单片机恒温箱温度控制系统的设计说明
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。
单片机温控系统设计说明及程序
单片机应用系统的软件设计通常单片机应用系统的系统软件由主程序，定时中断服务程序和若干个子程序构成。
根据系统幹操作的性质，指定哪些操作由中断服务程序完成，哪些操作由主程序完成。
通常主•程序完成显示及键盘处理.实现人机对话功能。
其现场参数采样、控制输出等则由定时中断完成。
下面以微电脑温度控制器为例.介绍爪片机应用系统的软件设计流程。
一.温度控制器技术要求：1、控温范圉：0°c-125°c2、控温精度：±l°c3、控温工艺曲线：工艺分4步第1步:全速升温第2步:速率升温第3步:保温第4步:全速降温二、软件设计的有关参数1、犍盘及显示安排：命令键：输入(OAH). 1：作(OBH).确认(OCH)继续(ODH)、显示(OEH)、退出(OFH)数字键：0-9个显示管：8个显示符：开机符：P Good输入符：I n匸作符：BE输入显示：步号(2)、时间(3)、温度(3)设定值工作显示:步号(2X时间(3)、温度(3)显标0：实测值1： P L (2人时间(3)x温度(3)设定值2.采样周期：考世到现场溫度变化缓慢，确定采用T0定时，定时时间100ms,温度采样周期为1秒，控温输出周期为8秒.3、P1 口的安排：P1. 0: 7279-CS P1.4: 加热冷却P1.1: 7279-CLK P1. 5:P1.2: 7279-DATA P1. 6: 升温灯P1.3: 报警灯P1. 7：保溫灯P3.2: 降温灯P3.3 结束灯4、I/O端口地址安排:6264RAM： 0000H 1FFFHADC0804: 2000H5、内存单元安排:标总:位：00H 键标志09H 显标土01H 输入标志0AH 结束标忐02H 工作标志0BH 退出标志03H 数入标志0CH04H 修改标志0DH 升温标志05H 报警标志0EH 降温标总06H 半秒标志0FH 保温标总07H 1秒标总OSH 8秒标志显缓区：40H——47H显示抬针：22H计时单元: 24H( 100ms) 25H(0 .5s) 26H(ls)AU单元: 35H实时时钟：31H (秒) 32H（分）工艺参数：50H—5FH工艺步号：23H采样值：60H-65H实测值：38H-3AH误差值：3BH_3FH (ei< ,ei-i , ei )控制输出：36H （加热）37H (冷却)堆栈区：68H-7FH三、微电脑温度控制器软件框图1、开机引导程序2、工艺输入程序4、中断服务程序〔入口：OOOBH J保护现场（A、B、DPH、DPL、PSW等）、诜另一工作寄存盂矜車-新胥应时初值四、微电脑温度控制器软件清取1、开机引导程序：MOV @R0, AINC RODJNZ R7, M-0ACALL MOV-O （开机符一显缓区）ACALL INT-7279MOV R7, #18H （清工作单元）MOV RO,#20HM-0： CLR AB.MAIN.2:MAIN-2: ACALL DIRACALL KEYCJNE A, »FFH» M-lSJMP MAIN-2M-l: CJNE A,SOAH, M"2M-2: JNC M-3A. MAIN-1:ORG 0000HLJMP MAIN-1MAIN-1： MOV SP, 567HAJMP MAIN-2ORG OOOBHLJMP IT-0SJMP MAIN.2M-4： CJNE A, SOBH, M"5ACALL MKEY-2 匸作SJMP MAIN-2M-5： CJNE A,MCH,M-6ACALL MKEY-3 确认M-6: CJNE A, «OFH, M-7AJMP 0000H 退出M-7: SJMP MAIN-2 MOV Pl, 3FDHACALL SKEY 数键SJN1P MAIN-2M-3: CJNE A, BOAH, M-lACALL MKEY-1 输入a.SKEY:（数键处理）SKEY： JNB 03比S・2MOV RO, 22HMOV @RO,AINC 22HMOV A, 22Hb.MKEY-l（输入键处理）MKEY-1： SETB 01HSETB 03HMOV 22H, #46Hc.MKEY-2C工作键处理）MKEY-1： SETB 02HSETB 03HMOV 22H, #46Hd.MKEY-3（确认键处理〉MKEY-3： JNB 01H, MK-0LJMP SR-0MK-O: JNB 02H,MK-l2、工艺输入程序：A> SR-O：SR-O： MOV 23H, SO1HMOV A, 23HMOV RO, #41HACALL Z2-10-0MOV