51系列單片機閉環(huán)溫度控制實驗報告

WordWord資料WordWord資料綜合實驗報告題目：51系列單片機閉環(huán)溫度控制班級： 小組成員： 指導教師： 完成時間： 2015年11月 、實驗名稱：51系列單片機閉環(huán)溫度控制實驗 基于Protuse仿真實驗平臺實現(xiàn)基本情況：.實驗項目組長:.小組成員：在舁廳P姓 名班級學號分工系數(shù)123.具體分工：負責程序編寫，主要負責查詢資料與實驗報告撰寫。.實驗要求：①設(shè)計硬件電路：溫度檢測：采用熱電偶或熱電阻溫度給定：采用電位器進行模擬電壓給定， 0——5VAD轉(zhuǎn)采用12位轉(zhuǎn)換顯示采用8位LED,或者LCD1602顯示鍵盤4X4,PID等參數(shù)通過鍵盤設(shè)置。②軟件控制算法：數(shù)字PID,參數(shù)在線修改。

顯示窗口：顯示溫度的設(shè)置值SV、溫度的實際值PV實際溫度值，溫度峰值、峰值時間等通過用口上傳到上位機 （選做）二、實驗內(nèi)容1、系統(tǒng)基本原理（實驗原理介紹）根據(jù)實驗要求，溫度閉環(huán)控制，即對加溫速度、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間級誤差參數(shù)，選擇PID控制參數(shù)級算法，實現(xiàn)對溫度的自動控制。閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)原理圖如下：計算機PID數(shù)字輸出計算機PID數(shù)字輸出溫控測溫2、PID算法的數(shù)字實現(xiàn)本次試驗通過8031通過OVEN是模擬加熱的裝置，加一定的電壓便開始不停的升溫，直到電壓要消失則開始降溫。仿真時，U形加熱器為紅色時表示正在加熱，發(fā)紅時將直流電壓放過來接，就會制冷，變綠。T端輸出的是電壓，溫度越高，電壓就越高。8031對溫度的控制是通過可控硅調(diào)控實現(xiàn)的?？煽毓柰ㄟ^時間可以通過可控硅控制板上控制脈沖控制。該觸發(fā)脈沖想8031用軟件在P1.3引腳上產(chǎn)生，受過零同步脈沖后經(jīng)光偶管和驅(qū)動器輸送到可控硅的控制級上。偏差控制原理是要求對所需溫度求出偏差值，然后對偏差值處理而獲得控制信號去調(diào)節(jié)加熱裝置的溫度。PID控制方程式：U=K(E [edt-I-7-式中e是指測量值與給定值之間的偏差TD微分時間T積分時間KP調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)將上式離散化得到數(shù)字PID位置式算法，式中在位置算法的基礎(chǔ)之上得到數(shù)字PID增量式算法：=3g-R+ +3曰-2*+*)3、溫度控制軟件設(shè)計程序結(jié)構(gòu)圖如下：

程序結(jié)構(gòu)OO程序結(jié)構(gòu)OO4、硬件電路設(shè)計在溫度控制中，經(jīng)常采用是硬件電路主要有兩大部分組成：模擬部分和數(shù)字部分，對這兩部分調(diào)節(jié)儀表進行調(diào)節(jié)，但都存在著許多缺點，用單片機進行溫度控制使構(gòu)成的系統(tǒng)靈活，可靠性高，并可用軟件對傳感器信號進行抗干攏濾波和非線性補償處理，可大大提高控制質(zhì)量和自動化水平；總的來說本系統(tǒng)由四大模塊組成，它們是輸入模塊、單片機系統(tǒng)模塊、計算機顯示與控制模塊和輸出控制模塊。輸入模塊主要完成對溫度信號的采集和轉(zhuǎn)換工作，由溫度傳感器及其與單片機的接口部分組成。 利用模擬加熱的裝置來控制溫度。該閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)采用AT89S51八位機作為微處理單元進行控制。采用4X4鍵盤把設(shè)定溫度的最高值和最低值存入單片機的數(shù)據(jù)存儲器， 還可以通過鍵盤完成溫度檢測功能的轉(zhuǎn)換。溫度傳感器把采集的信號與單片機里的數(shù)據(jù)相比較來控制溫度控制器。5、電路原理圖1、仿真完整電路圖2、12位AD轉(zhuǎn)換模塊C7WuF“EXT：C6AINOVAnAIN101AIN2D2AIN3DQ[>4REF&5CAPt>6&7PAR/SEF&VTE日U空csR/CA6WD1公心N3U3ADS78M<TEXT>3、OVEN模型及信號調(diào)理電路2S jl<]BYTE——D>eusrr- <| R/C25 .CONTCPWRt)MAd4、單片機主電路TEXT]U3^￡S782401234567DDDDDDDDgooQOQ-oswnyt1FFEE-O-O-OAV3LUC；?F心FWM雨1017613C3l4rpwlrow2row3row400000000?h1ML尸B.lLUMIUU-DIF0.2/AD2XTAL?PQ.3/AD3PG.4/AD4PO.6JWD5PO.6iftD6RSTPO.7JAD7P2.0/ASP2.1/A9PZ2捐1。