基于单片机的恒温箱控制器的设计
基于单片机的恒温箱控制系统设计
基于单片机的恒温箱控制系统设计一、引言在现代科技的众多应用领域中，恒温控制技术扮演着至关重要的角色。
无论是在医疗、化工、科研还是在食品加工等行业，对环境温度的精确控制都有着严格的要求。
恒温箱作为实现恒温控制的重要设备，其性能的优劣直接影响到相关工作的质量和效率。
基于单片机的恒温箱控制系统凭借其精度高、稳定性好、成本低等优点，得到了广泛的应用。
二、系统总体设计（一）设计目标本恒温箱控制系统的设计目标是能够在设定的温度范围内，精确地控制箱内温度，使其保持恒定。
温度控制精度为±05℃，温度调节范围为 0℃ 100℃。
（二）系统组成该系统主要由温度传感器、单片机、驱动电路、加热制冷装置和显示模块等部分组成。
温度传感器用于实时采集恒温箱内的温度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机作为核心控制单元，对采集到的温度数据进行处理和分析，根据预设的控制算法生成控制信号，通过驱动电路控制加热制冷装置的工作状态，从而实现对箱内温度的调节。
显示模块用于实时显示箱内温度和系统的工作状态。
三、硬件设计（一）单片机选型选择合适的单片机是系统设计的关键。
考虑到系统的性能要求和成本因素，本设计选用了_____型号的单片机。
该单片机具有丰富的片上资源，如 ADC 转换模块、定时器/计数器、通用 I/O 口等，能够满足系统的控制需求。
（二）温度传感器选用_____型号的数字式温度传感器，其具有高精度、低功耗、响应速度快等优点。
传感器通过 I2C 总线与单片机进行通信，将采集到的温度数据传输给单片机。
（三）驱动电路驱动电路用于控制加热制冷装置的工作。
加热装置采用电阻丝加热，制冷装置采用半导体制冷片。
驱动电路采用_____芯片，通过单片机输出的控制信号来控制加热制冷装置的通断，从而实现温度的调节。
（四）显示模块显示模块选用_____型号的液晶显示屏，通过单片机的并行接口与单片机进行连接。
显示屏能够实时显示箱内温度、设定温度以及系统的工作状态等信息。
基于单片机的恒温箱温度控制系统毕业论文带pid控制
第1章绪论1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一，温度控制自然是生产的重要控制过程。
工业生产中温度很难控制，对于要求严格的的场合，温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率，降低生产效益。
这就需要设计一个良好温度控制器，随时向用户显示温度，而且能够较好控制。
单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力，结合PID,程序控制可大大提高控制效力，提高生产效益。
本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。
单片机STC89C52能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在LCD1602液晶屏上实时显示，通过PID控制从而把温度控制在设定的范围之内。
通过本次课程实践，我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法，以及其工作的原理。
1.2国内外发展状况温度控制采用单片机设计的全数字仪表，是常规仪表的升级产品。
温度控制的发展引入单片机之后，有可能降低对某些硬件电路的要求，但这绝不是说可以忽略测试电路本身的重要性，尤其是直接获取被测信号的传感器部分，仍应给予充分的重视，有时提高整台仪器的性能的关键仍然在于测试电路，尤其是传感器的改进。
现在传感器也正在受着微电子技术的影响，不断发展变化。
恒温系统的传递函数事先难以精确获得，因而很难判断哪一种控制方法能够满足系统对控制品质的要求。
但从对控制方法的分析来看，PID控制方法最适合本例采用。
另一方面，由于可以采用单片机实现控制过程，无论采用上述哪一种控制方法都不会增加系统硬件成本，而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。
因此本系统可以采用PID的控制方式，以最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
现在国内外一般采用经典的温度控制系统。
采用模拟温度传感器对加热杯的温度进行采样,通过放大电路变换为 0～5V 的电压信号,经过A/D 转换,保存在采样值单元;利用键盘输入设定温度,经温度标度转换转化成二进制数,保存在片内设定值单元;然后调显示子程序,多次显示设定温度和采样温度,再把采样值与设定值进行 PID 运算得出控制量,用其去调节可控硅触发端的通断,实现对电阻丝加热时间的控制, 以此来调节温度使其基本保持恒定。
基于单片机的恒温箱温度控制系统的设计
基于单片机的恒温箱温度控制系统的设计课程设计题目：单片机恒温箱温度控制系统的设计本课程设计要求：本温度控制系统为以单片机为核心，实现了对温度实时监测和控制，实现了控制的智能化。
设计恒温箱温度控制系统，配有温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输，采用了PID控制技术，能够使温度保持在要求的一个恒定范围内，配有键盘，用于输入设定温度；配有数码管LED用来显示温度。
技术参数和设计任务：1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制，实现保持恒温箱在最高温度为110℃。
2、可预置恒温箱温度，烘干过程恒温控制，温度控制误差小于±2℃。
3、预置时显示设定温度，恒温时显示实时温度，采用PID控制算法显示精确到0.1℃。
4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。
5、对升、降温过程没有线性要求。
6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模拟∕数字转换，可直接与单片机进行数字传输7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成，实现对温度的显示、报警。
一、本课程设计系统概述1、系统原理选用AT89C2051单片机为中央处理器，经过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集，将采集到的信号传送给单片机，在由单片机对数据进行处理控制显示器，并比较采集温度与设定温度是否一致，然后驱动恒温箱的加热或制冷。
2、系统总结构图总体设计应该是全面考虑系统的总体目标，进行硬件初步选型，然后确定一个系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。
总体方案经过重复推敲，确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心，并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件，总体方案如下图：图1系统总体框图二、硬件各单元设计1、单片机最小系统电路单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全能够满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。
基于单片机的恒温箱控制系统设计
基于单片机的恒温箱控制系统设计恒温箱是一种用于保持特定温度的设备，广泛应用于实验室、医疗、食品加工等领域。
为了实现对恒温箱的精确控制，我们可以利用单片机来设计一个智能的恒温箱控制系统。
我们需要选择合适的单片机作为控制核心。
常见的单片机有51系列、AVR系列、STM32系列等，我们可以根据实际需求选择合适的型号。
接下来，我们可以通过编程来实现对恒温箱的控制。
在编程之前，我们需要设计一个合适的硬件电路。
一个基本的恒温箱控制系统包括温度传感器、加热器、风扇、显示屏等组件。
温度传感器用于实时监测箱内温度，加热器和风扇用于调节箱内温度，显示屏用于显示当前温度和设定温度。
在编程方面，我们可以利用单片机的IO口和模拟输入输出功能来实现对各个组件的控制。
首先，我们需要通过温度传感器获取到当前的温度值。
然后，我们可以根据设定的温度范围来判断是否需要调节加热器或风扇。
如果当前温度低于设定温度，则启动加热器；如果当前温度高于设定温度，则启动风扇。
通过不断监测和调节，我们可以实现对恒温箱内温度的精确控制。
除了基本的温度控制功能，我们还可以加入一些其他的功能，以提升系统的智能化程度。
例如，我们可以设置定时开关机功能，实现按照设定的时间自动启动和关闭恒温箱。
我们还可以设计一个温度曲线显示功能，实时显示恒温箱内温度的变化趋势。
此外，我们还可以通过串口通信将实时温度数据传输到计算机上，方便用户进行数据分析和记录。
在系统设计过程中，我们需要考虑到安全性和稳定性。
首先，我们需要加入过温保护功能，当温度超过设定的安全范围时，系统会自动关闭加热器并发出警报。
其次，我们需要合理设计硬件电路，确保电路的稳定性和可靠性。
此外，我们还需要进行充分的测试和调试，确保系统工作正常并能够稳定运行。
基于单片机的恒温箱控制系统设计可以实现对恒温箱内温度的精确控制。
通过合理的硬件设计和编程，我们可以实现恒温箱的智能化控制，提升系统的功能和性能。
这不仅可以满足实验室、医疗、食品加工等领域对恒温箱的需求，还可以为科研人员提供一个稳定、可靠的实验环境。
基于单片机的恒温箱控制系统设计方案
设计一个基于单片机的恒温箱控制系统涉及到硬件设计和软件编程两个方面。
下面是一个简要的设计方案：硬件设计：1. 传感器选择：选择合适的温度传感器，如DS18B20数字温度传感器，用于实时监测箱内温度。
2. 执行器：选择合适的加热器或制冷器作为执行器，用于调节箱内温度。
3. 单片机：选择适合的单片机，如Arduino Uno或STM32等，作为控制核心。
4. 显示器：可以添加LCD显示屏，用于显示当前温度和设定温度。
5. 输入设备：可以添加旋钮或按钮，用于设定目标温度。
软件设计：1. 温度读取：编写程序从温度传感器读取实时温度数据。
2. 控制算法：设计恒温控制算法，比如PID控制算法，根据实际温度和设定温度调节加热器或制冷器。
3. 用户界面：编写程序实现与用户的交互，包括设定目标温度和显示当前温度。
4. 安全保护：添加温度过高或过低的报警功能，保护箱内物品和系统安全。
5. 实时监控：实现实时监控功能，定时记录温度数据并可通过串口或WiFi上传至PC进行分析。
实施步骤：1. 进行硬件连接，将温度传感器、执行器和单片机连接好。
2. 编写单片机程序，包括温度读取、控制算法等功能。
