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炉温控制（Keil代码+Proteus仿真+Matlab仿真）_proteus和matlab联合仿真

作者：Monodyee | 2024-03-25 11:28:02

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proteus和matlab联合仿真

转眼间大三了，课程设计周：炉温控制实验。那好吧，挺简单的，不过还是要做下去。认真做的话能学到不少东西，做的深入的话要用到三款软件：KEIL PROTEUS MATLAB。

做完了仿真和源代码，测试结束。想不来了，不过估计可爱的老师会不同意，必须在这坐两个星期，没事做，来写一波博客记录下吧。

-- . -- duang~

先把炉温控制实验的要求贴出来：

课题要求 （这些都是废话，一般没看的习惯。。。）：

1．了解温度控制系统的构成，熟悉各环节的工作原理。

2．建立炉温控制系统的数学模型。

3．控制算法要求使用PID算法，除了应用基本PID算法进行控制外，要求对该PID控制算法进行改进。分析改进前后的性能指标，并进行相应的理论分析。

4．完成PID参数整定，调试出稳定的温度控制系统，观察并分析PID整定规律，保存最佳的整定参数与控制曲线图。

5．设计编写采样、滤波、PID控制及优化算法等相关程序。

6. 实物的要求忘了....

随便看看，要求就行啦，一看实验名字就都懂的。

看见学校发了51单片机来做，Wow，心里那个激动啊，大一是捧在身心玩了好几个月的片子，启蒙老师~

First Blood:proteus仿真

拿到51做东西，第一件事情自然是安装proteus，坐出炉温控制的仿真，仿真做出来，调试代码的时候真的很舒服，正所谓磨刀不误砍柴工。

安装proteus：

百度云盘分享一下：http://pan.baidu.com/s/1hq7Z2S0

安装方法：

1.解压该压缩包，打开安装程序P7.8sp2。

2.一直点击下一步，然后选择Use a locally installed Licence Key。

3.其实这里的两个都可以选的，你只需要链接的第一幅图中的Licence.lxk(注意。这里的Licence是过期的，等安装完成之后我们还需要升级才能打开proteus。)

4.找到并Install，最后close。

5.一直下一步，直到安装结束。

6.安装结束后，打开图1中的破解1.0升级并点击升级其Licence。至此，proteus完全安装完毕。

7.打开解压文件中的仿真图 lxk.DSN

8.下面是我做好的仿真。接下来，我会详细说说仿真图怎么做。

Proteus仿真入门教学（以本次试验为例）：

1.打开软件后，点击File下面的小图标新建一个Design。

2.做仿真，第一步自然要选取需要用到的元件。那么，点击Library选项里的Pick Device

这次试验要用到的元件有：

7SEG-MPX4-CA

AT89C52

BUTTON

BUZZER

CAP

CRYSTAL

DS18B20

LED_GREEN

LED_RED

NOT

PNP

RES

RESPACK-8

3.点击左边小按钮，进入元件模式，再左键单击一下右边的Devices，就可以进行放置元件。大家可以根据自己的喜好放置元件，多多做做仿真就能知道怎么放置比较美观并且自己不容易混乱。

4.放置好元件之后进行连线，该线就是现实中的导电线。如果不会可以打开我的仿真图借鉴。另外仿真中有一个技巧就是可以不练线，直接给引脚编号，同样的编号其实就意味着他们是连接在一起的。进入LBL模式，进行编号。

5.需要修改参数的话，双击元件即可修改相应的参数。（双击51单片机，可以给它烧录进去生成的HEX文件，这也是仿真和代码的精髓之处，避免了实物调试的麻烦。）相信大家很快就会掌握这个简单易学又实用的仿真软件。

Double Kill:keil代码

仿真完成后，就可以开始写代码了。Keil可以生成Hex文件，Hex文件可以放入proteus仿真图中的51单片机进行联合调试。

安装Keil For 51：

简单的科普一下keil，keil估计是每一个单片机初学者的启蒙软件。但是keil并不仅仅用于51，他有非常大兼容性，可以写很多片子的代码。除了Keil for 51之外，还有keil for arm。keil for 51的安装方法我也放了一份放在压缩包里面，打开就能看到。

安装方法：

1. 安装Keil C51 V9.00版本
2. 打开uVision4，点击File---License Management...，打开License Management窗口，复制右上角的CID
3. 打开注册机，在CID窗口里填上刚刚复制的CID，其它设置不变
4. 点击Generate生成许可号，复制许可号
5. 将许可号复制到License Management窗口下部的New License ID Code，点击右侧的Add LIC
6. 若上方的Product显示的是PK51 Prof. Developers Kit即注册成功，Support Period为有效期，一般可以到30年左右，若有效期较短，可多次生成许可号重新注册。

