基于Atmega16的温度测控系统PID算法.docx
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基于Atmega16的温度测控系统PID算法
//编译器：
AVRStudio
头文件部分：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
voidconvert（floatdata）;
voidinit_1820（void）;
voidwrite_1820（ucharx）;
ucharread_1820（void）;
floatread_temperature（void）;
charkey_scan（）;
intlcd_bz（）;
voidlcd_wcmd（ucharcmd）;
voidlcd_pos（ucharpos）;
voidlcd_wdat（uchardat）;
voidlcd_wstr（unsignedcharpos,unsignedchar*q）;
voidlcd_init（）;
voidavr_init（）;
voiddelay（intus）;
voiddelayl（intms）;
voiddelay1（intms）;
按键程序
#include
#include"headfile.h"
//............................按键.................................
charkey_scan（）
{
inttemp=0,temp1,temp2;
charkey;
DDRA=0xf0;
PORTA&=0x0f;
delay1（3）;
temp1=PINA&0x0f;
if（temp1!
=0x0f）
{
delay1（80）;
temp1=PINA&0x0f;
if（temp1!
=0x0f）
{
DDRA=0x0f;
PORTA&=0xf0;
delay1（5）;
temp2=PINA&0xf0;
if（temp2!
=0xf0）
{
temp=temp1+temp2;
}
}
}
switch（temp）
{
case0xee:
key='/';break;//7
case0xde:
key='*';break;//8
case0xbe:
key='-';break;//9
case0x7e:
key='+';break;//+
case0xed:
key='.';break;//4
case0xdd:
key='9';break;//5
case0xbd:
key='6';break;//6
case0x7d:
key='3';break;//-
case0xeb:
key='=';break;//1
case0xdb:
key='8';break;//2
case0xbb:
key='5';break;//3
case0x7b:
key='2';break;//*
case0xe7:
key='0';break;//0
case0xd7:
key='7';break;//.
case0xb7:
key='4';break;//=
case0x77:
key='1';break;///
default:
key=0;break;
}
returnkey;
}
1602显示程序
#include
//#include
#defineep_1（PORTB|=0x04）
#defineep_0（PORTB&=~0x04）
#definers_1（PORTB|=0x01）
#definers_0（PORTB&=~0x01）
#definerw_1（PORTB|=0x02）
#definerw_0（PORTB&=~0x02）
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//.....................LCD............................
//..............................测试LCD忙碌状态.........................................................................................................
intlcd_bz（）
{
DDRC&=~0x80;
intresult=0;
rs_0;
rw_1;
ep_1;
result=（result||（PINC&0x80））;
ep_0;
DDRC=0xff;
returnresult;
}
//.................................写入指令数据到LCD..............................................................................................................................
voidlcd_wcmd（ucharcmd）
{
while（lcd_bz（））;
rs_0;
rw_0;
ep_0;
PORTC=cmd;
ep_1;
ep_0;
delay（5）;
}
//..........................设定显示位置........................................................................
voidlcd_pos（ucharpos）
{
lcd_wcmd（pos|0x80）;
delay（5）;
}
//...........................写入字符显示数据到LCD.........................................................
voidlcd_wdat（uchardat）
{
while（lcd_bz（））;
rs_1;
rw_0;
ep_0;
PORTC=dat;
ep_1;
ep_0;
}
//.........................写入字符显示数组到LCD.....................................
voidlcd_wstr（unsignedcharpos,unsignedchar*q）
{
//lcd_wcmd（0x01）;//清屏
//delay（10）;
unsignedchari=0x00;
lcd_pos（pos）;
while（*q!
='\0'）
{
lcd_wdat（*q）;
q++;
i++;
if（i==（0x0F-pos+1））
lcd_pos（0x40）;
delay（10）;
}
}/**/
//........................LCD初始化设定.............................................
voidlcd_init（）
{
lcd_wcmd（0x38）;//functionset
delay（10）;
lcd_wcmd（0x38）;//functionset
delay（10）;
lcd_wcmd（0x0c）;//displayon/off
delay（10）;
lcd_wcmd（0x06）;//entrymodeset
delay（10）;
lcd_wcmd（0x01）;//清除LCD的显示内容
delay（10）;
}
//........................avr初始化.................//
voidavr_init（）
{
DDRC=0xFF;
DDRB=0x07;
}
18b20程序
#include
#defineucharunsignedchar
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
//------------------------//
//.................convert:
datadisplay.............
voidconvert（floatdata）//实数在液晶上显示
{
inti=0;
intdata1=（int）data;
uchararray1[5]={0},array2[5]={0};
lcd_wcmd（0x01）;
//lcd_wcmd（0x00）;
lcd_pos（0x0B）;
//
if（data1==0）
{
array1[0]=0;
lcd_wdat（48）;
//delay1（5）;
}
else
while（data1!