3. 测试程序功能，确保可以准确地读取温度并控制箱内温度。
4. 调试控制算法，优化控制效果，确保恒温箱可以稳定工作。
5. 添加用户界面和安全保护功能，完善系统设计。
通过以上硬件设计和软件编程，可以实现一个基于单片机的恒温箱控制系统，能够稳定地控制恒温箱内的温度，满足不同实验或存储需求。
在实际应用中，还可以根据具体需求对系统功能和性能进行进一步优化和扩展。
基于单片机的烘箱温度控制器设计
基于单片机的烘箱温度控制器设计目录1. 项目概述 (1)1.1. 该设计的目的及意义 (1)1.2. 该设计的技术指标 (2)2. 系统设计 (3)2.1. 设计思想 (3)2.2. 方案可行性分析 (4)2.3. 总体方案 (5)3. 硬件设计 (6)3.1. 硬件电路的工作原理 (6)3.2. 参数计算 (7)4. 软件设计 (8)4.1. 软件设计思想 (8)4.2. 程序流程图 (9)4.3. 程序清单 (10)5. 系统仿真与调试 (11)5.1. 实际调试或仿真数据分析 (11)5.2. 分析结果 (13)6. 结论 (12)7. 参考文献 (13)8. 附录 (14)1. 项目概述：1.1 .该设计的目的及意义温度的测量及控制，随着社会的发展，已经变得越来越重要。
而温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数，准确测量和有效控制温度是优质，高产，低耗和安全生产的重要条件。
在工业的研制和生产中，为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用微电子技术是重要的途径。
它的作用主要是改善劳动条件，节约能源，防止生产和设备事故，以获得好的技术指标和经济效益。
而本设计正是为了保证生产过程的稳定运行并提高控制精度，采用以 51系列单片机为控制核心，对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标。
通过本设计的实践，将以往学习的知识进行综合应用，是对知识的一次复习与升华，让以往的那些抽象的知识点在具体的实践中体现出来，更是对自己自身的挑战。
1.2 .该设计的技术指标设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对炉温进行控制。
炉温可以在一定范围内由人工设定，并能在炉温变化时实现自动控制。
若测量值高于温度设定范围，由单片机发出控制信号，经过驱动电路使加热器停止工作。
当温度低于设定值时，单片机发出一个控制信号，启动加热器。
通过继电器的反复开启和关闭，使炉温保持在设定的温度范围内。
(完整word版)单片机控制自动恒温箱的设计开题报告
绥化学院本科毕业设计开题报告基于单片机控制自动恒温箱的设计学生姓名：李科智学号：200851392专业：电气工程年级： 2008级指导教师：杨倩职称：讲师1. 国内外研究现状及趋势恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。
与传统的热敏电阻有所不同，DS18B20可直接将被测温度转化成串行数字信号，以供单片机处理，具有连线简单、微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、精度高等特点。
因此用它来组成一个测温系统，具有电路简单，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度计，十分方便。
目前已被众多行业进行广泛的运用（锅炉、温控表粮库、冷库、工业现场温度监控、仪器仪表温度监控、农业大棚温度监控等）。
2. 选题的理由或意义，论文研究内容选题意义单片机有着微处理器所不具备的功能，他可独立的完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，能够取代以前用复杂电子线路或数字电路构成的控制系统，可用软件控制实现，因此，现在其控制范畴无所不在。
本文通过自动恒温控制，完成了对单片机做出系统而又全面的了解，更好的掌握专业基础知识。
论文研究的主要内容（1）本文利用AT89C51对温度进行控制采用单总线传输方式的DS18B20作为温度传感器，与按键、数码显示、报警器等外部辅助硬件共同组成一个温度控制系统。
（2）仿真时采用了静态显示，并利用软件来模拟温度的变换，从而仿真得到系统工作的整个过程。
（3）对设计的电路进行分析。
3. 研究方法和技术路线研究方法：1 键盘管理：监测键盘输入，接收温度预置，启动系统工作。
2 显示：显示设置温度及当前温度。
3 温度检测及温度值变换：完成A/D转换及数字滤波。
4 温度控制：根据检测到的温度控制电炉工作。
5 报警：当预置温度或当前炉温越限时报警。
技术路线：根据恒温箱控制器的功能要求并结合对51系列单片机的资源分析，即单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。
所以采用AT89C51作为电路系统的控制核心。
基于单片机的智能恒温箱设计
基于单片机的智能恒温箱设计智能恒温箱是一种可以使温度保持在设定值的设备，它在许多领域都有着广泛的应用，如科研实验室、医药行业、食品存储等。
随着科技的不断发展，智能恒温箱的设计也越来越多样化和智能化。
在这种发展的趋势下，成为了一种比较先进和有效的设计方案。
在传统的恒温箱设计中，使用电子元器件和控制器来实现温度的调节和监控。
然而，传统的设计通常存在着温度控制精度不高、反应速度慢、功耗大等问题。
而基于单片机的智能恒温箱设计则可以有效地解决这些问题，提高恒温箱的性能和稳定性。
单片机是一种集成了处理器、内存和输入输出接口等功能的微型计算机芯片，它的小巧灵活和强大的计算能力使得它可以广泛应用于各种控制系统中。
在智能恒温箱设计中，单片机可以通过传感器实时监测箱内温度，并根据预先设定的温度范围进行精准的控制，以维持恒定的温度。
同时，单片机还可以通过通信接口实现与用户的交互，使得用户可以方便地设定温度、监控箱内情况。
由于智能恒温箱通常需要在长时间内保持恒定的温度，因此其温度控制性能对于实验结果的准确性和稳定性至关重要。
基于单片机的智能恒温箱设计在温度控制性能上有着明显的优势。
首先，单片机具有较高的计算能力和响应速度，在监测温度变化时可以做出快速准确的反应，提高了温度控制的精度。
其次，单片机可以根据箱内温度情况自动进行调节，并通过PID等算法实现温度控制的闭环反馈，使得恒温箱可以更加稳定地保持设定温度。
此外，单片机还可以通过程序可编程的方式进行控制，可以根据不同的需求进行灵活的配置和调整，提高了恒温箱的适应性和智能化程度。
除了温度控制性能外，基于单片机的智能恒温箱设计在节能和环保方面也具有一定的优势。
单片机可以通过智能控制系统实现温度自动调节，根据箱内温度情况动态调整制冷和制热设备的工作状态，使得能耗能够得到有效控制。
同时，单片机还可以通过数据采集和分析实现对能源消耗情况的监测和优化，从而降低恒温箱的运行成本和对环境的影响。
基于51单片机恒温箱设计
学院课程设计报告课题名称：恒温箱设计姓名***学号***专业年级***指导教师***目录摘要第一章绪论1.1背景1.2课程目的1.3课程意义第二章硬件设计及工作原理2.1.AT89C512.2 温度传感器2.3光耦合2.4 MAX2322.5 显示部分2.6输入部分2.7 执行部分2.8系统电路以及工作过程第三章系统的应用软件设计3.1键盘管理模块3.2 显示模块3.3 检测模块第四章结束语参考文献摘要介绍了基于AT89S51单片机的恒温箱控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：温度传感器、显示、控制和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、控制程序设计和温度报警程序设计。
编写程序结合硬件进行调试，能够实现设置和调节初始温度值，并实现了温度在±1℃误差的自动调节，进行数码管显示。
本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89S51作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。
关键词：单片机AT89C51 恒温控制ABSTRACTIntroduces the AT89S51 based on the constant temperature box control system, hardware and software system is divided into two parts, the hardware include: temperature sensor, display, control and alarm design; The software includes: the keyboard management program design, display program design, control program design and temperature alarm program design. Write a program combined with hardware debugging, will be able to realize the set and adjust the initial temperature, and realize the temperature in ± 1 ℃ error automatic adjustment, digital tube display. This design from practical application were selected based on small volume, relatively high precision of the digital temperature sensor DS18B20 as a temperature acquisition unit, SCM AT89S51 as a master control chip, digital tube display as output, realize the real-time measurement of temperature and constant control.key word ：SCM AT89C51 Thermostatic control第一章绪论1.1背景温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用，其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
基于单片机的电加热恒温箱控制器设计
