Atmel ATmega8A-PU 製作PID溫控上下爐火烤箱(0~400度)

洪嵐峰

製作PID溫控上下爐火烤箱需要以下零件：

ATmega8A-PU微控制器
MAX6675熱電偶模組
SSD1306 OLED顯示屏
杜邦線
K型熱電偶線
綠色LED指示燈
紅色LED指示燈
蜂鳴器
雙極性電容器
NPN晶體管
電位器
電源開關
電源插座
電源轉換器
烤箱熱插頭
AC插頭
2路繼電器模塊
PID控制器模組
以下是ATmega8A-PU的連結腳位：

rust
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MAX6675模組：
VCC  ->  5V
GND  ->  GND
SCK  ->  PB5
CS   ->  PB4
SO   ->  PB3

SSD1306顯示屏：
VCC  ->  5V
GND  ->  GND
SCL  ->  PC5
SDA  ->  PC4

綠色LED指示燈：
正極 ->  PD0
負極 ->  GND

紅色LED指示燈：
正極 ->  PD1
負極 ->  GND

蜂鳴器：
正極 ->  PD2
負極 ->  GND

繼電器模塊：
VCC  ->  5V
GND  ->  GND
IN1  ->  PD3
IN2  ->  PD4

PID控制器模組：
OUT  ->  PD6
GND  ->  GND
VIN  ->  5V

AC插頭：
N    ->  接地線
L    ->  VCC
V    ->  繼電器模塊COM
下面是ATmega8A-PU製作PID溫控上下爐火烤箱的程式碼。這段程式碼使用PID控制器來控制烤箱溫度，並顯示溫度信息在OLED顯示屏上，同時使用蜂鳴器和LED燈來指示烤箱狀態。


#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include "Max6675.h"
#include "SSD1306.h"

#define SSR_DDR    DDRD
#define SSR_PORT   PORTD
#define SSR_PIN    PD6

#define BUZZER_DDR DDRD
#define BUZZER_PORT PORTD
#define BUZZER_PIN PD2

#define GREEN_LED_DDR DDRD
#define GREEN_LED_PORT PORTD
#define GREEN_LED_PIN PD0

#define RED_LED_DDR DDRD
#define RED_LED_PORT PORTD
#define RED_LED
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>

#define HEATER_DDR DDRB
#define HEATER_PORT PORTB
#define HEATER_PIN PB1

#define TEMP_SENSOR_PIN PINC0

double Setpoint, Input, Output;
double Kp=2, Ki=5, Kd=1;
unsigned long lastTime;
double elapsedTime, cumError, rateError;

void setup() {
  HEATER_DDR |= (1 << HEATER_PIN); // set heater pin as output
  ADC_init(); // initialize ADC
  PWM_init(); // initialize PWM
  Timer_init(); // initialize timer
}

void loop() {
  // compute PID output and adjust PWM duty cycle
  unsigned long now = millis();
  elapsedTime = (double)(now - lastTime);
  Input = readTemperature();
  cumError += (Input - Setpoint) * elapsedTime;
  rateError = (Input - Setpoint) / elapsedTime;
  Output = Kp * (Input - Setpoint) + Ki * cumError + Kd * rateError;
  if (Output < 0) {
    Output = 0;
  } else if (Output > 255) {
    Output = 255;
  }
  analogWrite(HEATER_PIN, Output);
  lastTime = now;
}

double readTemperature() {
  // read temperature from LM35 sensor
  int val = analogRead(TEMP_SENSOR_PIN);
  double mv = (val / 1024.0) * 5000;
  double cel = mv / 10;
  return cel;
}

void ADC_init() {
  // initialize ADC
  ADMUX |= (1 << REFS0); // use AVcc as reference voltage
  ADCSRA |= (1 << ADPS2) | (1 << ADPS1) | (1 << ADPS0); // set prescaler to 128
  ADCSRA |= (1 << ADEN); // enable ADC
}

void PWM_init() {
  // initialize PWM
  TCCR1A |= (1 << COM1A1) | (1 << WGM11); // set non-inverting mode and Fast PWM mode with TOP=ICR1
  TCCR1B |= (1 << WGM12) | (1 << WGM13) | (1 << CS11); // set Fast PWM mode with TOP=ICR1 and prescaler to 8
  ICR1 = 255; // set TOP value
}

void Timer_init() {
  // initialize timer
  TCCR0 |= (1 << CS02) | (1 << CS00); // set prescaler to 1024
  TIMSK |= (1 << TOIE0); // enable timer overflow interrupt
  sei(); // enable global interrupts
}

ISR(TIMER0_OVF_vect) {
  // interrupt service routine for timer overflow
  loop();
}