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標題: stm32單片機PID溫控系統源程序 18b20,硬件驗證通過 [打印本頁]
作者: 2479408246    時間: 2021-8-28 11:14
標題: stm32單片機PID溫控系統源程序 18b20,硬件驗證通過
引腳說明：
//定義MCU與LCD的接口
/*******************************
*D4---->PB8
*D5---->PB5
*D6---->PB6
*D7---->PB7
*RS---->PA8
*RW---->PA11
*EN---->PA12

LCD1602
VCC---->5V
GND---->GND
VO----->接對比度調節滑動變阻器- -->GND
LED+ -->5v
LED- -->GND

PWM輸出（12703半導體制冷片）
4A電機pwm驅動芯片
*制冷IN1---->PB10
*加熱IN2---->PB11

18B20數字溫度傳感器
18B20OUT---->PB9
按鍵

KEY1---->PB12
KEY1---->PB13
KEY1---->PB14

AT24C16
1(A0)---->GND
2(A1)---->GND
3(A2)---->GND
4(GND)---->GND
4(SDA)---->PC13---->4.7K(R)---->VCC
6(SCL)---->PC14---->4.7K(R)---->VCC
7(WP)---->GND---->104(C)---->VCC
8(VCC)---->VCC

功能說明：通過18B20檢測溫度，通過pwm輸出來調節控溫，未進行精準pid調試，恒溫時間大約在5min左右。
2021.8.25 ：基本程序編寫完成。
2021.8.26：修改程序，既可以制熱也可以制冷。
2021.8.27：加入24c16用于存儲設定溫度和模式，優化lcd顯示。

制作出來的實物圖如下：


單片機源程序如下:
  1. #include "incrementpid.h"
  2. #include "usart.h"
  3. //增量式PID
  4. PID pid;
  5. u8 T_mode=1;//制冷(1)制熱(0)模式切換
  6. void PIDParament_Init()  //
  7. {
  8.     pid.choose_model = MODEL_PID;//調節模式
  9.     pid.T=500;                //采樣周期，定時器使用1ms，則最小執行PID的周期為500ms
  10.     pid.set =25;            //用戶設定值，攝氏度
  11.     pid.Kp=0.6;                //比例系數
  12.     pid.Ti=100.0;                //微分系數常數ms
  13.     pid.Td=20.0;                //積分時間常數ms
  14.     pid.OUT0=0;                //一個維持的輸出
  15.     pid.pwmcycle = 1999;    //PWM的周期
  16. }

  18.    
  19. void pid_calc()  //增量式PID調節函數
  20. {
  21.   float dk1;float dk2;
  22.   float t1,t2,t3;
  23.    
  24.     if(pid.Tdata < (pid.T))  //最小計算周期未到
  25.      {
  26.             return ;
  27.      }
  28.     pid.Tdata = 0;
  29.    
  30.     pid.En=pid.set-pid.curr;  //本次誤差
  31.     dk1=pid.En-pid.En_1;   //本次偏差與上次偏差之差
  32.     dk2=pid.En-2*pid.En_1+pid.En_2;
  33.    
  34.    t1=pid.Kp*dk1;                            //比例
  35.    
  36.     t2=(pid.Kp*pid.T)/pid.Ti;      //積分
  37.     t2=t2*pid.En;
  38.    
  39.     t3=(pid.Kp*pid.Td)/pid.T;        //微分
  40.     t3=t3*dk2;
  41.    
  42.     switch(pid.choose_model)
  43.      {
  44.          case MODEL_P:     pid.Dout= t1;           printf("使用P運算\r\n") ;
  45.              break;
  46.          
  47.          case MODEL_PI:  pid.Dout= t1+t2;          printf("使用PI運算\r\n") ;
  48.              break;
  49.                  
  50.          case MODEL_PID: pid.Dout= t1+t2+t3;       printf("使用PID運算\r\n") ;
  51.              break;
  52.      }
  53.          
  54.    
  55.      
  56.   
  57. if(T_mode==0)//制熱PID調節
  58. {        
  59.         pid.currpwm+=pid.Dout;  //本次應該輸出的PWM
  60.     printf("PID算得的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
  61.          
  62.         /*判斷算出的數是否符合控制要求*/
  63.     if(pid.currpwm>pid.pwmcycle)            //算出的值取值，肯定是在0-pid.pwmcycle之間，不然的話PWM怎么輸出
  64.     {
  65.       pid.currpwm=pid.pwmcycle;
  66.     }
  67.     if(pid.currpwm<0)
  68.     {
  69.      pid.currpwm=0;
  70.     }
  71.         TIM_SetCompare4(TIM2,pid.currpwm);        //pwm輸出函數
  72.         TIM_SetCompare3(TIM2,0);        //pwm輸出函數
  73.     printf("實際輸出使用的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
  74. }
  75. else if(T_mode==1)//制冷PID調節
  76. {          
  77.           pid.currpwm+=pid.Dout;  //本次應該輸出的PWM
  78.          
  79.       printf("PID算得的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
  80.          
  81.          
  82.     if(-pid.currpwm>pid.pwmcycle)//算出的值取值，肯定是在0-pid.pwmcycle之間，不然的話PWM怎么輸出
  83.     {
  84.         pid.currpwm=-pid.pwmcycle; //pwm最大寬度       
  85.      
  86.     }
  87.     if(pid.currpwm>0)//當前的pwm寬度
  88.     {
  89.         pid.currpwm=0;       
  90.      
  91.     }
  92.         TIM_SetCompare3(TIM2,-pid.currpwm);        //pwm輸出函數
  93.     TIM_SetCompare4(TIM2,0);
  94.     printf("實際輸出使用的OUT:\t%d\r\n",(int)pid.currpwm) ;
  95. }
  96.        
  97.     pid.En_2=pid.En_1;
  98.     pid.En_1=pid.En;
  99. }
復制代碼

