51系列单片机闭环温度控制实验报告材料.docx

1、51系列单片机闭环温度控制实验报告材料 成 绩： 重庆邮电大学自动化学院综合实验报告题 目：51系列单片机闭环温度控制 学生姓名：蒋运和 班 级： 学 号： 同组人员：李海涛 陈超 指导教师：郭鹏 完成时间：2013年12月 一、实验名称：51系列单片机闭环温度控制实验 基于Protuse仿真实验平台实现基本情况：1. 学生姓名：蒋运和2. 学 号：3. 班 级：4. 同组其他成员：序号姓 名班 级学 号1李海涛2陈超二、实验内容(实验原理介绍)1、系统基本原理计算机控制技术实训，即温度闭环控制，根据实际要求，即加温速度、超调量、调节时间级误差参数，选择PID控制参数级算法，实现对温度的自动控

2、制。闭环温度控制系统原理如图：2、PID算法的数字实现本次试验通过8031通过OVEN 是模拟加热的装置，加一定的电压便开始不停的升温，直到电压要消失则开始降温。仿真时，U形加热器为红色时表示正在加热，发红时将直流电压放过来接，就会制冷，变绿。T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。 8031对温度的控制是通过可控硅调控实现的。可控硅通过时间可以通过可控硅控制板上控制脉冲控制。该触发脉冲想8031用软件在P1.3引脚上产生，受过零同步脉冲后经光偶管和驱动器输送到可控硅的控制级上。偏差控制原理是要求对所需温度求出偏差值，然后对偏差值处理而获得控制信号去调节加热装置的温度。PID控制方程式： 式中

3、e是指测量值与给定值之间的偏差TD 微分时间T 积分时间 KP 调节器的放大系数将上式离散化得到数字PID位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PID增量式算法： 3、硬件电路设计在温度控制中，经常采用是硬件电路主要有两大部分组成：模拟部分和数字部分，对这两部分调节仪表进行调节，但都存在着许多缺点，用单片机进行温度控制使构成的系统灵活，可靠性高，并可用软件对传感器信号进行抗干拢滤波和非线性补偿处理，可大大提高控制质量和自动化水平；总的来说本系统由四大模块组成，它们是输入模块、单片机系统模块、计算机显示与控制模块和输出控制模块。输入模块主要完成对温度信号的采集和转换工作，由温度传感器及其与

4、单片机的接口部分组成。 利用模拟加热的装置来控制温度。程序结构图如下：3、电路原理图三、实验结果分析（含程序、数据记录及分析和实验总结等，可附页）：1、51系列单片机直流电机闭环调速实验程序/*-REG52.HHeader file for generic 80C52 and 80C32 microcontroller.Copyright (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.All rights reserved.-*/#ifndef _REG52_H_#define _REG52_H_/* BYTE Regist

5、ers */sfr P0 = 0x80;sfr P1 = 0x90;sfr P2 = 0xA0;sfr P3 = 0xB0;sfr PSW = 0xD0;sfr ACC = 0xE0;sfr B = 0xF0;sfr SP = 0x81;sfr DPL = 0x82;sfr DPH = 0x83;sfr PCON = 0x87;sfr TCON = 0x88;sfr TMOD = 0x89;sfr TL0 = 0x8A;sfr TL1 = 0x8B;sfr TH0 = 0x8C;sfr TH1 = 0x8D;sfr IE = 0xA8;sfr IP = 0xB8;sfr SCON = 0x98

6、;sfr SBUF = 0x99;/* 8052 Extensions */sfr T2CON = 0xC8;sfr RCAP2L = 0xCA;sfr RCAP2H = 0xCB;sfr TL2 = 0xCC;sfr TH2 = 0xCD;/* BIT Registers */* PSW */sbit CY = PSW7;sbit AC = PSW6;sbit F0 = PSW5;sbit RS1 = PSW4;sbit RS0 = PSW3;sbit OV = PSW2;sbit P = PSW0; /8052 only/* TCON */sbit TF1 = TCON7;sbit TR1

7、 = TCON6;sbit TF0 = TCON5;sbit TR0 = TCON4;sbit IE1 = TCON3;sbit IT1 = TCON2;sbit IE0 = TCON1;sbit IT0 = TCON0;/* IE */sbit EA = IE7;sbit ET2 = IE5; /8052 onlysbit ES = IE4;sbit ET1 = IE3;sbit EX1 = IE2;sbit ET0 = IE1;sbit EX0 = IE0;/* IP */sbit PT2 = IP5;sbit PS = IP4;sbit PT1 = IP3;sbit PX1 = IP2;