=0）
{
array1[i]=data1%10;
data1=data1/10;
i++;
}
for（--i;i>=0;i--）
{
lcd_wdat（array1[i]+48）;
//delay1（5）;
}//显示小数点前面
lcd_wdat（0x2E）;//显示小数点
for（i=0;i<2;i++）//显示小数部分前两位
{
data=data*10;
array2[i]=（（int）data）%10;
lcd_wdat（array2[i]+48）;
//delay1（5）;
}
}
//...................18B20......................
voidinit_1820（void）
{
intFlag_1820Error;
uchari;
uintj=0;
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//"1"
PORTD&=~（1<<7）;//PORTC&=~（1<<7）;//"0"
for（i=0;i<8;i++）delay（180）;//delay_60us（）;//480us以上
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//"1"
DDRD&=~（1<<7）;//DDRC&=~（1<<7）;//"PINC7isINPUT"
delay（40）;//delay_15us（）;//15~60us
delay（40）;//delay_15us（）;
Flag_1820Error=0;
while（PIND&（1<<7））//while（PINC&（1<<7））
{delay（180）;//delay_60us（）;
j++;
if（j>=18000）{Flag_1820Error=1;break;}
}
DDRD|=（1<<7）;//DDRC|=（1<<7）;//PORTC7isOUTPUT
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//"1"
for（i=0;i<4;i++）delay（180）;//delay_60us（）;//240us
}
/********************************/
/********************************/
voidwrite_1820（ucharx）
{
ucharm;
for（m=0;m<8;m++）
{
if（x&（1<{
PORTD&=~（1<<7）;//PORTC&=~（1<<7）;delay_5us（）;//"0",5us
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//write"1"
delay（40）;//delay_15us（）;//15~45us
delay（40）;//delay_15us（）;
delay（40）;//delay_15us（）;
}
else
{
PORTD&=~（1<<7）;//PORTC&=~（1<<7）;delay_15us（）;//"0",15us
delay（40）;//delay_15us（）;//write"0"
delay（40）;//delay_15us（）;//15~45us
delay（40）;//delay_15us（）;
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//"1"
}
}
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//"1"
}
/*******************************/
ucharread_1820（void）
{
uchartemp,k,n;
temp=0;
for（n=0;n<8;n++）
{
PORTD&=~（1<<7）;//PORTC&=~（1<<7）;//"0"
delay（13）;//delay_5us（）;
PORTD|=（1<<7）;//PORTC|=（1<<7）;//"1"
delay（13）;//delay_5us（）;
DDRD&=~（1<<7）;//DDRC&=~（1<<7）;//"PINC7isINPUT"
k=（PIND&（1<<7））;//k=（PINC&（1<<7））;//读数据,从低位开始
if（k）
temp|=（1<else
temp&=~（1<delay（40）;//delay_15us（）;//45us
delay（40）;//delay_15us（）;
delay（40）;//delay_15us（）;
DDRD|=（1<<7）;//DDRC|=（1<<7）;//PORTC7isOUTPUT
}
return（temp）;
}
/*************************************/
floatread_temperature（void）
{
floattemp;////////////
ucharteml=0,temh=0;
unsignedlongt=0;
init_1820（）;//复位18b20
write_1820（0xcc）;//发出转换命令
write_1820（0x44）;
//Delay_nms（100）;
init_1820（）;
write_1820（0xcc）;//发出读命令
write_1820（0xbe）;
teml=read_1820（）;//读数据byte1
temh=read_1820（）;//byte2
t=temh;
t=t<<8;
t=t|teml;
temp=t*0.0625*260/286;
return（temp）;
/*if（temh&0xf8）sign=0;
elsesign=1;
if（sign==0）{temh=255-temh;teml=255-teml;}
temh=temh<<4;
temh|=（teml&0xf0）>>4;
teml=teml&0x0f;
teml=（teml*10）/16;
tempval=temh;e[0]=tempval/100;
tempval=temh;e[1]=（tempval/10）%10;