基于单片机的电加热恒温箱控制器设计摘要:恒温箱作为一种重要的工具广泛地应用于医疗、工业生产和食品加工等领域。
在常规的环境参数中，由于温度受其它因素影响较大，且难以校准，温度也是最难准确测量的一个参数。
因此，恒温箱的性能在很大程度上取决于对温度的控制性能。
本设计采用单片机对恒温箱的温度进行PID控制，使其温度稳定在某一个设定值上。
并且具有键盘输入温度给定值、定时时间，LED数码管显示温度值/时间和定时报警的功能，实现了自动控制温度的目的。
基于P89V51RD2的恒温箱温度控制系统主要实现了温度采集、A/D转换、软件滤波、温度控制及定时等功能。
首先，介绍了恒温箱设计的课题背景及意义，并结合设计要求和实际情况选择了设计所涉及到的主要功能器件，同时重点介绍了P89V51RD2、ADC0809、Pt100的主要功能。
其次，阐述了系统的工作原理，完成了系统结构图的设计，把系统划分为5大模块并完成了各大模块的设计工作，同时附以系统硬件电路原理图。
最后，设计了系统的软件。
系统软件是用C语言进行软件设计的，C语言具有指令简单，数据量小等特点。
关键词：恒温箱；温度控制；单片机；PID控制The Design of Electricity Heating Incubator Control SystemBased on the MCUAbstract: Incubators as an important tool widely used in medical, industrial production and food processing in areas such as.Temperature is affected by other factors in the conventional environmental parameters, and also difficult to proofreading ; therefore, the temperature is one of the most difficult to measure accurately parameters .So, The performance of the incubator to a large extent depends on the temperature control performance.The design uses single chip microcomputer to control the oven temperature through the PID control，causing its temperature control into suppose in the definite value in some．And the system has the keyboard entry temperature and time given value , LED displays temperature/timing value and surmounting boundary of the time reports outside．It realizes temperature control automatically.Based on P89V51RD2, the oven temperature control system main realizes temperature collection, A/D conversion, software filtering, PID control and timing functions.First, the paper introduces the background of the subject. Combined with the design requirements and the actual situation of the design ,the main devices that related to subject are confirmed. At the same time the main functions of P89V51RD2, ADC0809, Pt100 is written down.Secondly, it describes the principle of the system, and achieves the concrete structure photo of the design. The system is divided into five modules and every major module of the design is completed .The hardware circuit schematics of the system is attached at last.Finally, the software of the system is designed. The system software is written by C language, it is because the programme runs faster, and saves storage space.Key Words: incubator ；temperature control；single-chip microcontroller ；PID control目录1 概述 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 课题研究意义 (2)1.3 课题研究内容 (2)2 总体设计方案 (3)2.1 课题要求 (3)2.2 系统总体设计 (3)2.3系统功能模块方案设计 (4)2.3.1单片机的选择 (4)2.3.2显示电路的选择 (5)2.3.3键盘电路的选择 (6)2.3.4温度采集电路的选择 (6)2.3.5温度控制电路的选择 (9)2.4 控制方法的选择 (10)2.5开发环境及编程语言的选择 (10)2.5.1硬件开发环境选择 (10)2.5.2软件开发环境选择 (12)2.5.3编程语言的选择 (13)3系统的硬件设计 (14)3.1 系统硬件功能分析 (14)3.2系统硬件电路设计 (14)3.2.1单片机最小系统的设计 (14)3.2.2温度检测电路的设计 (15)3.2.3四分频电路的设计 (17)3.2.4显示接口电路的设计 (18)3.2.5 键盘电路的设计 (19)3.2.6 温度控制电路的设计 (19)3.2.7 报警电路的设计 (20)3.2.8抗干扰措施的设计 (21)3.2.9 PCB图的绘制 (21)4数字PID及其算法 (22)4.1 PID算法的数字化 (22)4.2 PID算法的程序设计 (23)4.2.1 位置型PID算法程序的设计 (23)4.2.2 增量型PID算法的程序设计 (24)5 系统的软件设计 (26)5.1 系统软件功能分析 (26)5.2 主程序的设计 (26)5.3 子程序的设计 (27)5.3.1 系统初始化模块的设计 (27)5.3.2 显示模块的设计 (28)5.3.3温度采集模块的设计 (29)5.3.4键扫描模块的设计 (31)5.3.5 温度控制模块的设计 (32)5.3.6报警模块的设计 (33)5.4 软件设计小结 (34)6结束语 (35)参考文献 (36)致谢................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计
清华大学本科毕业论文基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计所在学院专业名称自动化申请学士学位所属学科工学年级 2008级学生姓名、学号指导教师姓名、职称完成日期摘要摘要温度的测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。
随着微电子技术的发展，各种高性能的半导体集成温度传感器，在温度测控领域得到了极为广泛的应用。
恒温箱的智能控制系统是用半导体温度传感器做测温器，用单片机控制温度平衡，最终达到恒温的目的。
本文对系统所能实现的功能做了简单介绍，并简单介绍了系统使用的单片机的性能和发展情况；对系统使用的模/数转换芯片TLC2543做了性能方面的简单说明；同时对测量温度在-55℃～+150℃之间的集成型恒流测温元件AD590做了介绍。
本文重点介绍了系统硬件的分析与设计，对硬件各部分的电路一一进行了介绍。
绘制了电路原理图，并进行了电路的焊接，完成了系统的硬件调试。
根据硬件的设计和系统所要实现的功能，本设计对软件也进行了设计，并经过反复的模拟运行、调试，完成了系统的软件设计，最后形成了一套完整的智能温度控制系统。
关键词：温度传感器；A/D转换；单片机IABSTRACTMeasurement and control of temperature has broad application in industry such as industry, agriculture, national defense. Go with the development of the microelectronics technology, the integrated various high-performance semiconductor temperature sensor has got extremely broad application in the field of temperature measurement and control. In the intelligent control system of constant temperature box, semiconductor temperature sensor is used to measure its temperature; microcontroller unit is applied to control temperature balance to achieve the end of constant temperature.This article introduces the function of the system and the performance and developing condition of microcontroller unit used by the system specifically; the Mold/Number transformation chip TLC2543 which the system used gives the performance aspect simple introduction; Meanwhile introduces integration