用STC89C52和DS18B20B完成PI恒温控制的问题
时间：10-02
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18B20的驱动是用的现成的程序，在单片机硬件上程序可以正常的显示温度。但是我用proteus仿真时，第一是温度显示不出来，第二是PWM输出端口在几秒钟的低电平之后一直都是高电平，这是为什么?程序和proteus的仿真图如下。
程序：我写了两个C程序，然后主程序调用另一个C程序的变量和函数。
主程序
#include <reg52.H>
extern GetTemp();
extern PI();
extern InitArray();
extern unsigned int idata Temperature; // 声明引用外部变量
void delay(unsigned int i);
extern float idata e[2];
//else IO
sbit LS138A=P2^2; //管脚定义
sbit LS138B=P2^3;
sbit LS138C=P2^4;
sbit PWM=P1^2;
//此表为 LED 的字模, 共阴数码管 0-9 -
unsigned char code Disp_Tab[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};
unsigned long LedOut[8],LedNumVal,Temperatur;
unsigned char i;
unsigned int flag1;
void system_Ini()
{
InitArray();
flag1=1;
PWM=0;
TMOD|= 0x11;
// TMOD= 0x11;
TH1 = 0x8A; //10
TL1 = 0xD0;
TH0 = 0xFE; //11.0592
TL0 = 0x33;
IE = 0x8A;
TR1= 1;//定时器1开始工作
TR0=1; //定时器0开始工作
}
main()
{
system_Ini();
while(1)
{
PI();
GetTemp();
/********以下将读18b20的数据送到LED数码管显示*************/
Temperatur=Temperature*100;
LedNumVal=Temperatur; //把实际温度送到LedNumVal变量中
LedOut[4]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000]; //千位
LedOut[5]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100]|0x80; //百位带小数点
LedOut[6]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位
LedOut[7]=Disp_Tab[LedNumVal%10]; //个位
for(i=4; i<8; i++)
{
P0=LedOut ;
switch(i)
{ //138译码
case 4:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;
case 5:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=1; break;
case 6:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=1; break;
case 7:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=1; break;
}
delay(150);
}
P0=0;
}
}
//延时程序
void delay(unsigned int i)
{
char j;
for(i; i > 0; i--)
for(j = 200; j > 0; j--);
}
另一个C程序，其中包含了18B20的驱动和PI控制。
#include <reg52.H>
#include <intrins.h>
//#define Kp 20
//#define Ki 0.5
//#define SetTemperature 50 //需要加热的温度
sbit D18B20=P3^7;
sbit PWM=P1^2;
#define NOP() _nop_() /* 定义空指令 */
#define _Nop() _nop_() /*定义空指令*/
void TempDelay (unsigned char idata us);
void Init18b20 (void);
void WriteByte (unsigned char idata wr); //单字节写入
void read_bytes (unsigned char idata j);
unsigned char CRC (unsigned char j);
void GemTemp (void);
void Config18b20 (void);
void ReadID (void);
void TemperatuerResult(void);
void PI(void);
extern unsigned int flag1;
bit flag;
unsigned char timer1;
unsigned int idata Temperature;
unsigned char idata temp_buff[9]; //存储读取的字节，read scratchpad为9字节，read rom ID为8字节
unsigned char idata id_buff[8];
unsigned char idata *p,T1M,T0M;
unsigned char idata crc_data;
unsigned int idata n,y,g,h,a,m=0;
float idata ArrayTempe[2];//用于收集2个温度差的数组
float idata ek0,ek1,SetTemperature=50,Uk=0; //e[m]用于存放5次平均温度偏差,Uk用于调节PWM占空比
float idata TempSum1=0, Kp=2,Ki=0.5;//存放前5次温度和
float idata TempSum2=0;//存放后5次温度和
void InitArray(void)
{
for(h=0;h<2;h++)
{
ArrayTempe[h]=0;
}
}
unsigned char code CrcTable [256]={
0, 94, 188, 226, 97, 63, 221, 131, 194, 156, 126, 32, 163, 253, 31, 65,
157, 195, 33, 127, 252, 162, 64, 30, 95, 1, 227, 189, 62, 96, 130, 220,
35, 125, 159, 193, 66, 28, 254, 160, 225, 191, 93, 3, 128, 222, 60, 98,
190, 224, 2, 92, 223, 129, 99, 61, 124, 34, 192, 158, 29, 67, 161, 255,
70, 24, 250, 164, 39, 121, 155, 197, 132, 218, 56, 102, 229, 187, 89, 7,
219, 133, 103, 57, 186, 228, 6, 88, 25, 71, 165, 251, 120, 38, 196, 154,
101, 59, 217, 135, 4, 90, 184, 230, 167, 249, 27, 69, 198, 152, 122, 36,