A, 52HMOV RO, #44HB. SR-1：SR-1： ACALL DIRACALL KEYCJNE A, BFFH, S-lSJMP SR-1S-l： CJNE A,#OAH,S・2S-2： JNC S-3ACALL SKEY-1 数键SJMP SR-1S-3： CJNE A,#0CH,S-4a.SKEY-1：（数键处理）SKEY-1: JNB O3H,S-2MOV RO,22HMOV @RO,AINC 22HMOV A,22Hb.SKEY・2（确认键处理）CJNE 扎#48H, S-lS-l： JC S-2MOV 22H, «46HS-2： RETMOV DPTR,«TAB-1ACALL MOV-1RETMOV DPTR,岸TAB-2ACALL MOV-1RETLJMP GZ-0MK-1: RETACALL Z2-10-1MOV A, 53HMOV R0,#47HACALL Z2-10-1MOV 22H, #42HAJMP SR-1ACALL SKEY-2 确认SJMP SR-1S-4： CJNE A, SODH, S"5ACALL SKEY-3 继续SJMP SR-1S-5： CJNE A, #0FH, SR-1ACALL SKEY-1 退出SJMP SR-1CJNE A,S48H, S-lS-l： JC S-2MOV 22H, 842HS-2： RETSKEY-2: MOV A, 23HADD A, 23HADD A,H50HMOV Rl, AMOV RO, S-12HACALL Z10-2MOV @R1,Ac,SKEY-3C继续键处理）SKEY-3:INC 23HMOV A, 23HMOV RO,#1OHACALL Z2-10-0MOV A, 23HADD A, 23HADD A, H50HMOV Rl, Ad.SKEY・4（退出键处理）SKEY-4： INC 23HMOV A, 23HADD A, 23HADD A, 550HMOV Rl, A3、工作主程序：GZ-O： LCALL MOV-3C取匸艺）MOV 23H»#01HLCALL SBLO （设宜升降保标志）LCALL SCZ-O（设宜步工艺初值）MOV TMOD, SO1HMOV THO,»3CHMOV TLO, »BOHSETB TROMOV IE,U82HSETB 06HCLR Pl. 4GZ-1： JNB 06H,G2CLR 06HLCALL DL-0 （灯显示）JB 09H, G1LCALL XS-0 （实测值■显缓区）SJMP G2INC R1MOV RO, #45HACALL Z10-2MOV ®R1,AMOV 22H,#42HRETMOV A, @R1MOV RO, #42HACALL 22-10-1INC R1MOV A, @R1ACALL Z2-10-1MOV 22H, S42HRETMOV @R1, #FFH （建立结來标志）LCALL MOV-2 （保存工艺）AJMP MAIN-1Gl： LCALL XS-1（理论值-显缓区）G2： LCALL DTR （显示）LCALL KEY （键扫）CJNE 扎#FFH, G3SJMP G6G3： CJNE A, #OEH, G4（显示键）CPL 09HSJMP G6G4： CJNE A, #OFH, G5 （退出键）SETB OBHSJMP G6G5： CJNE A, SOCH, G6 （确认键）JNB 0BH,G6SETB OAHG6： LCALL BJ-0 （报警处理）SJMP GZ-1SETB OAHL6： JB OAH. IT-5LCALL SBZ-0 LCALL SCZ-0 转工艺结束处理 设迓升降保标总 设昼步工艺初值IT-4： JB OAH, IT-5退出转结束处理 LCALL KSC-0 控制输出POP DPL POP DPH POP DPB POP DPA RETI工艺结束处理IT-5： POP DPLPOP DPH POP DPB POP DPA POP A4x 中断服务程序IT-O ： PUSH APUSH B PUSH DPH PUSH DPL MOV PSW, 308H MOV THO,工3CH MOV TL,SBOHLCALL SZJ-0 （设时标与时计） JXB OFH, L2 MOV A, 32H CJNE A, 52H, LIIT-1： JNB O7H, IT-3 （控制处理）CLR O7HLCALL AD-0 采样 LCALL LB-0 濾波 LCALL CZ-0 计差值e(i)JXB OSH, IT-1IT-2： MOV 36H,H00H 设全速升降MOV 37H, ffOOH 温输出参数 JNB OEH,L2 MOV 