constant flow temperature element AD590 which surveys temperature from -55℃ to +150℃.This article mainly introduces the analyses and design of the system hardware electric circuit. It carries on the introduction to each part of electric circuits. Draw up the electric circuit schematic diagram and weld the part of the system, complete the hardware debugging. According to the hardware design and the function which the system will realize, this design carries on designs to the software. And after the repeatedly simulation run, debugging and revision, completes the design of system software, finally forms a set of intelligent temperature control system.Key words: Temperature sensor；Mold/Number；Microcontroller unit目录1 引言------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 42 系统设计分析 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 2.1 系统功能分析----------------------------------------------------------------------------------------------- 42.2 系统结构方案确定 ---------------------------------------------------------------------------------------- 53 系统硬件的分析与设计------------------------------------------------------------------------------------------ 7 3.1 直流稳压电源的设计 ------------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2 温度采集电路的设计 ------------------------------------------------------------------------------------- 9 3.3 AD的选择及接口电路 ---------------------------------------------------------------------------------- 11 3.4 AT89C52最小系统设计 -------------------------------------------------------------------------------- 123.5 强电控制及过零检测电路 ---------------------------------------------------------------------------- 164 软件的仿真与调试 ---------------------------------------------------------------------------------------------- 19 4.1 软件控制方案--------------------------------------------------------------------------------------------- 19 4.2 系统的干扰及软件处理措施 ------------------------------------------------------------------------- 19 4.3 软件控制方案--------------------------------------------------------------------------------------------- 204.4 控制框图 --------------------------------------------------------------------------------------------------- 215 整体系统调试 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 27 5.1 硬件电路的调试 ------------------------------------------------------------------------------------------ 27 5.2 软件程序调试--------------------------------------------------------------------------------------------- 28结论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 28参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 29致谢-------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 301 引言近年来为了保证产品的质量，各个行业行为规范就越来越高，众多机械类、医药类、化工类、建筑类等工业和企业都离不开恒温箱的使用；为了确保恒温箱许多主要技术的指标可以达到国家技术所要求的规定，必须对其进行检测，保证产品的质量[1]。
基于单片机的恒温箱控制器的设计
基于单片机的恒温箱控制系统设计[摘要]恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。
本设计是基于AT89C51单片机的恒温箱控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：温度传感器、显示、控制和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、控制程序设计和温度报警程序设计。
编写程序结合硬件进行调试，能够实现设置和调节初始温度值，进行数码管显示，当加热到设定值后立刻报警。
另外，本系统通过软件实现对按键误差、加热过冲的调整，以提高系统的安全性、可靠性和稳定性。
本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89C51作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。
[关键词]单片机；温度传感器；恒温；控制；报警The Design of Refrigerator Door Shell Shaping Control SystemBased on Siemens WINCCAbstract:The system makes use of the single chip AT89C51 as the temperature controlling center, uses numeral thermometer DS18B20 which transmits as 1-wire way as the temperature sensor, through the pressed key, the numerical code demonstrated composite of the man-machine interactive connection ,to realize set and adjust the initial temperature value. After the system works, the digital tube will demonstrate the temperature value, when temperature arriving to the setting value, the buzzer will be work immediately. In addition, the system through the software adjusting to the pressed key error, and the excessively hutting. All of these are in order to enhance the system’s security, reliability and stability.Keywords:DS18B20;MCU;Constant temperature control; 1-wire transmission目录1 引言 (1)2 系统概述 (1)2.1 简述 (1)3 设计思路分析 (2)4 方案论证 (2)4.1 温度传感器 (2)4.2 显示部分 (2)4.3 输出控制 (3)5 硬件设计及工作原理 (3)5.1 系统功能及工作流程介绍 (3)5.2 功能模块 (5)5.3 系统硬件设计 (5)5.3.1 DS18B20测温电路 (5)5.3.2 DS18B20的特点介绍 (6)5.3.3 单线（1-wire）技术 (6)5.3.4 DS18B20的引脚及功能介绍 (7)5.3.6 输出控制电路 (9)5.3.7 温度越线报警电路 (10)6 系统的应用软件设计 (10)6.1 软件描述 (10)6.1.1 键盘管理模块 (10)6.1.2 显示模块 (11)6.1.3 控制模块 (11)6.1.4 温度报警模块 (12)6.1.5 主程序和中断服务程序流程 (12)7 系统调试与仿真 (14)7.1 硬件调试 (14)7.1.1 脱机检查 (14)7.1.2 仿真调试 (14)7.1.3 检查CPU的时钟电路 (14)7.1.4 对扩展的RAM、ROM进行检查调试 (15)7.2 软件调试 (15)7.2.1 交叉汇编 (15)7.2.2 用汇编语言 (15)7.2.3 手工汇编 (15)7.3 系统仿真 (15)8 抗干扰技术 (18)8.1 硬件抗干扰技术 (18)8.2 软件抗干扰技术 (18)9 系统制作与测试 (19)结束语 (21)参考文献 (22)致谢 (23)1 引言温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用，其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