248, 166, 68, 26, 153, 199, 37, 123, 58, 100, 134, 216, 91, 5, 231, 185,
140, 210, 48, 110, 237, 179, 81, 15, 78, 16, 242, 172, 47, 113, 147, 205,
17, 79, 173, 243, 112, 46, 204, 146, 211, 141, 111, 49, 178, 236, 14, 80,
175, 241, 19, 77, 206, 144, 114, 44, 109, 51, 209, 143, 12, 82, 176, 238,
50, 108, 142, 208, 83, 13, 239, 177, 240, 174, 76, 18, 145, 207, 45, 115,
202, 148, 118, 40, 171, 245, 23, 73, 8, 86, 180, 234, 105, 55, 213, 139,
87, 9, 235, 181, 54, 104, 138, 212, 149, 203, 41, 119, 244, 170, 72, 22,
233, 183, 85, 11, 136, 214, 52, 106, 43, 117, 151, 201, 74, 20, 246, 168,
116, 42, 200, 150, 21, 75, 169, 247, 182, 232, 10, 84, 215, 137, 107, 53};
//
/************************************************************
*Function:延时处理
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void TempDelay (unsigned char idata us)
{
while(us--);
}
/************************************************************
*Function:18B20初始化
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void Init18b20 (void)
{
D18B20=1;
_nop_();
D18B20=0;
TempDelay(80); //delay 530 uS//80
_nop_();
D18B20=1;
TempDelay(14); //delay 100 uS//14
_nop_();
_nop_();
_nop_();
if(D18B20==0)
flag = 1; //detect 1820 success！
else
flag = 0; //detect 1820 fail！
TempDelay(20); //20
_nop_();
_nop_();
D18B20 = 1;
}
/************************************************************
*Function:向18B20写入一个字节
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void WriteByte (unsigned char idata wr) //单字节写入
{
unsigned char idata i;
for (i=0;i<8;i++)
{
D18B20 = 0;
_nop_();
D18B20=wr&0x01;
TempDelay(3); //delay 45 uS //5
_nop_();
_nop_();
D18B20=1;
wr >>= 1;
}
}
/************************************************************
*Function:读18B20的一个字节
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
unsigned char ReadByte (void) //读取单字节
{
unsigned char idata i,u=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
D18B20 = 0;
u >>= 1;
D18B20 = 1;
if(D18B20==1)
u |= 0x80;
TempDelay (2);
_nop_();
}
return(u);
}
/************************************************************
*Function:读18B20
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void read_bytes (unsigned char idata j)
{
unsigned char idata i;
for(i=0;i<j;i++)
{
*p = ReadByte();
p++;
}
}
/************************************************************
*Function:CRC校验
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
unsigned char CRC (unsigned char j)
{
unsigned char idata i,crc_data=0;
for(i=0;i<j;i++) //查表校验
crc_data = CrcTable[crc_data^temp_buff];
return (crc_data);
}
/************************************************************
*Function:读取温度
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void GemTemp (void)
{
read_bytes (9);
if (CRC(9)==0) //校验正确
{
Temperature = temp_buff[1]*0x100 + temp_buff[0];
// Temperature *= 0.625;
Temperature /= 16;
TempDelay(1);
}
}
/************************************************************
*Function:内部配置
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void Config18b20 (void) //重新配置报警限定值和分辨率
{
Init18b20();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0x4e); //write scratchpad
WriteByte(0x19); //上限
WriteByte(0x1a); //下限
WriteByte(0x3f); //set 10 bit (精度0.25)
Init18b20();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0x48); //保存设定值
Init18b20();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0xb8); //回调设定值
}
/************************************************************