37H,#7FH SJMP IT-4LI ： JC IT-1（转控制处理） SJMP IT-3（转步结束处理）L2： JXB OEH, L4MOV 扎 3AH CJNE A,53H, L3L3： JNC ITTSJMP IT-3L4： JNB ODH, IT-4MOV A, 3AH CJNE A,53H, L5L5： SJMP LICLR OSH MOV A, 52H JZ IT-2LCALL JSC it AULCALL S2C-0 设宜输出参数SJMP IT-1L2： JNB ODH, IT-4MOV36H, «7FH SJMP IT-4IT-3： INC 23H（步结束处理）LCALL MOV-4 步工艺传送MOV A, 52HPOP A MOV A, 3OOH PUSH A MOV A, #1OH PUSH ARETI MOV R5, ttCSHL7： MOV R6, ttCSH ORG 1OOOH L8： MOV R7, 8FOHJSCL： MOV IE,#OOH L9： DJNZ R7, L9 MOV Pl,#FDH DJNZ R6, L8SETB P3. 2 DJNZ R5, L7CLR P3. 3 LJMP OOOOH,子程序A. 7279键盘显示程序：a. 7279初始化：（复位）INT-7279： CLR P1.0 MOV R6, #02HMOV R6, HOCH LI： DJNZ R6, LILO： DJN2 R6, LO SETB Pl. 0MOV A, #A4H RETACALL STFSb・显示程序：DTR: MOV R5, #08H ADD A, HODH MOV RO, S4OH MOVC A, 0A+PCMOV Rl, #97H ACALL STFS Ll: CLR P1.0 MOV R6, SO2H MOV R6, HOCH L1:DJN2 R6, L4L2:DJNZ R6, L2 SETB Pl. 0MOV A, R1 INC ROACALL STFS DEC R1MOV R6, 304H DJNZ R5, LI L3:DJNZ R6,L3 RETMOV A, @ROTAB DB TEH, 30H, 6DH, 79H, 33H. 5BH, 5FH, 70H, 7FHDB 7BH, 77H, 1FH, 4EH, 3DH, 4FH, 47H, OOH, 67H 键扫程序：KEY: ACALL KEY1CJNE 扎HOFFH, LICLR OOHRETLI： JB OOH, L5SETB OOHMOV B, AMOV R2, 3OOHMOV R7, HOFHL2： MOV A, R2ADD A, ffOAHMOVC A, @A+PCCJNE A, B, L3SJMP L4L3： INC R2DJNZ R7,L2L4： MOV A, R2RETL5： MOV A, #FFHRETTAB DB XXH, XXH,d.读键值子程序:所读的键值保存在A 中KEY1: CLR P1.0MOV R6, 3OCH LI ： DJNZ R6,L1MOV A»#15H ACALL STFSe ・发送一字节子程序：（发送数存于A 中）STFS ： MOV R7, S08H 设:P1.0 CS LI ： RLCA Pl. 1CLKMOVPl. 2, CPl. 2 DATASETBPl. 1Pl. 3 KEYMOV R6, 802HL2: DJNZ R6, L2CLR Pl. 1MOV R6, #02H L3： DJNZ R6,L3DJNZ R7,L1 RETf.接收一字节子程序：（接收字符存于A 中）STJS: MOV R7,COSH RLC A Ll:SETB Pl. 1 CLR Pl. 1SETB Pl.2MOV R6, #01HMOV R6,SO2HL3: DJNZ R6,L3 L2： DJNZ R6, L2DJNZ R7,L1MOV C, Pl. 2RET通用子程序氐APR 与・R-A ：A-@R ： MOV R4,A8R-A ： MOV A, @R0SAWP A SAWP A ANL A, BOFH INC RO MOV @R0, A ORL A, @R0 INC RORETMOV A, R4ANL A, BOFHMOV @R0, ARETb. 