基于单片机的自动恒温控制系统的设计
关头词STC89C52单片机；PT100；LCD显示电路；ADC0809之五兆芳芳创作第2章系统总体计划设计2.1 系统总体设计计划本系统采取了STC89C52作为处理器，以PT100为温度传感器的温度收集系统，并通过ADC0809进行模数转换，该控制系统可以实时存储相关的温度数据并记实当前的时间.其主要包含：电源模块、温度收集模块、按键处理模块、实时时钟模块、数据存储模块、报警电路模块、LCD显示模块、通讯模块以及单片机最小系统.硬件系统原理框图如图2-1..这两种数码管的驱动方法是不合的.当需要点亮共阳极数码管的一段时，公共段需接高电平，该段的段选线接低电平.从而该段被点亮.当需要点亮共阴极数码管的一段时，公共段需接低电平，该段的段选线接高电平，该段被点亮.计划二：LCD显示电路多采取1602液晶.1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块.它由若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的距离，每行之间也有距离，起到了字符间距和行间距的作用.基于精确显示，拟采取计划二.按键输入电路一般键盘电路有两种：独立式键盘和矩阵式键盘.计划一：独立式键盘中，各按键相互独立，每个按键各接一根输入线，每根输入线上的按键任务状态不会影响其它输入线上的任务状态.因此，通过检测输入线的电平状态就可以很容易的判断按键是否被按下了.独立式键盘电路配置灵活，软件结构复杂.但每个按键需占用一根输入线，在按键数量较多时，输入口浪费大，电路结构显得很复杂，故此种按键适用于按键较少或操纵速度较高的场合.计划二：矩阵式键盘由行线和列线组成，按键位于行、列的穿插点上，辨别连接到按键开关的两端.行线通过上拉电阻接到VCC上.平时无按键动作时，行线处于低电平状态，而当有按键按下时，列线电平为低，行线电平为高.这一点是识别矩阵式是否被按下的关头所在.因此，各按键彼此将相互影响，所以必须将行、列线信号配合起来并作适合的处理，才干确定闭合键的位置.很明显，在按键数量较多的场合，矩阵式键盘与独立式键盘相比，要节省良多的I/O口.由于本系统只需要4个按键，故选择独立式键盘.第3章硬件电路设计3.2单片机最小系统电路在温度控制系统设计中，控制焦点是STC89C52单片机，该单片机为52系列增强型8位单片机，它有32个I/O 口，片内含4K FLASH工艺的程序存储器，便于用电的方法瞬间擦除和改写，并且价钱廉价，其外部晶振为12MHz，一个指令周期为1μS.使用该单片机完全可以完成设计任务，其最小系统主要包含：复位电路、震荡电路以及存储器选择模式（EA脚的凹凸电平选择），电路如下图图3-1 单片机最小系统电路3.3 系统电源电路的设计本系统采取电源稳压芯片是LM2596，该开关电压调节器是降压型电源办理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，输出电压是+5v,输入电压是+24v,同时具有很好的线性和负载调节特性.该器件内部集成频率抵偿和固定频率产生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件.该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以包管在±4%的规模内，振荡频率误差在±15%的规模内；可以用仅80μA的待电机流，实现外部断电；具有自我庇护电路（一个两级降频限流庇护和一个在异常情况下断电的过温完全庇护电路）.在该温度控制系统中，其电源电路设计如下图3-2所示.图3-2 电源电路3.4 温度传感器电路3.4.1 温度收集电路利用热电阻温度系数随温度变更而制成的温度传感器，称为热电阻温度传感器.对于大多数金属导体，其电阻值都具有随温度升高而增大的特性.经常使用的金属导体资料有铂、铜、铁和镍.热电阻是中低温区最罕有的一种温度传感器.它主要特点是丈量精度高，性能稳定.热电阻的电阻变更规模很小，如果直接用欧姆表丈量其电阻值的变更将十分困难、且误差很大，必须使用电桥电路,然后经过缩小电路，缩小偏差值.铂电阻温度传感器是利用其电阻和温度成一定函数关系而制成的温度传感器，由于其丈量准确度高、丈量规模大、复现性和稳定性好等，被普遍用于中温规模的温度丈量中.Pt100内具有其他任何温度传感器无可比较的优势，包含高精度、稳定性好、抗搅扰能力强等.由于铂电阻的电阻值与温度成非线性关系，所以需要进行非线性校正.校正分为模拟电路校正和微处理器数字化校正，模拟校正有良多现成的电路，其精度不高且易受温漂等搅扰因素影响，数字化校正则需要在微处理系统中使用，将Pt电阻的电阻值和温度对应起来后存入EEPROM中，按照电路中实测的AD值以查表方法计较相应温度值，如下表3-2.表3-2 PT100Pt100温度传感器为正温度系数热敏传感器，主要技巧参数如下：1.2.允许偏差A级±（0.15+0.002 | t | ）,B级±(0.30+0.005 | t | )；3.最小置入深度：热电阻的最下置入深度≥200mm；4.允通电流≤5mA.另外，Pt100温度传感器还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点.应用领：宽规模、高精度温度丈量领域.如：轴瓦，缸体，油管，水管，汽管，纺机，空调，热水器等狭小空间也领域设备丈量和控制.汽车空调、冰箱、冷柜、饮水机、咖啡机，烘干机以及中低温枯燥箱、恒温箱等.供热/制冷管道热量计量，中央空调分机热能计量和产业领域测温和控制.图3-3 温度收集电路具体温度采样电路如图3-3所示.将温度的变更转化变成电压的变更，经过缩小后送往A/D转化为数字量进行处理.Rx为传感器热电阻，由电桥实现温度到电压的转化，由运放IC3完成信号的缩小，由IC4完成信号的调整.设输入IC3的2，3端电压辨别对应为V i2，V i3那么（3-1）（3-2）其中R x为传感器热阻值，V ref为基准源电压，K为调整系数.由于R1>>R w2（如R1=100KΩ,R w2=1KΩ）,同样R2>>R x（如R2=100KΩ,R x=1KΩ），因而V OUT=K(R6/R4)V ref(R w2-R x)/R2，在后级的A/D，满刻度时，那么V OUT=5V.实际电路调整中，已经确定R6,置传感器于25℃情况，调整R w2,使V OUT=0V；置传感器于35℃情况，调节R w6，使V OUT=5V；使完成前向模拟通道的调整.A/D转换电路ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件.它是逐次迫近式A/D 转换器，可以和单片机直接接口.（一）ADC0809的内部逻辑结构见图3-4.由图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成.多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换.三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据.从图中可以看出，ADC0809是串口通信电路，这也是为什么ADC0809模块传送速率比较快，且正确率较高.图3-4 ADC0809内部结构（二）引脚结构IN0－IN7：8条模拟量输入通道.ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压规模是0－5V，若信号太小，必须进行缩小；输入的模拟量在转换进程中应该保持不变，如若模拟量变更太快，则需在输入前增加采样保持电路.地址输入和控制线：4条.ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效.当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换.模拟量输入.通道选择表如下表3-3所示.数字量输出及控制线：11条ST为转换启动信号.当ST上跳沿时，所有内部存放器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平.EOC为转换结束信号.当EOC为高电平时，标明转换结束；不然，标明正在进行A/D转换.OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据.OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态.D7－D0为数字量输出线.CLK为时钟输入信号线.因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ.VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入.ADC0809芯片的引脚图见图3-5图3-5 ADC0809引脚图ADC0809的频率要低于640KHz,单片机使用的是12MHz,从ALE端引出的信号频率已经六分频了，所以还需要四分频.D D和Q非连,即每输入一个脉冲，触发器翻转一次，每翻转两次，触发器的输出端可以得到一个完整的矩形波，而触发器翻转两次所用的前沿脉冲来自CP的两个矩形波.一个D触发器完成了二分频电路，用其输出再去触发另一个D触发器（又是一个二分频），这样，就完成了信号的四分频.该触发器是前沿触发方法.四分频电路和脉冲电路如图3-6.图3-6 四分频电路和脉冲电路3.5 按键输入电路本设计采取4个按键组成键盘，均接10KΩ的电阻来拉高电平，在按键按下时输入低电平信号.由于STC89C52单片机I/O口丰厚，在此还有剩余，因此选用将按键直接与I/O 口连接的方法，简化电路的同时还简化了软件设计.具体设计如图3-7所示：图3-7 键盘模块电路3.6 时钟电路本设计采取时钟芯片DS1302，时钟芯片DS1302与单片机STC89C52的接口是由3条线来完成的，单片机STC89C52的P3.4与时钟芯片的数据传输端相连，P3.5用来作为DS1302输入时钟SCLK控制端,P3.6控制DS1302的复位输入端.DS1302接尺度的12MHz石英晶振.DS1302与单片机的接口电路如图3-8所示：图3-8 时钟接口电路3.7 LCD显示电路本设计采取LCD1602,其电路原理如图3-9，LCD1602液晶显示，是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块.