*Function:读18B20ID
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void ReadID (void)//读取器件 id
{
Init18b20();
WriteByte(0x33); //read rom
read_bytes(8);
}
/************************************************************
*Function:18B20ID全处理
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void TemperatuerResult(void)
{
p = id_buff;
ReadID();
Config18b20();
Init18b20 ();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0x44); //Temperature convert
Init18b20 ();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0xbe); //read Temperature
p = temp_buff;
GemTemp();
}
void GetTemp()
{
if(T0M==40) //每隔 1.2s 读取温度（此处利用中断延时，可以换成普通延时函数）
{
TemperatuerResult();
T0M=0;
}
}
/********************************************
*Function: PWM的PI调节
********************************************/
void PI()
{
if(T1M==200) //每隔 6s 读取温度（此处利用中断延时，可以换成普通延时函数）
{
TemperatuerResult();
if(flag1==1)
{
ArrayTempe[m]=SetTemperature-Temperature;
m=m+1;
}
if(m==2)
{
if(flag1==1)
{
ek0=ArrayTempe[0];
ek1=ArrayTempe[1];
}
if(flag1==0)
{
ek1=SetTemperature-Temperature;
}
Uk=Kp*(ek1-ek0+Ki*ek1);//增量PI控制的公式
ek0=ek1;
flag1=0;
m=2;
if((int)ek1>8) PWM=1;
if(timer1>100) timer1=0;
if((float)timer1<Uk) PWM=1;
else PWM=0;
}
T1M=0; //TIM清零进行下次计时读取温度
}
}
/*************************************
[ t1 (10ms)中断] 中断
*************************************/
void T1zd(void) interrupt 3
{
TH1 = 0x8A; //10
TL1 = 0xD0;
T0M++;
T1M++;
}
void T0zd(void) interrupt 1 //3 为定时器1的中断号。 1 定时器0的中断号。 0 外部中断0。 2 外部中断1。 4 串口中断
{
TH0 =0xFE; //0xfe; //11.0592
TL0 =0x33; //0x33;
timer1++;
}
图片是proteus的反正硬件图，图上设置的18B20 的温度是40摄氏度。
因为是新手很多东西都不懂。求各位好人帮忙解答下，小的感激涕零。
程序：我写了两个C程序，然后主程序调用另一个C程序的变量和函数。
主程序
#include <reg52.H>
extern GetTemp();
extern PI();
extern InitArray();
extern unsigned int idata Temperature; // 声明引用外部变量
void delay(unsigned int i);
extern float idata e[2];
//else IO
sbit LS138A=P2^2; //管脚定义
sbit LS138B=P2^3;
sbit LS138C=P2^4;
sbit PWM=P1^2;
//此表为 LED 的字模, 共阴数码管 0-9 -
unsigned char code Disp_Tab[] = {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40};
unsigned long LedOut[8],LedNumVal,Temperatur;
unsigned char i;
unsigned int flag1;
void system_Ini()
{
InitArray();
flag1=1;
PWM=0;
TMOD|= 0x11;
// TMOD= 0x11;
TH1 = 0x8A; //10
TL1 = 0xD0;
TH0 = 0xFE; //11.0592
TL0 = 0x33;
IE = 0x8A;
TR1= 1;//定时器1开始工作
TR0=1; //定时器0开始工作
}
main()
{
system_Ini();
while(1)
{
PI();
GetTemp();
/********以下将读18b20的数据送到LED数码管显示*************/
Temperatur=Temperature*100;
LedNumVal=Temperatur; //把实际温度送到LedNumVal变量中
LedOut[4]=Disp_Tab[LedNumVal%10000/1000]; //千位
LedOut[5]=Disp_Tab[LedNumVal%1000/100]|0x80; //百位带小数点
LedOut[6]=Disp_Tab[LedNumVal%100/10]; //十位
LedOut[7]=Disp_Tab[LedNumVal%10]; //个位
for(i=4; i<8; i++)
{
P0=LedOut ;
switch(i)
{ //138译码
case 4:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; break;
case 5:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=1; break;
case 6:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=1; break;
case 7:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=1; break;
}
delay(150);
}
P0=0;
}
}
//延时程序
void delay(unsigned int i)
{
char j;
for(i; i > 0; i--)
for(j = 200; j > 0; j--);
}
另一个C程序，其中包含了18B20的驱动和PI控制。
#include <reg52.H>
#include <intrins.h>
//#define Kp 20
//#define Ki 0.5
//#define SetTemperature 50 //需要加热的温度
sbit D18B20=P3^7;
sbit PWM=P1^2;
#define NOP() _nop_() /* 定义空指令 */
#define _Nop() _nop_() /*定义空指令*/
void TempDelay (unsigned char idata us);