Ps：有的人会奇怪，自己的keil哪怕不适用license也能写代码并编译代码，但是当你代码量写到很大很大的时候，过期的license就会限制你的代码大小，无法编译。

Keil For 51 编程入门教学（以本次试验为例）：

写代码这个活，必须是日常的积累，不是看一篇或者两篇教学就能掌握的，所以建议初学的同学直接拿代码修改修改，理解一下各个代码段和函数的作用。理解了再尝试自己写写。可以说，会改代码的人就已经算是入门了，哪怕平时做电赛做飞思卡尔做一些小项目的时候。

另外初学代码的人，一定要注意代码规范化。代码堆放的美观性，代码的可读性，代码的注释，都是一段优秀代码必不可缺少的。网上对此有非常多的讲解，建议大家有空好好看看。

这次的代码有两个关键点，解决这两个关键点自然毫无难处可言了。

第一：PID


	    //PID Calculate	by Li
		tempchange();
		get_temp();
		f_temp_new = f_temp;					//	 °
		f_temp_err = f_temp_new - f_temp_old;	//	 °		  升温 大于 0  降温 小于 0
		f_temp_rate = f_temp_err / 0.25;		    //   °/s
		f_temp_old = f_temp_new;				//   °
	    //


/********PID Calculate Hot Time************/
void PID(){
	hot_time = Canshu_P * (Set_Temp - f_temp_new * 10) + Canshu_D * f_temp_rate * 10;
}

第二：PWM

原理：51的PWM输出。自然要用到定时器操作，首先我们要确定周期，既然中断服务函数的进入时间是50ms，那么我们选择1s为一个周期，在这个周期内我们可以进行20次的翻转电平操作，也就是说我们可以生成1/20 2/20 3/20 4/20 ....................20/20的PWM方波。而这个占空比的入口参数，就是PID算法的结果。即为：hot_time；


void Timer0_ISR(void) interrupt  1      /*50ms中断服务程序*/
{
	TH0 = (65536 - 50000) / 256;
    TL0 = (65536 - 50000) % 256;		/*重装初值*/
	/******************PID闭环控制******************************/
	time ++ ;		  //time x 50ms
 	if(hot_time > 0){
 		hot_time --;
		RELAY = 0;		     //继电器工作
		LED_YELLOW = 0;		 //黄亮
	}
	if(hot_time <= 0){
		RELAY = 1;	         //继电器停止
		LED_YELLOW = 1;		 //黄灭
		hot_time = 0;
	}
	if(time == 20){		     //1秒一次
		time = 0;
		now_time ++;         //单片机内部计时
		if(Flag == 2){
			if(set_time > 0){
				set_time --; 
			}
		}
		if(now_time == 999){
			now_time = 0;
		}
	    //PID Calculate	by Li
		tempchange();
		get_temp();
		f_temp_new = f_temp;					//	 °
		f_temp_err = f_temp_new - f_temp_old;	//	 °		  升温 大于 0  降温 小于 0
		f_temp_rate = f_temp_err / 0.25;		    //   °/s
		f_temp_old = f_temp_new;				//   °
	    //
		PID();
	}
	/**********************************************************/
	/**********************检测按键****************************/
	if(SET == 0 && (Flag == 0 || Flag == 2)){
	   Flag = 1;
	   delay(180);
	}
	if(Flag == 1){										  //温度定好 运行
		if(ADD == 0){
			Set_Temp += 10;
			delay(180);
		}
		if(CUT == 0){
			if(Set_Temp >= 10)
				Set_Temp -= 10;
			delay(180);
		}
		if(END == 0){
		    Flag = 0;									  //预定温度运行
			delay(180);
		}
	}
	if(ADD == 0 && (Flag == 0 || Flag == 2)){
		Flag = 3;
		delay(180);
	}
	if(Flag == 2){
		if(set_time > 0){
			RELAY = 0;		     //继电器工作
			LED_YELLOW = 0;		 //黄亮	
		} else {
			RELAY = 1;	         //继电器停止
			LED_YELLOW = 1;		 //黄灭
		}
	}
	if(Flag == 3){										 //时间定好 运行
		if(ADD == 0){
		   set_time += 5;
		   delay(180);
		}
		if(CUT == 0){
		   if(set_time >= 5)
		  	 set_time -= 5;
		   delay(180);
		}
		if(END == 0){
		   Flag = 2;									  //预定时间运行
		   delay(180);
		}
	}
	/**********************************************************/
}

至于其他的控制都不是什么难事。比如LED，蜂鸣器，继电器。都是很简单的高低电平控制了。具体操作代码可以参考压缩包内的keil文件，有很详细的注释。

至于一些接线的硬件上的连接，比如PNP，DS18B20等的电路，可以参考Proteus里的仿真，原理等下次有空再写吧。不是什么难点，百度一下就有了。

triple kill：Simulink仿真

调试代码中的PID参数，其实我是一直没有做Simulink仿真的习惯，不过老师说不做不行，所以入门了一下，简单的做了一个仿真，但是关于这个的传递函数我不会求，求指导~