8、sbit PT0 = IP1;sbit PX0 = IP0;/* P3 */sbit RD = P37;sbit WR = P36;sbit T1 = P35;sbit T0 = P34;sbit INT1 = P33;sbit INT0 = P32;sbit TXD = P31;sbit RXD = P30;/* SCON */sbit SM0 = SCON7;sbit SM1 = SCON6;sbit SM2 = SCON5;sbit REN = SCON4;sbit TB8 = SCON3;sbit RB8 = SCON2;sbit TI = SCON1;sbit RI = SCON0;

9、/* P1 */sbit T2EX = P11; / 8052 onlysbit T2 = P10; / 8052 only /* T2CON */sbit TF2 = T2CON7;sbit EXF2 = T2CON6;sbit RCLK = T2CON5;sbit TCLK = T2CON4;sbit EXEN2 = T2CON3;sbit TR2 = T2CON2;sbit C_T2 = T2CON1;sbit CP_RL2 = T2CON0;#endif#ifndef WENDU_H_#define WENDU_H_#define u8 unsigned char#define u16

10、 unsigned int#define PULSE 200/LCD/sbit RS = P25;sbit RW = P26;sbit EN = P27;sbit LED = P30;sbit ENA = P37;sbit IN2 = P36;sbit IN1 = P35;void delay_ms(u16 z);void LCD_WriteData(u8 Dat);void LCD_WriteCOM(u8 com);void Show_Num(u8 x,u8 y,u8 n,u16 num); /n为数字长度 num小于等于65535void Show_fNum(u8 x,u8 y,u16 n

11、um);void LCD_Init(void);void key_scan(void);/void key_scan(void);extern u16 read_tlc2543(u8 port);#endif#ifndef TLC2543_H_#define TLC2543_H_/TLC2543/sbit SDO = P20;sbit SDI = P21;sbit CS = P22;sbit CLK = P23;sbit EOC = P24;/u16 read_tlc2543(u8 port);#define u8 unsigned char#define u16 unsigned intu1

12、6 read_tlc2543(u8 port);u8 AD_deal(void); #endif#include#includetlc2543.h/#includewendu.hvoid delay_us(u16 z) u16 i; for(i=z;i0;i-);u16 read_tlc2543(u8 port) static u8 PORT = 0; u8 Temp,i,k=0; u16 AD_value=0; Temp = port; CS = 1; CLK = 0; delay_us(1); Temp=4; CS = 0; while(1) for(i=0;i8;i+) CLK = 0;

13、 if(Temp&0x80) SDI = 1; else SDI = 0; AD_value=1; if(SDO) AD_value |= 0x01; CLK = 1; delay_us(2); Temp=1; for(i=8;i12;i+) CLK = 0; AD_value=1; if(SDO) AD_value |= 0x01; delay_us(2); CLK = 1; CLK = 0; CS = 1; if(PORT = port) break; else Temp = port; Temp2) PORT = port; return AD_value;u8 AD_deal(void

14、) u16 AD_value; u16 temp; float temp1; AD_value = read_tlc2543(0x00); temp1 =(AD_value*0.04069); temp =(u16)(temp1*10); if(temp%10)4) temp = temp/10+1; else temp = temp/10; temp = (u8)temp; return temp;#include#includewendu.h#includetlc2543.hu8 S_Temp=100; /设置温度u8 P_Temp=25; /实际温度u8 pulse = 0;u8 Kp=

15、30,Ki=0;Kd=10;int uk=0;int num=0;struct FLAG u8 turn;myflag;/*函数功能：延时*/void delay_ms(u16 z) u16 i; u8 j; for(i=z;i0;i-) for(j=120;j0;j-); /*函数功能：LCD写数据*/void LCD_WriteData(u8 Dat) RS = 1; / delay_ms(5); P1 = Dat; EN = 1; delay_ms(5); EN = 0;/*函数功能：LCD命令*/void LCD_WriteCOM(u8 com) RS = 0; / delay_ms(

16、5); P1 = com; EN = 1; delay_ms(5); EN = 0;/*函数功能：Show_Num初始化*/void Show_Num(u8 x,u8 y,u8 n,u16 num) /n为数字长度 num小于等于65535 u16 Temp=num; u8 a5,i; for(i=0;i0;i-) LCD_WriteData(ai-1+0x30); /*函数功能：Show_fNum初始化 */void Show_fNum(u8 x,u8 y,u16 num) u8 a,b; a = num/10%10; b = num%10; if(y%2 = 1) LCD_WriteCOM