PSENP2.3/A11ALEP2.4/A12EAP2.5/A13P1B/A14ftorzP2.7W15rj.O/RXDP117T2EXP3ifixnP1,2P3.2ANT0FL3rJ,JflrM11P1.4P3.4frt)P1.5p.5mP1.6P3.6/W=!P1『P37TOAT99C52CLOCK=110592MHz9o-1工JJ312J45G7'AQ—Jo—o—JJcJu1234567oooooooo1L11TEXT*^12K一R10WordWord資料WordWord資料floatpc=090.0;floatic=0.0;floatpc=090.0;floatic=0.0;floatdc=5.0;floate1=0;floate2=0;charRX_Data[5]={0};intmain(){timer_init();lcd_init();while(1){ADCRead();keyscan();三、實驗結(jié)果分析（含程序、數(shù)據(jù)記錄及分析和實驗總結(jié)等，可附頁）1、51系列單片機閉環(huán)溫度控制實驗程序Main.c#include"includes.h"char measure_temperature[6]{'+','0','0','0','C','\0'};charsetting_temperature[6]{'0','1','0','0','C','\0'};charcode_table[16]={'7','8','9','T','4','5','6','P','1','2','3','I','+','0','-','D'};charPv[6]={'P','0','9','0','','\0'};charIv[6]={'I','0','0','0','','\0'};charDv[6]={'D','0','0','5','','\0'};intPWM_Period=100;intPWM_Hight=1;intPWM_Hights=50;shortm_temperature=0;shorts_temperature=100;Data_update();Data_update();LCD_Display(0x80+0x4A,Dv);return0;LCD_Display(0x80+0x08,setting_tereturn0;LCD_Display(0x80+0x40,Pv);LCD_Display(0x80+0x45,Iv);PWM.c#include"includes.h"PWM_Period--;ucharT_updatePWM_Period--;ucharP_update=0;if(PWM_Period==0)ucharI_update=0;ucharP_update=0;if(PWM_Period==0)ucharI_update=0;ucharD_update=0;PWM_EN=1;PWM_Period=100;PWM_Hights=PWM_Hight;voidT0_time()interruptPWM_Hights=PWM_Hight;PWM_Hights--;if(PWM_Hights==0)voidpid()PWM_EN=0;PWM_Hights=1;staticlongsum=0;e2=e1;e1s_temperature-m_temperature;sum+=e1;if(e1>20){PWM_Hight=100;}elseif(e1<-20){PWM_Hight=1;}else{voidInterrupt_T1()interrupt3{staticintcount=0;TH1=0x3C;//定時50msTL1=0xB0;count++;if(count==20){pid();count=0;}}voidupdate_Temp()voidupdate_Temp(){shortj=0;shorttmp=0;for(j=1;j<=3;j++){tmpPWM_Hight=PWM_Hight+pc*(e1+ic*sum+dc*(e1-e2));}if(PWM_Hight>100)PWM_Hight=100;elseif(PWM_Hight<1)PWM_Hight=1;}tmp*10+(setting_temperature[j]-'0');////循環(huán)}if(setting_temperature[0]=='-')tmp=-tmp;s_temperature=tmp;}voidupdate_Pv(){shortj=0;shorttmp=0;for(j=1;j<=3;j++){tmp=tmp*10+(Pv[j]-'0');}pc=tmp;}voidupdate_Iv(){shortj=0;shorttmp=0;for(j=1;j<=3;j++)tmp=tmp*10+(Iv[j]-'0');}ic=tmp;}voidupdate_Dv(){shortj=0;shorttmp=0;for(j=1;j<=3;j++){tmp=tmp*10+(Dv[j]-'0');}dc=tmp;}voidData_update()檢查每一次 T、PID值是否有修改{if(T_update==1){update_Temp();update_Iv();I_update=0;update_Iv();I_update=0;}elseif(D_update==1){update_Dv();D_update=0;}}TH0=0x9C;TL0=0x9C;TH1=0x3C;//定時50msTL1=0xB0;TR0=1;//運行定時器 0TR1=1;//運行定時器 1PT0=1;//T0中斷優(yōu)先級高T_update=0;}elseif(P_update==1){update_Pv();P_update=0;}elseif(I_update==1){Timer.c#include"includes.h"voidtimer_init(){EA=0;//關(guān)閉總中斷ET0=1;//ET0用于PWM產(chǎn)生ET1=1;//ET1測速計時TMOD=0x12;//T0:工作方式2 