void Init18b20 (void);
void WriteByte (unsigned char idata wr); //单字节写入
void read_bytes (unsigned char idata j);
unsigned char CRC (unsigned char j);
void GemTemp (void);
void Config18b20 (void);
void ReadID (void);
void TemperatuerResult(void);
void PI(void);
extern unsigned int flag1;
bit flag;
unsigned char timer1;
unsigned int idata Temperature;
unsigned char idata temp_buff[9]; //存储读取的字节，read scratchpad为9字节，read rom ID为8字节
unsigned char idata id_buff[8];
unsigned char idata *p,T1M,T0M;
unsigned char idata crc_data;
unsigned int idata n,y,g,h,a,m=0;
float idata ArrayTempe[2];//用于收集2个温度差的数组
float idata ek0,ek1,SetTemperature=50,Uk=0; //e[m]用于存放5次平均温度偏差,Uk用于调节PWM占空比
float idata TempSum1=0, Kp=2,Ki=0.5;//存放前5次温度和
float idata TempSum2=0;//存放后5次温度和
void InitArray(void)
{
for(h=0;h<2;h++)
{
ArrayTempe[h]=0;
}
}
unsigned char code CrcTable [256]={
0, 94, 188, 226, 97, 63, 221, 131, 194, 156, 126, 32, 163, 253, 31, 65,
157, 195, 33, 127, 252, 162, 64, 30, 95, 1, 227, 189, 62, 96, 130, 220,
35, 125, 159, 193, 66, 28, 254, 160, 225, 191, 93, 3, 128, 222, 60, 98,
190, 224, 2, 92, 223, 129, 99, 61, 124, 34, 192, 158, 29, 67, 161, 255,
70, 24, 250, 164, 39, 121, 155, 197, 132, 218, 56, 102, 229, 187, 89, 7,
219, 133, 103, 57, 186, 228, 6, 88, 25, 71, 165, 251, 120, 38, 196, 154,
101, 59, 217, 135, 4, 90, 184, 230, 167, 249, 27, 69, 198, 152, 122, 36,
248, 166, 68, 26, 153, 199, 37, 123, 58, 100, 134, 216, 91, 5, 231, 185,
140, 210, 48, 110, 237, 179, 81, 15, 78, 16, 242, 172, 47, 113, 147, 205,
17, 79, 173, 243, 112, 46, 204, 146, 211, 141, 111, 49, 178, 236, 14, 80,
175, 241, 19, 77, 206, 144, 114, 44, 109, 51, 209, 143, 12, 82, 176, 238,
50, 108, 142, 208, 83, 13, 239, 177, 240, 174, 76, 18, 145, 207, 45, 115,
202, 148, 118, 40, 171, 245, 23, 73, 8, 86, 180, 234, 105, 55, 213, 139,
87, 9, 235, 181, 54, 104, 138, 212, 149, 203, 41, 119, 244, 170, 72, 22,
233, 183, 85, 11, 136, 214, 52, 106, 43, 117, 151, 201, 74, 20, 246, 168,
116, 42, 200, 150, 21, 75, 169, 247, 182, 232, 10, 84, 215, 137, 107, 53};
//
/************************************************************
*Function:延时处理
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void TempDelay (unsigned char idata us)
{
while(us--);
}
/************************************************************
*Function:18B20初始化
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void Init18b20 (void)
{
D18B20=1;
_nop_();
D18B20=0;
TempDelay(80); //delay 530 uS//80
_nop_();
D18B20=1;
TempDelay(14); //delay 100 uS//14
_nop_();
_nop_();
_nop_();
if(D18B20==0)
flag = 1; //detect 1820 success！
else
flag = 0; //detect 1820 fail！
TempDelay(20); //20
_nop_();
_nop_();
D18B20 = 1;
}
/************************************************************
*Function:向18B20写入一个字节
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void WriteByte (unsigned char idata wr) //单字节写入
{
unsigned char idata i;
for (i=0;i<8;i++)
{
D18B20 = 0;
_nop_();
D18B20=wr&0x01;
TempDelay(3); //delay 45 uS //5
_nop_();
_nop_();
D18B20=1;
wr >>= 1;
}
}
/************************************************************
*Function:读18B20的一个字节
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
unsigned char ReadByte (void) //读取单字节
{
unsigned char idata i,u=0;
for(i=0;i<8;i++)
{
D18B20 = 0;
u >>= 1;
D18B20 = 1;
if(D18B20==1)
u |= 0x80;
TempDelay (2);
_nop_();
}
return(u);
}
/************************************************************
