(完整word版)51系列单片机闭环温度控制实验报告

1、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：_班 级：0841004_学 号：2010213316_同组人员：_指导教师：亨 _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：1.1. 学生姓名：蒋运和2.2. 学号：201021331620102133163.3. 班级：084100408410044.4. 同组其他成员：序号姓名班级学号1 1李海涛08410040841004201021331520102133152 2陈超0841004084100420102133172

2、010213317二、实验内容（实验原理介绍）1 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 PIDPID 控制参数级算法，实现对温度的自动控制。闭环温度控制系统原理如图:计算机 PID数字输出温控测温TF- W-2 2、PIDPID 算法的数字实现本次试验通过 80318031 通过 OVENOVEN 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 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 T端输出的是电压，温度越高，电压就越高。80318

3、031 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 80318031 用软件在 P1.3P1.3 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PIDPID 控制方程式：式中 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AU K e+ + V V-e( ()1)1I |MlMl* *JIIKPKP 调节器的放大系数将上式离散化得到数字 PIDPID 位置式算法，式中在位置算法的基础之上得到数字PIDPID增量

4、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单片机的接口部分组成。利用模拟加热的de装置来控制温度程序结构图如下:3 3、电路原理图OOOatcTEXTZ-一口11XTAL1XTA12PODTA

5、OaP0.MM1PD2TAOZFOJAWROWAfrFOSM05pmwPOJM073?2L_2/MOMS2卫2P22tA1OP23*11FZ.WA12FZIM13F24CAUP2JM15IDTT2 I1/TZEKP3IWX0 F3VTXOFaaSTPP33riiT7P1WTDF3STT1psemR3T/r1 R ,1-rUJX2-于;A=R6卜三、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.Copyrigh

6、t (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.All rights reserved.- */ #ifndef_REG52_H_#define _REG52_H/* BYTE Registers */sfr P0= 0 x80;sfr P1= 0 x90;sfr P2= 0 xA0;sfr P3= 0 xB0;sfr PSW= 0 xD0;sfr ACC= 0 xE0;sfr B= 0 xF0;sfr SP= 0 x81;sfr DPL= 0 x82;sfr DPH= 0 x83;sfr PCON = 0 x87;sfr

7、 TCON = 0 x88;sfr TMOD= 0 x89;sfr TL0= 0 x8A;sfr TL1= 0 x8B;sfr TH0= 0 x8C;sfr TH1= 0 x8D;sfr IE= 0 xA8;sfr IP0 xB8;sfr SCON = 0 x98;sfr SBUF= 0 x99;/* 8052 Extensions */ sfr T2CON = 0 xC8;sfr RCAP2L = 0 xCA;sfr RCAP2H = 0 xCB;sfr TL2 = 0 xCC;sfr TH2= 0 xCD;/* BIT Registers */* PSW */sbit CY=PSWA7;s

8、bit AC=PSWA6;sbit F0= PSWA5;sbit RS1= PSWA4;sbit RS0= PSWA3;sbit OV= PSWA2;sbit PPSWA0; /8052 only/* TCON*/sbit TF1= TCONA7;sbit TR1= TCONA6;sbit TF0= TCONA5;sbit TR0= TCONA4;sbit IE1 =TCONA3;sbit IT1 =TCONA2;sbit IE0 =TCONA1;sbit IT0 =TCONA0;/* IE */sbit EA= IEA7;sbit ET2= IEA5; /8052 onlysbit ES=

9、IEA4;sbit ET1= IEA3;sbit EX1= IEA2;sbit ET0= IEA1;sbit EX0= IEA0;/* IP */sbit PT2= IPA5;sbit PS= IPA4;sbit PT1= IPA3;sbit PX1= IPA2;sbit PT0= IPA1;sbit PX0= IPA0;/* P3 */sbit RD= P3A7;sbit WR= P3A6;sbit T1 sbitT0 sbitINT1 sbitINT0 sbitTXD sbitRXD /*SCON sbitSM0 sbitSM1 sbitSM2 sbitREN sbitTB8 sbitRB

10、8 sbit TIsbit RI=P3A5;=卩3人4;= P3A3;= P3A2;= P3A1;= P3A0;*/= SCONA7;= SCONA6;= SCONA5;= SCONA4;= SCONA3;= SCONA2;= SCONA1;= SCONA0;/* P1 */sbit T2EX = P1A1; / 8052 onlysbit T2 = P1A0; / 8052 only/* T2CONsbit TF2 sbitEXF2 sbitRCLK sbitTCLK sbitEXEN2 sbitTR2 sbitC_T2*/= T2CONA7;= T2CONA6;= T2CONA5;= T2