tempval=temh;e[2]=tempval%10;
tempval=teml;e[3]=tempval;*/
}
Main程序
#include
#include"headfile.h"
#include
#include
#include
#include
#include
unsignedcharkey[5];//按键数组
floatkeyvalue;//按键值
floatactual;//温度值
unsignedintflag=0;//判断按键标志
unsignedchardis1[]={"SET"};
unsignedchardis2[]={"NOW"};
unsignedchardis3[]={"00:
00"};
unsignedinth=0;//定时1S计时10000次
unsignedcount=0;//计算动态时间
floatPWM=0;
floatPWM1=0;
floatError1;//误差
unsignedintmaxminflag=0;//判断达到动态平衡标志
unsignedchartime[7];//存储动态时间
structPID
{
floatSetPoint;//设定目标DesiredValue
floatProportion;//比例常数ProportionalConst
floatIntegral;//积分常数IntegralConst
floatDerivative;//微分常数DerivativeConst
floatLastError;//Error1[‐1]
floatPrevError;//Error1[‐2]
};
structPIDspid;//PIDControlStructure
structPID*pp;
/***************PID结构体初始化*****/
voidPIDInit（structPID*pp）
{
memset（pp,0,sizeof（structPID））;
}
/*****************PID参数设置******************/
voidsetPID（floata,floatb,floatc）
{
pp->Proportion=a;
pp->Integral=b;
pp->Derivative=c;
}
/***********PID计算部分***************************//////////////
floatPIDCalc（structPID*pp,floatNextPoint）
{
floatdError;
unsignedinta;
Error1=pp->SetPoint-NextPoint;//当前偏差
if（fabs（Error1）<10）a=1;
elsea=0;
dError=pp->Proportion*（Error1-pp->LastError）
+a*pp->Integral*pp->LastError
+a*pp->Derivative*（Error1-2*pp->LastError+pp->PrevError）;
/*dError=pp->Proportion*Error1
-pp->Integral*pp->LastError
+pp->Derivative*pp->PrevError;
if（fabs（Error1）<=14）
a=1;
else
a=0;
dError=pp->Proportion*（Error1-pp->LastError）+a*pp->Integral*pp->LastError+
pp->Derivative*（Error1-2*pp->LastError+pp->PrevError）;*/
pp->PrevError=pp->LastError;
pp->LastError=Error1;
return（dError）;//微分项
}
/*********************PWM占空比设置/**********************/////////
voidsetPWM（floatdError）
{
if（fabs（Error1）<10）PWM+=4*dError;
elsePWM+=6*dError;
//PWM+=6*dError;
PWM1=1023-PWM;
if（PWM1<10）PWM1=10;
elseif（PWM1>1020）PWM1=1020;
OCR1BH=（int）（PWM1/256）;
OCR1BL=（int）PWM1%256;
}
voidfactor（void）//确认按键值
{
unsignedchartmp;
inti=0;
inttemp1,temp2;
flag=0;
floatkey1=0,key2=0;
while（!
flag）
{
while（!
（tmp=key_scan（）））;
if（tmp=='*'）flag=1;
elseif（tmp=='='）flag=2;
else
{
key[i]=tmp;
lcd_pos（0x03+i）;
lcd_wdat（key[i]）;
i++;
}
}
key[i]='\0';
keyvalue=（key[0]-48）*10+（key[1]-48）+（key[3]-48）*0.1+（key[4]-48）*0.01+0.5;//0.5是矫正
/*for（i=0;i<5;i++）
{
if（key[i]=='.'）temp1=i;if（key[i]=='\0'）temp2=i;
}
//if（temp1>=0&&temp1<=4）
for（i=temp
else1-1;i>=0;i--）
key1=key1+（key[i]-48）*pow（10,temp1-1-i）;//10^（temp1-1-i）
for（i=temp1+1;ikey2=key2+（key[i]-48）*pow（10,temp1-i）;//10^（temp1-i）
keyvalue=key1+key2;*/
pp->SetPoint=keyvalue;
}
/************从DS18B20获得实际温度值并设置显示位置*************
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