T1:工作方式1EA=1;//打開總中斷ADS7824.c#include"includes.h"ADS7824.c#include"includes.h"voiditoa(shortnum,charstr[]){inti=3;num=(num/2047.0)*999.0;for(i=3;i>0;i--){str[i]=(num%10)+'0';num=num/10;}str[5]='\0';}voidADCRead(){shortnum=0;//無符號16位RC=0;//啟動轉(zhuǎn)換RC=1;//啟動讀取while(BUSY==0);num=0;BYTE=0;//讀取高4位num=(num|P1)<<8;num=num&0x0F00;BYTE=1;//讀取低8位num=num|P1;//12位數(shù)據(jù)完整取好if((num&0x0800)==0x0800){measure_temperature[0]='-';num=num&0xF7FF;num=(numA0x07FF)+1;m_temperature-((num/2047.0)*999.0);}elseitoa(num,measure_temperature);elseLCD_Display(0x80,measure_tempmeasure_temperature[0]='+';measure_temperature[0]='+';erature);m_temperature(num/2047.0)*999.0;RC=0;Delay.c#include"includes.h"voiddelay_ms(intn)//1ms延時uinti=0,j=0;for(i=0;i<n;i++)for(j=0;j<123;j++);Display.c#include"includes.h"寫命令函數(shù) 單片機給1602寫命令voidlcd_wcom(ucharcom)//1602rs=0;//選擇指令寄存器rw=0;//選擇寫voidrw=0;//選擇寫voidLCD_Display(uintlocation,P0=com;//把命令字送入delay_ms(1);en=1;//使能線電平變化，命令送入1602的8位數(shù)據(jù)口delay_ms(1);en=0;}voidlcd_wdat(uchardat)//1602寫數(shù)據(jù)函數(shù){rs=1;//選擇數(shù)據(jù)寄存器rw=0;//選擇寫P0=dat;//把要顯示的數(shù)據(jù)送入delay_ms(1);en=1;//使能線電平變化，數(shù)據(jù)送入1602的8位數(shù)據(jù)口delay_ms(1);en=0;}ucharDisplay_Part[]){inti=0;lcd_wcom(location);for(i=0;Display_Part[i]!=0;i++){lcd_wdat(Display_Part[i]);delay_ms(1);}}voidlcd_init()//1602初始化函數(shù){lcd_wcom(0x38);//8位數(shù)據(jù)，雙列，5*7字形lcd_wcom(0x0c);//開啟顯示屏，關(guān)光標，光標不閃爍lcd_wcom(0x06);//顯示地址遞增，即寫一個數(shù)據(jù)后，顯示位置右移一位lcd_wcom(0x01);//清屏16;16;LCD_Display(0x80+0x08,setting_temperature);Keyboard.c#include"includes.h"voidkeyscan(){uintkeyno=16;uchartemp=0;uchari=0;staticcharupdate_flag=0;staticintupdate_index=0;charkey_code=0;P3=0x0F;if(P3!=0x0F){P3=0x0F;//delay_ms(1);temp=P3;i=tempA0x0F;LCD_Display(0x80+0x40,Pv);LCD_Display(0x80+0x45,Iv);LCD_Display(0x80+0x4A,Dv);}switch(i){keyno=0;break;keyno=1;break;case4:keyno=2;break;case8:keyno=3;break;default: keyno=//無鍵按下}P3=0xF0;temp=P3;//delay_ms(1);i=(temp>>4)A0x0F;switch(i){update_index=0;update_index=0;T_update=1;}+= }elseif(update_flag==2){key_codecode_table[keyno];Pv[1+update_index]=key_code;update_index++;if(update_index==3)= {update_flag=0;update_index=0;P_update=1;}}elseif(update_flag==3){key_codekeyno+=0;break;keyno+=4;break;case4:keyno+=8;break;case8:keyno12;break;}while(P3!=0xF0);}if(keyno>=0&&keyno<=15){if(update_flag==1){key_codecode_table[keyno];setting_temperature[update_index]=key_code;update_index++;if(update_index==4){update_flag=0;WordWord資料WordWord資料update_indexupdate_index=0;code_table[keyno];Iv[1+update_index]key_code;update_index++;if(update_index==3){update_flag=0;update_index=0;I_update=1;}}elseif(update_flag==4){key_codecode_table[keyno];Dv[1+update_index]=key_code;update_index++;if(update_index==3){update_flag=0;D_update=1}}else{s