11、CONA4;= T2CONA3;= T2CONA2;= T2CONA1;sbit CP_RL2 = T2CONA0;#endif#ifndef WENDU_H_ #define WENDU_H_#define u8 unsigned char#define u16 unsigned int #define PULSE200/LCD/sbit RS = P2A5; sbit RW =卩2人6; sbit EN= P2A7;sbit LED = P3A0; sbit ENA = P3A7; sbit IN2= P3A6; sbit IN1 = P3A5;void delay_ms(u16 z);v

12、oid LCD_WriteData(u8 Dat);void LCD_WriteCOM(u8 com);void Show_Num(u8 x,u8 y,u8 n,u16 num);void Show_fNum(u8 x,u8 y,u16 num);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 = P2A0;sbit SDI = P2A

13、1;sbit CS = P2A2;sbit CLK = P2A3;sbit EOC = P2A4;/u16 read_tlc2543(u8 port); #define u8unsigned char #define u16 unsigned intu16 read_tlc2543(u8 port); u8AD_deal(void);#endif#include#includetlc2543.h/n 为数字长度 num 小于等于 65535/#includewendu.h void delay_us(u16 z)u16 i;for(i=z;i0;i-);u16 read_tlc2543(u8

14、port)static u8 PORT = 0; u8 Temp,i,k=0; u16AD_value=0;Temp = port;CS = 1;CLK = 0; delay_us(1);Temp=4;CS = 0;while(1)for(i=0;i8;i+)CLK = 0; if(Temp&0 x80) SDI= 1;elseSDI = 0;AD_value=1;if(SDO)AD_value |= 0 x01;CLK = 1; delay_us(2);Temp=1;for(i=8;i12;i+)CLK = 0;AD_value=1; if(SDO)AD_value |= 0 x01

15、;delay_us(2);CLK = 1;CLK = 0;CS = 1;if(PORT = port) break;elseTemp = port;Temp2)PORT = port;return AD_value;u8 AD_deal(void)u16 AD_value;u16 temp;float temp1;AD_value = read_tlc2543(0 x00);temp1 =(AD_value*0.04069);temp =(u16)(temp1*10);if(temp%10)4)temp = temp/10+1; else temp =temp/10; temp = (u8)t

16、emp;return temp;#include#includewendu.h #includetlc2543.h u8S_Temp=100; / 设置温度 u8 P_Temp=25;/ 实际温度 u8 pulse = 0;u8 Kp=30,Ki=0;Kd=10;int uk=0;int num=0;struct FLAGu8 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 =

17、 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(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)u16 Temp=num;u8 a5,i;for(i=0;i0;i-)LCD_WriteData(ai-1+0 x30);/n 为数字长度 num 小于等于 65535/*函数功能：

18、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(0 x80+x);elseLCD_WriteCOM(0 x80+0 x40+x);LCD_WriteData(a+0 x30);LCD_WriteData(b+0 x30);/*函数功能： Show_Num 初始化*/void Show_char(u8 x,u8 y,u8 ch)if(y%2 = 1)LCD_WriteCOM(0 x80+x);elseLCD_WriteCOM(0 x80+

19、0 x40+x);LCD_WriteData(ch);/*函数功能： LCD 初始化 */void LCD_Init(void)RW = 0;EN = 0;/delay_ms(20);LCD_WriteCOM(0 x38);LCD_WriteCOM(0 x0c);LCD_WriteCOM(0 x06);LCD_WriteCOM(0 x01);/*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);Sho

20、w_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);Show_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;RCAP2L =(65536-100)%256;TH2 = RCAP2H;T

21、L2 = RCAP2L;ET2 = 1;TR2 = 1;EA = 1;void Temp_crl()static int ess3=0; static sum = 0;ess0=S_Temp-P_Temp;/100usuk=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;elseuk=-uk;if(uk=200)uk = 199;myflag.turn = 0;pulse = uk;int

22、main(void)u16 AD_value1=0; myflag.turn=0;ENA = 1; LCD_Init(); LCD_display();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 5static u16 num1=0;TF2 = 0;num1+;if(num1=PULSE) num1=0;ENA=1;void key_scan(v

23、oid)u8 Temp=P0;static u8 Add_Ver=0,one_ten=0;static Tri=0,CON=0;Temp = TempAOxff;Tri = Temp&(TempPON);CON = Temp;if(Tri=0 x10)Add_Ver+;Add_Ver=Add_Ver%2;else if(Tri=0 x20)one_ten+;one_ten=one_ten%2;else if(Tri=0 x01)if(S_Temp+1=1&Add_Ver=1&one_ten=0)S_Temp-;else if(S_Temp+10=10&Add_V

24、er=1&one_ten=1)S_Temp=S_Temp-10;Show_Num(12,1,3,S_Temp);else if(Tri=0 x02)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=0 x04)if(Ki+1=1&Add_V er=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=0 x08)if(Kd+1=1 &A