它由若干个5X7或5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的距离，每行之间也有距离，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不克不及很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也欠好）.其中各引脚的功效是：第1脚：VSS为电源地第2脚：VDD接5V电源正极第3脚：VEE为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高（对比度太高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度）.第4脚：RS为存放器选择，高电平1时选择数据存放器、低电平0时选择指令存放器.第5脚：RW为读写信号线，高电平(1)时进行读操纵，低电平(0)时进行写操纵.第6脚：E(或EN)端为使能(enable)端,高电平（1）时读取信息，负跳变时执行指令.第7～14脚：D0～D7为8位双向数据端.第15～16脚：空脚或背灯电源.15脚背光正极，16脚背光负极.LCD1602的特性：1、3.3V或5V任务电压，对比度可调2、内含复位电路3、提供各类控制命令,如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功效4、有80字节显示数据存储器DDRAM5、内建有192个5X7点阵的字型的字符产生器CGROM6、8个可由用户自定义的5X7的字符产生器CGRAM图3-9 LCD显示电路3.8 报警电路在微型计较机控制系统中，为了平安生产，对于一些重要的参数或系统部位，都设有紧急状态报警系统，以便提醒操纵人员注意，或采纳紧急措施.其办法就是把计较机收集的数据或记功计较机进行数据处理、数字滤波，标度变换之后，与该参数上下限给定值进行比较，如果高于上限值（或低于下限值）则进行报警，不然就作为采样的正常值，进行显示和控制.在现实任务进程中，很容易碰到由于偶然因素造成的未能实时控制加热炉的温度从而造成产业上的重大事故，对于产业生产可能造成很是欠好的影响，所以对于温度进行过限报警有着很重要的现实意义.本此设计是针对产业生产中的加热炉的很稳控制的操纵，虽然不克不及达到智能加热控制，但是对于恒温的一些可以人工操纵的部分实现，加上报警模块，不但在温度低于限定值是可以报警，在温度超出限定温度是，亦可以进行报警，避免因未实时报警造成损失.报警电路如图3-10所示，该电路采取一个小功率三极管Q1驱动蜂鸣器BELL,当单片机接收到逾额温度信号或危险信号时,输出脚BELL输出高点平,Q1导通，致使蜂鸣器BELL 得电任务，收回报警声.同时，电路中的发光二极管指示出电路的任务状态.图3-10 报警电路3.9 串口通信电路本设计采取串行通信的初衷是通过串行口实现PC机和单片机的通信，在测试进程中，通过串行口可将温度数据传送到PC机上作为备份保管.PC机的显示器可以更清楚、直不雅地显示温度动摇变更进程.资料简介该产品是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232尺度的芯片.由于电脑串口RS232电平是-10v +10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是ttl电平0 +5v,MAX232就是用来进行电平转换的,该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压产生器电路提供TIA/EIA-232-F电平.该器件合适TIA/EIA-232-F尺度，每一个接收器将TIA/EIA-232-F电平转换成5-V TTL/CMOS电平.每一个发送器将TTL/CMOS电平转换成TIA/EIA-232-F电平.1、单5V电源任务2、 LinBiCMOSTM工艺技巧3、两个驱动器及两个接收器4、 ±30V输入电平5、低电源电流：典型值是8mA7、ESD庇护大于MIL-STD-883（办法3015）尺度的2000V复位电路的设计接口介绍RS232接口是1970年由美国电子产业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计较机终端生产厂家配合制定的用于串行通讯的尺度.它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据互换接口技巧尺度”该尺度规则采取一个25个脚的DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规则，还对各类信号的电平加以规则.DB25的串口一般只用到的管脚只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）这三个，随着设备的不竭改良，现在DB25针很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管脚比DB25有所变更，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）这三个.因此现在都把RS232接口叫做DB9.由于RS232接口尺度出现较早，难免有缺乏之处，主要有以下四点：（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接.（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在“南方的老树51CPLD开发板”中，综合程序波特率只能采取19200，也是这个原因.（3）接口使用一根信号线和一根信号前往线而组成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模搅扰，所以抗噪声搅扰性弱.（4）传输距离有限，最大传输距离尺度值为50英尺，实际上也只能用在50米左右.51单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑之间可以便利地进行串口通讯.进行串行通讯时要满足一定的条件，比方电脑的串口是RS232电平的，而单片机的串口是TTL电平的，两者之间必须有一个电平转换电路，我们采取了专用芯片MAX232进行转换，虽然也可以用几个三极管进行模拟转换，但是仍是用专用芯片更复杂可靠.我们采取了三线制连接串口，也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线：第15脚的GND、第13脚的RXD、第14脚的TXD.这是最复杂的连接办法，但是对我们来说已经足够使用了，电路如下图3-11所示，MAX232的第12脚和单片机的RXD连接，第11脚和单片机的TXD脚连接.图3-11 串口通信电路设计中用到的MAX232芯片是电平转换芯片.MAX232芯片是MAXIM公司生产的，包含两路接收器和驱动器的IC 芯片，适用于各类EIA-232C和V.28/V.24的通信接口.MAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变换成为RS-232C输出电平所需的+-10V电压.所以，采取此芯片接口的串行通信系统只需单一的+5V电源就可以了.对于没±12V电源的场合，其适应性更强.加上其价钱适中，硬件接口复杂，所以被普遍采取.图中上半部分电容C1、C2、C3、C4，及V+，V-是电源变换电路部分.在实际应用中，器件对噪声很敏感.因此，Vcc必须要对地加去耦电容C5，其值为0.1uF.电容C1、C2、C3、C4取同样数值的钽电解电容0.1uF/16V，用以提高抗搅扰能力，在连接时必须尽量靠近器件.下半部分为发送和接收部分.实际应用中，T1IN和T2IN可直接接TTL/CMOS电平的单片机ADuC812的串行发送端TxD；R1OUT，R2OUT可直接接TTL/CMOS电平的单片机ADuC812的串行发送端RxD；T1OUT，T2OUT可直接接PC机的RS-232串口的接收端RxD；R1IN，R2IN可直接接PC机的RS-232串口的发送端TxD.3.10 存储器接口电路AT24C256是一个256K位串行CMOS，内部含有32768个字节，每字节为8位CATALYST.该器件通过I2C 总线接口进行操纵.其电路图如下图3-12所示.管脚描述：SCL：串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟这是一个输入管脚.SDA：双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA是一个开漏输出管脚可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线或wire-OR.WP：写庇护，当WP 脚连接到Vcc所有内存酿成写庇护只能读，当WP 引脚连接到Vss 或悬空允许器件进行读/写操纵.A0/A1：器件地址输入.虽然STC89C52脚STC89C31单片机存储空间有了较大的增加，但是仍然不克不及满足实际电路的需求，本电路中，需要将加热炉的温度数据存储，并且与PC机有串口通信，需要有更大的存储空间来接收和发送温度动摇的数据，便于PC机对温度的动摇绘制动摇图.图3-12 存储器接口电路。
基于单片机恒温控制系统的设计讲解
独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
学位论文作者签名：日期：学位论文版权使用授权书本学位论文作者授权长江师范学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。
（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：日期：摘要本设计主要研究的是基于单片机的恒温控制，通过对单片机添加外围电路并编程来达到设计目的。
其主要分为了软件系统和硬件系统两个部分，然而软件系统的设计是建立在硬件系统的基础上进行的。
设计最终达到了恒温控制功能的目的。
包括实际温度的测量及显示、温度上下限范围设定、超过上下限温度报警并亮灯以及处理。
本设计是把AT89C52单片机作为控制中心，把DS18B20温度传感器作为温度传感器。
它的测量范围在0℃~100℃之间, 分辨率为0.1摄氏度且误差不大于1摄氏度；采用继电器作为弱电控制强电输出。
作为恒温控制系统，它将温度探测、单片机控制和弱电控制强电技术相结合，从而达到恒温控制系统的目的。
本设计不但能够设置目标温度的上下限值范围，并且当实际温度不高于设定目标温度下限值的时候，继电器一吸合灯亮开始加热，蜂鸣器响且灯亮；当温度不低于设定目标温度上限值的时候，继电器一断开灯灭停止加热，同时继电器二吸合灯亮开始降温，蜂鸣器响且灯亮。