  1. #include <stdlib.h>
  2. #include <stdio.h>
  3. #include <string.h>
  4. #include <math.h>

  6. #include "sys.h"
  7. #include "delay.h"
  8. #include "usart.h"
  9. #include "ds18b20.h"
  10. #include "LCD1602.h"
  11. #include "pwmout.h"
  12. #include "key.h"
  13. #include "timer3.h"
  14. #include "incrementpid.h"
  15. #include "24cxx.h"

  17. //float TM1;//存儲溫度值
  18. //s8 set_temp=30;//設定溫度

  20. uint8_t ucDs18b20Id[8];//存儲18b20數據
  21. u8 i;//循環讀取18b20ID次數
  22. u8 a,b,c=0;//lcd循環顯示
  23. u16 pwmval23=0,pwmval24=0;//占空比調節
  24. u8 cle_pwm1,cle_pwm2;//清除pwm顯示
  25. int main(void)
  26. {               
  27. delay_init();                     //延時函數初始化          
  28. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //設置NVIC中斷分組2:2位搶占優先級，2位響應優先級
  29. uart_init(9600);         //串口初始化為9600
  30. LCD_init();//lcd1206初始化       
  31. PWM_Out_Init();        // 定時器輸出pwm初始化       
  32. KEY_Input_Init();//GPIO IN初始化       
  33. TIM3_Init(999,71); ////TIM2 1ms中斷       
  34. PIDParament_Init() ;//增量式PID初始化       
  35. AT24CXX_Init();//初始化IIC接口       
  36.        
  37.        
  38. TIM_SetCompare3(TIM2,0);        //pwm輸出函數
  39. TIM_SetCompare4(TIM2,0);        //pwm輸出函數               
  40.        
  41. LCD_set_xy(1,2);//寫位置       
  42. LCD_write_data('T');        //寫數據
  43. LCD_write_data('E');        //寫數據
  44. LCD_write_data('M');        //寫數據
  45. LCD_write_data('P');        //寫數據
  46. LCD_write_data(':');        //寫數據
  47. LCD_set_xy(1,1);//寫位置       
  48. LCD_write_data('P');        //寫數據
  49. LCD_write_data('W');        //寫數據
  50. LCD_write_data('M');        //寫數據
  51. LCD_write_data(':');        //寫數據               

  53. while( DS18B20_Init() )        //DS18B20初始化
  54. {       
  55. printf("no ds18b20 exit\r\n");//初始化DS18B20，不初始化就等待這里?
  56. delay_ms(500);       
  57. break;               
  58. }