*Function:读18B20
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void read_bytes (unsigned char idata j)
{
unsigned char idata i;
for(i=0;i<j;i++)
{
*p = ReadByte();
p++;
}
}
/************************************************************
*Function:CRC校验
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
unsigned char CRC (unsigned char j)
{
unsigned char idata i,crc_data=0;
for(i=0;i<j;i++) //查表校验
crc_data = CrcTable[crc_data^temp_buff];
return (crc_data);
}
/************************************************************
*Function:读取温度
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void GemTemp (void)
{
read_bytes (9);
if (CRC(9)==0) //校验正确
{
Temperature = temp_buff[1]*0x100 + temp_buff[0];
// Temperature *= 0.625;
Temperature /= 16;
TempDelay(1);
}
}
/************************************************************
*Function:内部配置
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void Config18b20 (void) //重新配置报警限定值和分辨率
{
Init18b20();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0x4e); //write scratchpad
WriteByte(0x19); //上限
WriteByte(0x1a); //下限
WriteByte(0x3f); //set 10 bit (精度0.25)
Init18b20();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0x48); //保存设定值
Init18b20();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0xb8); //回调设定值
}
/************************************************************
*Function:读18B20ID
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void ReadID (void)//读取器件 id
{
Init18b20();
WriteByte(0x33); //read rom
read_bytes(8);
}
/************************************************************
*Function:18B20ID全处理
*parameter:
*Return:
*Modify:
*************************************************************/
void TemperatuerResult(void)
{
p = id_buff;
ReadID();
Config18b20();
Init18b20 ();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0x44); //Temperature convert
Init18b20 ();
WriteByte(0xcc); //skip rom
WriteByte(0xbe); //read Temperature
p = temp_buff;
GemTemp();
}
void GetTemp()
{
if(T0M==40) //每隔 1.2s 读取温度（此处利用中断延时，可以换成普通延时函数）
{
TemperatuerResult();
T0M=0;
}
}
/********************************************
*Function: PWM的PI调节
********************************************/
void PI()
{
if(T1M==200) //每隔 6s 读取温度（此处利用中断延时，可以换成普通延时函数）
{
TemperatuerResult();
if(flag1==1)
{
ArrayTempe[m]=SetTemperature-Temperature;
m=m+1;
}
if(m==2)
{
if(flag1==1)
{
ek0=ArrayTempe[0];
ek1=ArrayTempe[1];
}
if(flag1==0)
{
ek1=SetTemperature-Temperature;
}
Uk=Kp*(ek1-ek0+Ki*ek1);//增量PI控制的公式
ek0=ek1;
flag1=0;
m=2;
if((int)ek1>8) PWM=1;
if(timer1>100) timer1=0;
if((float)timer1<Uk) PWM=1;
else PWM=0;
}
T1M=0; //TIM清零进行下次计时读取温度
}
}
/*************************************
[ t1 (10ms)中断] 中断
*************************************/
void T1zd(void) interrupt 3
{
TH1 = 0x8A; //10
TL1 = 0xD0;
T0M++;
T1M++;
}
void T0zd(void) interrupt 1 //3 为定时器1的中断号。 1 定时器0的中断号。 0 外部中断0。 2 外部中断1。 4 串口中断
{
TH0 =0xFE; //0xfe; //11.0592
TL0 =0x33; //0x33;
timer1++;
}
图片是proteus的反正硬件图，图上设置的18B20 的温度是40摄氏度。
因为是新手很多东西都不懂。求各位好人帮忙解答下，小的感激涕零。
现在只做了数码管显示温度的实物，也就是你看到的proteus仿真的硬件图。
程序设置了P1^2作为PWM的输出端口，需要用PWM去进行恒温的闭环增量式PI控制。我觉得既然温度能够正常显示那么储存温度的变量Temperature应该是赋值了的。但是我仿真的时候PWM的输出除了刚开始仿真有几秒是低电平外，其余时间都是高电平。我不知道是不是我的逻辑有问题，麻烦你给我看看。谢谢。
我后面检查时发现我贴出来的程序Uk中的Kd取大了，取成了20，使得最后Uk=100了。但是我后面把Kd取小了，取成了10.先不说取这么大能不能稳定控制的问题，Kd取10的时候在这个时候Uk=20的。我觉得这个时候应该有20的高电平和80的低电平。但是仿真结果还是和Kd取20的时候一样。
按键可以后面加，现在我是先用软件预置需要加热的温度。我是想软件设定一个目标温度，然后通过PWM控制继电器加热水，使水温维持在所设定的温度。