关键字：51单片机；恒温控制系统；DS18B20温度传感器AbstractThis design study is based on single-chip temperature control, by adding external circuit and microcontroller programming to meet the design objectives. The main software system is divided into two parts and hardware systems , however, the design of software systems is based on the hardware system performed . Designed to ultimately achieve the purpose of temperature control function , including measurement and abc the actual temperature , upper and lower temperature range is set , over the lower temperature alarm and lighting and processing .This design is the AT89C52 microcontroller as the control center, the DS18B20 temperature sensor as a temperature sensor , its measurement range between 0 ℃ ~ 100 ℃, with a resolution of 0.1 degrees Celsius and the error is less than 1 degree Celsius ; using the relay as a weak control the strong electric output. As temperature control system, it will detect the temperature , single-chip control and weak control technology combined with strong power , so as to achieve a constant temperature control system. This design can not only set the target temperature of the upper and lower limits , and when the actual temperature is not higher than the target set temperature limits when the relay a pull start heating lights , buzzer and lights, when the temperature is not lower than set the target temperature limit , when a broken lamp relay stops heating , while the relay pull two lights began to cool , the buzzer sounds and lights.Keywords:51 microcontroller; temperature control system; DS18B20 temperature sensor目录摘要IABSTRACT II 1 绪论11.1课题背景1 1.2研究的目的和意义1 1.3本文研究的主要内容1 1.4本文的章节安排12 方案选择22.1温度测量部分2 2.2主控部分2 2.3显示部分2 2.4数据掉电存储部分3 2.5弱电控制强电部分3 2.6控制算法分析33 系统设计53.1硬件设计5 3.1.1中央控制器设计 5 3.1.2数据掉电保护电路 6 3.1.3键盘电路8 3.1.4加热器控制电路8 3.1.5温度测量芯片DS18B20 9 3.1.61602LCD显示电路11 3.2软件设计12 3.2.1主程序12 3.2.2温度读取子程序13 3.2.3上下限温度比较子程序13 3.2.4AT24C02掉电保护子程序14 3.2.5温度计算子程序14 3.2.6温度数据显示子程序15 3.3测试及分析154 设计总结16参考文献17致谢18附录A C语言源程序191 绪论1.1 课题背景随着社会的进步和工业的快速发展，在工业生产过程中以及日常生活中，都对各种温度、压力、流量以及液位这四种过程变量有着更高的要求。
单片机恒温控制器
单片机综合设计恒温控制器专业班级：测控102学生姓名：罗丽娇学号 : 120103107056 指导老师：程万胜基于单片机的恒温控制器的设计与实现一. 设计目的在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题，以单片机为主要核心的应用技术已成为一项新的工程应用技术。
单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势，在过程控制系统、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用。
温度控制系统是比较常见的和典型的过程系统，温度是工业生产过程中重要的被控参数之一，在冶金、机械、食品、化工等各类工业生产过程中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉，对工件的处理温度等均需要对温度严格控制。
利用单片机、温度传感器实现对温度的控制，具有体积小、编程简单、价格低的优点，在发电厂、纺织、食品、医药、仓库等许多领域得到了很快的应用。
因此具有很好的发展前景和可靠的使用价值。
二. 总体设计1. 研究内容及创新点：本设计是将温度通过DS18B20（常用的温度传感器，具有体积小，硬件开消低，抗干扰能力强，精度高的特点。
）进行采样并转换为0-5V的电压信号进入AT89c51（芯片）单片机，从I/O口输出到液晶屏显示其温度。
同时显示电路显示设定的恒温值，恒温值在一定范围内可调。
当实际温度高于设定的恒定温度1℃时，单片机发出指令信号，继电器吸合，风扇开始吹风。
当温度低于设定的恒温值1℃时，单片机发出指令信号，继电器断开，风扇停止吹风。
基于单片机的恒温控制系统的设计与实现
科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI O N2008N O .13SC I ENC E &TEC HN OLO GY I NFO RM ATI O NI T 技术一般意义下的温度控制装置已经广泛地应用到国内外的工业、医疗及日常生活领域,其种类繁多,控制方式及控制手段不胜枚举,其概念也并不新奇。
然而温度控制技术在工程应用中,在专用化和高指标方面还有很大的发展空间,还有需要我们进一步开发与探索的实际问题。
在一些重点实验室中,以及在进行一些特殊实验时,对恒温控制系统的恒温控制要求非常严格,并且控制温度范围比较广泛,同时要求在各个不同的实验时间能够对温度进行调节,为此相继研制出了一些恒温控制系统,但都是用电子电路所构成。
在本文中,笔者采用单片机进行恒温控制系统的设计,使实验室恒温控制系统更可靠、更灵敏、更灵活,控制温度范围更广,更具有应用价值。
从设计要求角度考虑,该控制系统要具有以下功能和特点:1)系统提供电源加热装置;2)显示设定温度和实验室实时温度,控制精度误差小于±2摄氏度,显示精确到1℃;3)可随意预置实验室温度;4)温度超出规定范围则需发声报警。
该系统应具有温度检测、电热控制、温度预置、温度显示及报警等电路。
1硬件设计温度是工业对象中主要的被控参数之一,如冶金、机械、食品、化工各类工业中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等,对工件的处理温度要求严格控制。
控制过程是这样的:单片机定时对炉温进行检测,经A /D 转换得到相应的数字量,再送到微机进行判断和运算,得到应有的控制量,去控制加热功率,从而实现对温度的控制。
本文基于单片机的恒温控制系统的结构框图如图1所示。
1.1主机部分采用M S C-51单片机作为控制主机并选用E P RO M 2764芯片作为程序存储器。
应用M S C-51单片机控制温度检测、温度显示、声音报警和可控硅电热电路。
基于STM32单片机的恒温箱系统设计
以针 对实 验室 来说 ， 恒 温箱 的作用 显得 相 当重要 ， 对 于我们 实验 室 的研究 过程 以及研 究 结果将 产 生很大 的影
响。同时更加准确的研究结果对于我们 由此产生 的试验成果的实际运用产生积极的作用。
在工 业生 产 中 ， 恒 温箱 的应用 是广 泛 的 ， 工 厂车 间 的产 品 以及 由此相 关 的工业 生产 都是基 于 恒温环 境 的
［ ６ ］ 吴家洲 ， 吴波 ， 杨叔子． Ｕ Ｇ软件的二次开发［ Ｊ ］ ． 机床与液压 ， ２ ０ ０ １ （ ５ ） ： ８ ９ — ９ １ ． 责任编辑 ： 吴 旭 云
Ｏｐｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｎｅ ｎｔ ｓ Ｌｉ ｂｒ ａ ｒ ｙ ｏ ｆ ＵＧ Ｓｅ ｃ ｏ ｎｄ ａｒ ｙ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏｐ ｍｅ ｎｔ
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制冷 片开 始制 冷 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ６ － １ ５
作者简介 ：王桔 （ １ ９ ８ ０ 一 ） ， 女， 吉林长春人 ， 讲师 ， 硕士， 主要从事电子与通信工程方面 的研究 。
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第２ ５卷
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图 １ 系 统 设计 方 案