  60. DS18B20_ReadId(ucDs18b20Id); //讀取18b20的ID
  61. //LCD_write_cmd(0x0f);//寫命令       

  63.          for(i = 0;i < 8;i ++)  
  64.     {  
  65.      printf("DS18B20[%d] ID:%d \r\n ",i,ucDs18b20Id[i]); //讀取18b20的ID      
  66.     }  
  67.        
  68. while(AT24CXX_Check())//檢測不到24c02
  69.         {
  70.                 printf("檢測不到24cXX\r\n") ;
  71.                 delay_ms(1000);
  72.                 break;       
  73.         }
  74.        
  75. pid.set=AT24CXX_ReadOneByte_minus(0);//設定溫度數據讀取，在AT24CXX指定地址讀出一個數據
  76. T_mode=AT24CXX_ReadOneByte(4);//模式數據讀取，在AT24CXX指定地址讀出一個數據
  77.        
  78.         while(1)
  79.                 {
  80. /************************溫度設定*****************************************/
  81.                        
  82.                 if( KEY_Scan(0,KEY1)){pid.set++;AT24CXX_WriteOneByte_minus(0,pid.set);/*在AT24CXX指定地址寫入一個數據*/}
  83.                 if( pid.set>125)pid.set=125;       
  84.                        
  85.                 if( KEY_Scan(0,KEY2)){T_mode=!T_mode;AT24CXX_WriteOneByte(4,T_mode);/*在AT24CXX指定地址寫入一個數據*/}//制冷制熱模式切換
  86.                        
  87.                 if( KEY_Scan(0,KEY3)){pid.set--;AT24CXX_WriteOneByte_minus(0,pid.set);/*在AT24CXX指定地址寫入一個數據*/}
  88.                 if( pid.set<-55)pid.set=-55;       
  89. /********************pwm輸出**********************************************/       
  90.                        
  91.         pid_calc() ;//增量式PID調節函數
  92.                        
  93. /*********************制冷制熱模式顯示****************************/               
  94.                 LCD_set_xy(16,1);//寫位置
  95.                 if(T_mode==1)//制冷           
  96.                         {
  97.                         LCD_write_data('L');        //寫數據       
  98.                         cle_pwm1=1;
  99.                                
  100.                         }                       
  101.                 else//制熱
  102.                    {
  103.                         LCD_write_data('H');        //寫數據
  104.                         cle_pwm2=1;                  
  105.                    }       
  106.                   
  107.                  if(cle_pwm1&&cle_pwm2)
  108.                  {
  109.                         LCD_set_xy(5,1);//寫位置
  110.                         LCD_write_data(' ');        //寫數據       
  111.                         LCD_write_data('0');        //寫數據       
  112.                         LCD_write_data('0');        //寫數據       
  113.                         LCD_write_data('0');        //寫數據       
  114.                         LCD_write_data('0');        //寫數據
  115.                         cle_pwm1=0;       
  116.                         cle_pwm2=0;                         
  117.                  }
  118. /*********************pwm輸出顯示在lcd1602上****************************/
  119.                
  120.                 //if(pid.currpwm<0)//制冷
  121.             if(T_mode==1)//制冷
  122.                 {       
  123.                 pwmval23=-pid.currpwm;
  124.                 memset(Data_Partition,0x30,sizeof(Data_Partition));//初始化數組               
  125.                 conversion(pwmval23);//將數據拆分方便寫入lcd1602               
  126.                 LCD_set_xy(5,1);//寫位置
  127.                 LCD_write_data('-');        //寫數據       
  128.                 LCD_write_data(Data_Partition[3]);        //寫數據       
  129.                 LCD_write_data(Data_Partition[2]);        //寫數據       
  130.                 LCD_write_data(Data_Partition[1]);        //寫數據       
  131.                 LCD_write_data(Data_Partition[0]);        //寫數據
  132.                                
  133.                 }
  134.                
  135.                 //else if(pid.currpwm>0)//制熱
  136.                 else if(T_mode==0)//制冷
  137.                 {                       
  138.                 pwmval24=pid.currpwm;       
  139.                 memset(Data_Partition,0x30,sizeof(Data_Partition));//初始化數組0x30 LCD的字符0       
  140.                 conversion(pwmval24);//將數據拆分方便寫入lcd1602
  141.                 LCD_set_xy(5,1);//寫位置
  142.                 LCD_write_data('+');        //寫數據       
  143.                 LCD_write_data(Data_Partition[3]);        //寫數據       
  144.                 LCD_write_data(Data_Partition[2]);        //寫數據       
  145.                 LCD_write_data(Data_Partition[1]);        //寫數據       
  146.                 LCD_write_data(Data_Partition[0]);        //寫數據
  147.                
  148.                 }
  149.                                                        
  150. /*****************設定溫度顯示在lcd1602上********************************/       
  151.                        
  152.                         if(pid.set>=0)        //lcd1602顯示設定溫度                       
  153.                   {
  154.                    b=Data_Line(pid.set);//獲取顯示數據位數       
  155.                    conversion(pid.set);//將數據拆分方便寫入lcd1602          
  156.                           
  157.                    LCD_set_xy(13,2);//寫位置  
  158.                    LCD_write_data(' ');        //清除“-”        號                 
  159.                   
  160.                         LCD_set_xy(14,2);//寫位置                       
  161.                         for(a=0;a<b+1;a++)        //清空顯示數據
  162.                         {
  163.                         LCD_write_data(' ');        //寫數據       
  164.                         }
  165.                        
  166.                         LCD_set_xy(14,2);//寫位置                       
  167.                         for(a=0;a<b;a++)        //整數部分顯示，不限長度
  168.                         {
  169.                         LCD_write_data(Data_Partition[b-a-1]);        //寫數據                                
  170.                         }
  171.                   }
  172.                   
  173. /****************************************************************/                          
  174.                   else if(pid.set<0)        //lcd1602顯示設定溫度                       
  175.                   {
  176.                    b=Data_Line(-pid.set);//獲取顯示數據位數       
  177.                    conversion(-pid.set);//將數據拆分方便寫入lcd1602  
  178.                           
  179.            LCD_set_xy(13,2);//寫位置  
  180.                    LCD_write_data('-');        //顯示“-” 號   
  181.                          
  182.                         LCD_set_xy(14,2);//寫位置                       
  183.                         for(a=0;a<b+1;a++)        //清空顯示數據
  184.                     {
  185.                         LCD_write_data(' ');        //寫數據       
  186.             }  
  187.                        
  188.                         LCD_set_xy(14,2);//寫位置       
  189.                         for(a=0;a<b;a++)        //整數部分顯示，不限長度
  190.                     {
  191.                         LCD_write_data(Data_Partition[b-a-1]);        //寫數據                                
  192.             }
  193.                        
  194.                   }
  195.                   
  196. /**************************溫度顯示在lcd1602*****************************************/                  
  197.                  