17、(0x80+x); else LCD_WriteCOM(0x80+0x40+x); LCD_WriteData(a+0x30); LCD_WriteData(b+0x30);/*函数功能：Show_Num初始化*/void Show_char(u8 x,u8 y,u8 ch) if(y%2 = 1) LCD_WriteCOM(0x80+x); else LCD_WriteCOM(0x80+0x40+x); LCD_WriteData(ch); /*函数功能：LCD初始化*/void LCD_Init(void) RW = 0; EN = 0; /delay_ms(20); LCD_WriteC

18、OM(0x38); LCD_WriteCOM(0x0c); LCD_WriteCOM(0x06); LCD_WriteCOM(0x01);/*函数功能：LCD初始化*/void LCD_display(void) Show_char(0,1,P); Show_char(1,1,T); Show_char(2,1,:); Show_char(9,1,S); Show_char(10,1,T); Show_char(11,1,:); Show_Num(12,1,3,S_Temp); Show_char(0,2,P); Show_char(1,2,:); Show_Num(2,2,2,Kp); Sh

19、ow_char(5,2,I); Show_char(6,2,:); Show_Num(7,2,2,Ki); Show_char(10,2,D); Show_char(11,2,:); Show_Num(12,2,2,Kd);/*函数功能：定时器2初始化*/void timer2_init() RCAP2H =(65536-100)/256; /100us RCAP2L =(65536-100)%256; TH2 = RCAP2H; TL2 = RCAP2L; ET2 = 1; TR2 = 1; EA = 1;void Temp_crl() static int ess3=0; static s

20、um = 0; ess0=S_Temp-P_Temp; uk=Kp*ess0+Ki*sum+Kd*(ess0-ess1); ess2=ess1; ess1=ess0; sum = sum+ess0; uk=(int)(uk/10); if(uk=0) if(uk=200) uk = 199; myflag.turn = 1; else uk=-uk; if(uk=200) uk = 199; myflag.turn = 0; pulse = uk; int main(void) u16 AD_value1=0; myflag.turn=0; ENA = 1; LCD_Init(); LCD_d

21、isplay(); timer2_init(); while(1) AD_value1 = read_tlc2543(0); P_Temp = AD_deal(); Temp_crl(); Show_Num(3,1,3,P_Temp); key_scan(); return 0; void timer2() interrupt 5 static u16 num1=0; TF2 = 0; num1+; if(num1=PULSE) num1=0;ENA=1; void key_scan(void) u8 Temp=P0; static u8 Add_Ver=0,one_ten=0; static

22、 Tri=0,CON=0; Temp = Temp0xff; Tri = Temp&(TempCON); CON = Temp; if(Tri=0x10) Add_Ver+;Add_Ver=Add_Ver%2; else if(Tri=0x20) one_ten+;one_ten=one_ten%2; else if(Tri=0x01) if(S_Temp+1=1&Add_Ver=1&one_ten=0) S_Temp-; else if(S_Temp+10=10&Add_Ver=1&one_ten=1) S_Temp=S_Temp-10; Show_Num(12,1,3,S_Temp); e

23、lse if(Tri=0x02) if(Kp+1=1&Add_Ver=1&one_ten=0) Kp-; else if(Kp+10=10&Add_Ver=1&one_ten=1) Kp=Kp-10; Show_Num(2,2,2,Kp); else if(Tri=0x04) if(Ki+1=1&Add_Ver=1&one_ten=0) Ki-; else if(Ki+10=10&Add_Ver=1&one_ten=1) Ki=Ki-10; Show_Num(7,2,2,Ki); else if(Tri=0x08) if(Kd+1=1&Add_Ver=1&one_ten=0) Kd-; els

24、e if(Kd+10=10&Add_Ver=1&one_ten=1) Kd=Kd-10; Show_Num(12,2,2,Kd); 2、程序分析结果3、结论分析在工业生产和日常生活中，对温度控制系统的要求，主要是保证温度在一定温度范围内变化，稳定性好，不振荡，对系统的快速要求不高。在论文中简单分析了温度控制系统基于Protuse仿真实验，采用热电偶作为温度检测器，应用LED显示，通过键盘4X4来对PID进行参数控制。本实验设计使用8031作为主芯片进行控制，单片机具有集成度高，通用性好，功能强，特别是体积小，重量轻，耗能低，可靠性高，抗干扰能力强和使用方便等独特优点，在数字、智能化方面有广泛用途。其温度控制所用的热电偶，范围广泛，在系统中如果加强算法，会大大提高控制精度，同时降低成本，提高效率。实验总结 经过这次