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唐山学院测控系统原理课程设计题目恒温箱控制器的设计系 (部) 机电工程系班级姓名学号指导教师2014 年 03 月 02 日至 03 月 13 日共两周2014年 03 月 13 日测控系统原理课程设计任务书课程设计成绩评定表目录摘要 (1)一.系统的硬件设计 (2)1.恒温箱控制系统框图 (2)2.微处理器AT89C52 (2)3.温度传感器 (3)4.显示部分 (4)5.键盘输入电路 (5)6.输出控制 (5)7.温度越线报警电路 (6)二.系统的软件设计 (7)1.温度传感器模块软件设计 (7)2.键盘管理模块 (7)3.显示模块 (8)4.控制模块 (8)5.温度报警模块 (9)三.PID控制算法 (10)1.PID的数学模型 (10)2.PID控制规律的离散化 (10)四.设计总结 (11)五.参考文献 (12)附录1元件清单 (13)附录2硬件电路图 (14)附录3程序清单 (15)摘要随着社会发展的需求，人们对恒温箱的应用和需求越来越广泛，在工业生产和日常生活或科学实验中，我们随处都可以看到恒温箱的应用。
如，可以根据动物生活习性的需要控制饲养棚合适的温度来进行孵卵或动物培养；在农业上，可用于种子的发芽；在医学上，可用于做细菌培养、放射免疫分析、血清溶化、石腊熔化、试管消毒等。
常用的恒温箱主要分为三类：高温恒温箱(高于60℃)；中温恒温箱(-10～60℃)；低温恒温箱(低于-1O℃)。
恒温箱的温度控制系统可分为人工调节和自动调节两种方式，人工调节是通过温度计进行测量后手动调节变压器，从而控制产生热量的大小；而自动调节往往通过热电偶传感器进行测温，输出电压值，经放大后加到电机上驱动电机来调节变压器，其优点是可以连续、实时、准确的来控制温度。
基于单片机技术的温控器和可编程温度传感器相结合使用是目前恒温箱温度控制较为先进的一种方式。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可实现对数字信息的处理和控制。
如果能利用单片机进行温度的测量和控制，将会大大提高温度测量和控制的可靠性和灵活性。
单片机对温度测量控制过程是借助于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。
在闭环型过程控制中，过程的实时参数由传感器和A/D转换器来实时采集，并由单片机自动记录、处理并控制执行机构动作来进行调节和控制。
关键词：恒温箱，单片机，AT89C52，A/D转换，温度传感器，DS18B20一.系统的硬件设计1.恒温箱控制系统框图根据上面对工作流程的分析，系统可以分为以下几个功能模块：(1) 键盘管理：监测键盘输入，接收温度预置，启动系统工作。
(2) 显示：显示设置温度及当前温度。
(3) 温度检测及温度值变换(4) 温度控制：根据检测到的温度控制电炉工作。
(5) 报警：当预置温度或当前炉温越限时报警。
根据恒温箱控制器的功能要求，并结合对51系列单片机软件编程自由度大，可用编程实现各种控制算法和逻辑控制。
所以采用AT89C52作为电路系统的控制核心。
按键将设置好的温度值传给单片机，通过温度显示模块显示出来。
初始温度设置好后，单片机开启输出控制模块，使电热器开始加热，同时将从数字温度传感器DS18B20测量到的温度值实时的显示出来，当加热到设定温度值时，单片机控制声光报警模块，发出声光报警，同时关闭加热器。
当自然冷却到设定温度50摄氏度以下时，单片机再次启动加热器，如此循环反复，以达到恒温控制的目的。
2.微处理器AT89C52AT89C52单片机是一种低功耗、高性能内含8K字节闪电存储器的8位CMOS 微控制器，与工业标准MCS—51指令系列和引脚完全兼容有超强的加密功能，其片内闪电存储器的编程与擦除完全用电实现，数据不易挥发，编程/擦除速度快。
如图所示：AT89C52的引脚结构它的主要特点有：(1)内部程序存储器为电擦除可编程只读存储器EEPROM，容量8KB，内部数据存储器容量256B(不包括专用寄存器)，外部数据存储器寻址空间64KB，外部程序存储器寻址空间64KB；(2)有三个16位的定时器/计数器；(3)可利用两根I/O口线作为全双工的串行口，有四种工作方式，可通过编程选定；(4)内部ROM中开辟了四个通用工作寄存器区，共32个通用寄存器，以适应多种中断或子程序嵌套的情况；(5)内部有6个中断源，分为二个优先级，每个中断源优先级是可编程的；(6)堆栈位置是可编程的，堆栈深度可达128字节；3.温度传感器采用数字温度传感器DS18B20，DS18B20提供九位温度读数，测量范围-55℃~125℃，采用独特1-WIRE 总线协议，只需一根口线即实现与MCU 的双向通讯，具有连接简单，高精度，高可靠性等特点。
并且,DS18B20支持一主多从,若想实现多点测温,可方便扩展。
DS18B20的特点：（1）独特的单线接口方式，与单片机通信只需一个引脚，DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。
（2）在使用中不需要任何外围元件。
（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0～+5.5 V。
（4）测温范围为-55～+125 ℃。
在-10～+85℃范围内误差为0.5 ℃。
（5）通过编程可实现9～12位的数字读数方式。
（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。
（7）支持多点组网功能，通过识别芯片各自唯一的产品序列号从而实现单线多挂接，多个DS18B20可以并联在唯一的线上，简化了分布式温度检测的应用，实现多点测温。
（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
（3）DS18B20在电路中的连接，见图:DS18B20测温电路4.显示部分显示采用 3 位共阳LED 动态显示方式,显示内容有温度值的十位、个位及小数点后一位。
用P2 口作为段控码输出，并用74ls164 作驱动。
P0.0—P0.2作为位控码输出，用PNP型三极管做驱动。
如下图所示：显示部分5.键盘输入电路键盘设定：用于温度设定。
共三个按键。
KEY1（P1.1）: 状态切换；温度设置确认；温度重新设置。
KEY2（P1.2）: 设置温度“+”。
KEY3（P1.3）: 设置温度“-”。
如图所示：键盘输入电路6.输出控制采用光电藕合器，控制信号与输出信号可以很好的隔离，增强了系统的安全性和抗干扰能力。
输出控制电路，MOC3021内部带有过零控制电路,MOC3021输出端额定电压为400V。
加热电路中采用MOC3021的目的有两个:其一是实现强电与弱电的隔离;其二是实现双向可控硅的过零触发,从而使流过双向可控硅的电流波形为正弦波,减少谐波。
电路连接如图所示，其在电路中的工作原理是单片机根据传感器和设定开关输入的控制指令，控制电器的电源通断。
SW1为双向开关,其最大通态电流为1A。
当电源控制电路的输出管脚P1.6送出的开关控制指令为高电平，MOC3021截止，Q2截止，电器被关闭；当电源控制电路的输出管脚P1.6送出的开关控制指令为低电平，MOC3041导通，Q2导通，电器被打开。
通过MOC3021内部的过零触发电路，保证Q2在电压过零时导通和截止，对供电系统干扰极小。
R6和C6是Q2的保护电路。
如下图：光耦控制输出电路7.温度越线报警电路报警电路如图所示，该电路采用一个小功率三极管Q2驱动蜂鸣器,当单片机接收到超额温度信号或危险信号时,输出脚P1.7输出高点平,Q2导通，致使蜂鸣器得电工作，发出报警声。
同时，电路中的发光二极管指示出电路的工作状态。
报警电路二.系统的软件设计1.温度传感器模块软件设计对DS18B20操作时，首先要将它复位。
复位时，DQ线被拉为低电平，时间为480～960us；接着将数据线拉为高电平，时间为15～60us；最后DS18B20发出60～240us的低电平作为应答信号，这时主机才能进行读写操作。
进行写操作时，将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。
从DQ线的下降沿起计时，在15us到60us这段时间内对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1；若为低电平，则写0，完成了一个写周期。
在开始另一个写周期前，必须有1us以上的高电平恢复期。
每个写周期必须要进行写操作时，将数据线从高电平拉至低电平，产生写起始信号。
从DQ线的下降沿起计时，在15us到60us这段时间内对数据线进行检测，如数据线为高电平则写1；若为低电平，则写0，完成了一个写周期。
温度转换读取温度数值程序流程如下图所示。
温度转换读取温度数值程序流程2.键盘管理模块键盘管理子程序流程如图所示：当通电或复位以后，系统进入键盘管理状态，单片机只接收设定温度和启动。
当检测到有键闭合时先去除抖动，这里采用软件延时的方法，延时一段时间后，再确定是否有键闭合，然后将设定好的值送入预置温度数据区，并调用温度合法检测报警程序，当设定温度超过最大值如100℃时就会报警，最后当启动键闭合时启动加热。
键盘设定：用于温度设定。
共三个按键。
KEY1（P1.1）: 状态切换；温度设置确认；温度重新设置。
KEY2（P1.2）: 设置温度“+”。
KEY3（P1.3）: 设置温度“-”。
系统上电后，数码管全部显示为零，根据按 KEY1 次数,决定显示的状态，根据相应的状态，利用KEY2、KEY3进行加减，当温度设定好之后，再按KEY1确定，系统开始测温，启加热器。
3.显示模块显示子程序的功能是将缓冲区的二进制数据先转换成3个BCD码，再将其分别存入百位、十位、个位3个显示缓冲区，送往串行口，利用单片机的P0口进行扫描，让数据动态的显示出来，可显示设置温度和测量温度。
4.控制模块温度控制子程序流程如图所示，将当前温度与设定好的温度比较，若当前温度小于设定温度时，开启电热器；若当前温度大于设定温度时，关闭电热器；若二者相等时，电热器保持这一状态。
5.温度报警模块报警子程序流程如图所示。
根据设计要求，当检测到当前温度值高于设定温度值1℃时报警，报警的同时关闭电热器。
为了防止误报，设置了报警允许标志，只有在允许报警的情况下，温度值高于设定温度值时才报警。
三.PID 控制算法1.PID 的数学模型PID 控制是一种比较成熟的控制理论,它通过比例、积分、微分三部分的合理组合可以用比较简单的方法获得令人满意的控制效果。
PID 的数学模型如图表示：PID 数学模型给定值R(t)与实际值Y(t)构成控制误差:E （t ）=R （t ）-Y （t ） 式2-1 PID 控制器根据E(t)将误差的比例(P)、积分(I)、和微分(D)通过线性组合构成控制量，对受控对象进行控制，其控制规律如式2所示:U(t)=K P [e(t)+()1()td iT de t E t dt T dt+⎰] 式2-2 U(t)——控制器输出函数;E(t)——控制器误差函数; K P ——比例系数;T i ——积分时间常数;T d ——微分时间常数。