  199.                  pid.curr=DS18B20_GetTemp_MatchRom ( ucDs18b20Id ); //讀取18b20溫度數據         
  200.                  if(pid.curr>=0)        //lcd1602顯示溫度                       
  201.                 {
  202.                
  203.                 b=Data_Line(pid.curr*100);//獲取顯示數據位數       
  204.                 conversion(pid.curr*100);//將數據拆分方便寫入lcd1602       

  206. //                        LCD_set_xy(6,2);//寫位置       
  207. //                        for(a=0;a<b+2;a++)        //清空顯示數據
  208. //                    {
  209. //                        LCD_write_data(' ');        //寫數據       
  210. //                        }
  211.                        
  212.                         LCD_set_xy(6,2);//寫位置       
  213.                         for(a=0;a<b-2;a++)        //整數部分顯示，不限長度
  214.                     {
  215.                         LCD_write_data(Data_Partition[b-a-1]);        //寫數據                
  216.             }
  217.                         if(pid.curr<1)       
  218.                         {
  219.                         LCD_write_data('0');        //寫數據                       
  220.                         }
  221.                         LCD_write_data('.');        //寫數據                       
  222.                        
  223.             for(a=2;a>0;a--)        //小數部分顯示
  224.                     {
  225.                         LCD_write_data(Data_Partition[a-1]);        //寫數據                
  226.             }       
  227.                 }
  228. /******************************************************************************/               
  229.                 else if(pid.curr<0)        //lcd1602顯示溫度
  230.                 {
  231. ……………………

  233. …………限于本文篇幅 余下代碼請從51黑下載附件…………
復制代碼

代碼工程51hei附件下載:
PID控制-STM32F103C8T6 控溫.7z (210.66 KB, 下載次數: 217)
作者: 2479408246    時間: 2021-8-28 11:16
按鈕作用：從左到右,溫度-，模式切換（制冷/制熱），溫度+
作者: 2479408246    時間: 2021-8-28 11:18
圖片未完全顯示，詳細請點擊圖片
作者: 2479408246    時間: 2021-8-30 08:36
18b20輸出引腳接4.7k電阻后接vcc
作者: aaaaa1212    時間: 2023-5-31 15:10
剛好學到，下載看看
作者: 陸陸6    時間: 2023-10-16 12:10
2479408246 發表于 2021-8-30 08:36
18b20輸出引腳接4.7k電阻后接vcc

兄弟你還在嗎，想請教請教你



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