1000; disdata[1]=tvalue%1000/100; disdata[2]=tvalue%100/10; disdata[3]=tvalue%10;//小数位 //disdata[]=0; //} if(tflag==0) { P2=0x01; P0=led[disdata[0]]; delay1ms(10); P2=0x02; P0=led[disdata[1]]; delay1ms(10); P2=0x04; P0=led[disdata[2]]; PIN=0; delay1ms(10); P2=0x08; P0=led[disdata[3]]; delay1ms(10) ; } else { P2=0x01; P0=0xbf; delay1ms(10); P2=0x02; P0=led[tvalue%1000/100]; delay1ms(10); P2=0x04; P0=led[tvalue%100/10]; PIN=0; delay1ms(10); P2=0x08; P0=led[tvalue%10]; delay1ms(10) ; } } void displayth(void) { P2=0x01; P0=0x89; delay1ms(10); if(th>0) { P2=0x02; P0=led[th/100]; delay1ms(10); P2=0x04; P0=led[th%100/10]; delay1ms(10); P2=0x08; P0=led[th%100%10]; delay1ms(10); } el- 配套讲稿:
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- 基于 PID 水温 控制系统 设计 论文
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