基于51单片机的PID温度控制

PID（比例-积分-微分）控制是一种常见的控制方法，适用于许多实时控制应用，包括温度控制。在基于51单片机的PID温度控制中，需要以下硬件和软件组件：

硬件：
1. 51单片机
2. 温度传感器（例如DS18B20）
3. 电热元件（例如加热器或冷却器）
4. LCD显示屏
5. 按钮开关

软件：
1. Keil C51集成开发环境
2. 代码编写和调试工具

下面是一个简单的基于51单片机的PID温度控制程序的示例：

#include<reg52.h>
#include<intrins.h>

sbit DQ=P3^7; //温度传感器引脚
sbit Relay=P2^0; //继电器控制引脚
sbit Key1=P1^0; //按键1
sbit Key2=P1^1; //按键2

unsigned char code table[]="Temperature: 00.0C "; //显示温度的字符串
unsigned char duty=0; //PWM占空比
unsigned char target=30; //设定温度
unsigned char current=0; //当前温度

void delay(unsigned int); //延时函数
void Init_DS18B20(void); //初始化DS18B20函数
unsigned char Read_DS18B20(void); //读取DS18B20函数
void Display_Temperature(unsigned char); //显示温度函数

void main()
{
    Init_DS18B20(); //初始化DS18B20
    while(1)
    {
        current=Read_DS18B20(); //读取当前温度
        Display_Temperature(current); //显示当前温度
        if(current<target) //温度低于设定值，开启加热器
        {
            Relay=1;
            duty=(target-current)*10; //计算PWM占空比
            if(duty>100) duty=100; //限制PWM占空比最大值为100
        }
        else //温度高于设定值，关闭加热器
        {
            Relay=0;
            duty=0;
        }
        delay(500); //延时500ms
    }
}

void Init_DS18B20(void)
{
    unsigned char i;
    DQ=1;
    _nop_();
    _nop_();
    DQ=0;
    delay(480);
    DQ=1;
    delay(60);
    i=DQ;
    delay(420);
}

unsigned char Read_DS18B20(void)
{
    unsigned char digit,temp;
    float temperature;
    DQ=0;
    delay(2);
    DQ=1;
    delay(5);
    digit=DQ;
    delay(80);
    DQ=0;
    delay(2);
    DQ=1;
    delay(5);
    temp=DQ;
    delay(80);
    temperature=(float)(digit<<4|temp>>4);
    temperature+=((float)(temp&0x0F))/16;
    return (unsigned char)temperature;
}

void Display_Temperature(unsigned char temp)
{
    unsigned char i;
    unsigned char bai,shi,ge;
    float ftemp=(float)temp;
    bai=ftemp/100;
    ftemp-=bai*100;
    shi=ftemp/10;
    ftemp-=shi*10;
    ge=ftemp;
    table[14]=bai+0x30;
    table[15]=shi+0x30;
    table[17]=ge+0x30;
    for(i=0;i<16;i++)
    {
        P0=table[i];
        delay(2);
    }
}

void delay(unsigned int n)
{
    unsigned int i,j;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        for(j=0;j<100;j++);
    }
}

在这个程序中，我们使用DS18B20温度传感器来测量环境温度，并将其显示在LCD屏幕上。然后，我们使用一个继电器控制加热器或冷却器，以使温度保持在设定的目标值附近。此外，我们使用PWM（脉冲宽度调制）技术来控制加热器的功率，以便以更精细的方式控制温度。

在程序中，我们使用了一个PID控制器来计算PWM占空比，该控制器具有三个参数：比例系数、积分时间和微分时间。在这个示例中，我们没有使用一个真正的PID控制器，而是手动调整了PWM占空比，以便控制温度。如果需要更精细的控制，可以尝试使用一个真正的PID控制器。