Malab Simulink的使用还是非常简单的，模块化编程，这一点和Dream Weaver很像，模块化编程真的是把编程这个很烦的事情大众化，简单化了。给发明这个的神点个赞。

Matlab 7 下载地址：

http://pan.baidu.com/s/1gdCLmJh

Matlab7.0安装教程

要配置环境变量，如下：右键我的电脑（计算机）——属性——高级系统设置——在高级选项卡中，点环境变量——在系统变量中，吧TEMP、TMP的路径改为C:\temp

在C盘下建一个临时文件夹（安装时用）
3.直接双击压缩包中的setup（注意不用解压缩）

所示在红线内属于序列号。有以下序列号可供选择：
Matlab 7 (R14) 注册码1：14-13299-56369-16360-32789-51027-35530-39910-50517-56079-43171-43696-14148-64597-46518-35191-10070-58980-25665-36629-51033-46438-01127-52395-28569-20030-38795-14563-11876-23292-58825-37547-05827-26397
Matlab 7 (R14) 注册码2：14-58204-39252-07634-11570-16849-09455-22809-05445-13616-29058-08276-06885-12215-41987-21894-60423-57622-18647-58411-24238-20443-59027-07209-27706-28292-14609-15393-48293-13036-12293-43713-57876-43362
Matlab 7 (R14) 注册码3：14-44889-04614-04275-46147-23559-43066-41714-23083-65272-04997-17469-27919-17226-59862-27901-53983-56217-20094-53460-62647-58166-24499-35558-19511-44882-53016-25658-61109-03776-34505-00776-15813-07183

接下来就可以使用matlab了。

可即使按照这样做仍然会出现一些问题，别急！是问题总会有解决的方法。
笔者结合多次安装matlab7.0现将问题解决方案总结如下：
步骤6,7,8均为注意事项，若照以上步骤安装成功可忽略6,7,8
1、运行安装exe时就弹出对话框不能安装。
解决方法：
更改：我的电脑>属性>高级>环境变量>，然后将TEMP和TMP的值都改为C:\temp
2、解压后仍有许多压缩文件，点击stup.exe时出现警告
The installer cannot read the mwinstall.dll file, This is probably due to a CD reader which canshowLinkBubble(this);returnfalse"href="http://www.mathworks.com/"target="_blank">http://www.mathworks.com/ for assistance.
解决方法：
你把安装文件夹复制到一个英文文件夹中，比如直接解压到C盘，点击setup.exe安装即可。很多国外软件放在有中文名的文件夹中运行，这是一个bug。比如win-tc对中文特别敏感。所以建议初学者将这些软件（包括MATLAB）都安装在C盘。

3、运行MATLAB时出现Runtime Error，症状如下：
runtime error
program:E:\MATLAB7\bin\win32\MATLAB.exe
this application has requested the runtime to terminate it in an unusual way. please contact the application's support team for more information
另一个对话框里边还有一串JAVA程序。
解决方法：
把电脑主题改成了WindowXP经典主题，再次运行，就OK了。
如果不想启用经典模式，也有另一种解决方法：点击桌面的matlab快捷方式，右键点击“属性”，,点兼容性，选择用兼容模式运行，例如用WIN2000运行就可以了！这下好了吧，即不换回你漂亮的主题，又可用matlab了
4、Matlab安装后可能会遇到这样的问题，打开后窗口出来了，但一会儿以后又自动关闭了！解决方法：
①、我的电脑—>属性—>高级—>环境变量.
②、在系统变量下面添加如下内容
点击新建，输入：
变量名:BLAS_VERSION
变量值:C:\Matlab7\bin\win32\atlas_Athlon.dll
（变量值的第一个字母为你的MATLAB安装在那个盘的盘符名，如在C盘即为C：\Matlab7\bin\win32\atlas_Athlon.dll。在E盘即为：E:\Matlab7\bin\win32\atlas_Athlon.dll）

5、运行MATLAB时，窗口显示：The element type "name" must be terminated by the matching end-tag "".Could not parse the file: e:\matlab\toolbox\ccslink\ccslink\info.xml
解决方法：
①、找到安装文件目录下的info.xml文件，路径为：C:\matlab\toolbox\ccslink\ccslink（以安装在C盘为例）
②、用记事本方式打开info.xml，找到里面的一行Link for Code Composer Studio?/name>，然后把/name>改为就可以了。
6、安装MATLAB时，有一个对话框显示：To configure Real-Time Windows Target you must type 'rtwintgt -setup' in a MATLAB command window
解决方法：
在安装好的MATLAB窗口中输入：rtwintgt –setup，再回车。