2-10与10-2子程序：Z2-10-0： MOV R7, 502HZ10-2： MOV R7, t?02HMOV R6, 306H L2： DJNZ R6,L2 ACALL STJS SETB Pl. 0 RETSJMP Z1MOV A, @R0Z2-10-1： MOV R7. S03HZl ： MOV B, 30AHDIV A, B XCH A, B MOV @R0・ A XCH A, B DEC RO DJNZ R7, Zl RETc. 16位取补子程序：（R2R3取补）NEG-O ： CLR CCLR A SUBB A, R3 CLR A SUBB A, R2 MOV R2, A RETd. 8位乘法子程序：（R4*R3〜R2R3）MVL-O ： MOV A,R ・1（8位无符号乘）MOV B,R3 MVL AB MOV R3, A MOV R2, B RETMVL-1： MOV A, R4 （帯符号 R1*R3 - R2R3）MOV R5, A JNB ACC. 7, LI CPL A INC A LI ： ACALL MUL-0MOV A, R5 JNB ACC. 7,L2 ACALL NEG-0 L2： RETe ・8位除法子程序：（R2R34-R4f R3，余数R2）DIV-O ： MOV R7, »08H（无符号除）MOV 扎 R2 LO ： CLR CRLC A MOV A, R3MOV R2,AZ2： MOV B, COAHMUL AB INC RO ADD A, @RO DJNZ D7, Z2 RETRLC A CLR C MOV R3, A SUBB A, RlJC LI MOV R2, A INC R3 LI ： DJNZ R7,L0RETDIV-1: MOV A, R2 （带符号 R2R3 4- R4-R3，余数 R2）MOV R5, A JNB ACC. 7, LIC 、传送子程序a. 传送显示符子程序:MOV-O: MOV DPTR, RTAB.ODJNZ R7,MK_OMOV-1: MOV R7, 308HRETMOV RO, #4OHORGO7EOH MK_O: MOVX A, ©DPTRTAB_ODBP GOOdMOV 8R0,ATAB 」 DB IN _ _INC DPTRTAB.2 DB BE _ _INC ROTAB_3DBPL _ _ACALL NEG-0 LI ： ACALL DIV-0MOV A, R5 JNB ACC. 7,L2 MOV A, R3 CPL A INC A MOV R3, A L2： RETb •传送工艺子程序：MOV-2： MOV R7, COEH （存工艺）MOV RO,»52H MOV DPTR.#0100H LI ： MOV A, 8R0 MOVX 6DPTR, A INC RO INC DPTR DJNZ R7,L1 RETMOV-3： MOV R7,#OEH （取工艺）MOV RO,S52HMOV DPTR,#0100HL2： MOVX A,@DPTR INC RO INC DPTR DJNZ R7,L2 MOV 51H, 3OOHRETMOV-4： MOV R7, SOEH（步工艺传送）MOV RO, »52H MOV Rl, »50H LI ： MOV A,@R0MOVX @R1,A INC ROINC R1DJNZ R7,L1D.温度采样滤波子程序a.釆样子程序：AD-0: MOV DPTR, 2000HMOV R6, »06HMOV RO, »60H LO：MOVX «DPTR, AMOV R7, «1EH LI： DJN2 R7,L1MOVX A, 8DPTRMOV @R0, AINC RODJNZ R6,L0RETb・滤波子程序:LB-O： CALL FMAX INC ROCALL FMIN MOV @R0, ACALL AVE 12：D JNZ R7, LIRET RETFMAX： MOV R7, B05H AVE：M OV R7, #04HMOV RO, #60H MOV RO, »60LI： MOV A, @ROH MOV R3, »00INC RO MOV R・l, 800CLR C LI：M OV A, @R0SUBB A, @R0 ADD A, R4JC 12 MOV R4, AMOV A, @R0 MOV A, R3DEC RO ADDC A, 200XCH A, @R0 MOV R3, AINC RO INC ROMOV @R0, A DJNZ R7, LI12： DJN2 R7, LI MOV R7, «03HRET L2：；CLR CFMIN：MOV R7, «04H MOV A, R3MOV RO, S60H RRC ALI： MOV A, @R0 MOV R3. AINC RO MOV A, R4CLR C RRC ASUBB A, @RO MOV R4, AJNC 12 DJN2 R7, L2MOV A, ORO MOV 67H, R4DEC RO RETXCH A, @R0E、计算输出参数子程序a.计算公式：采用数字PID増址式控制算法汁算输出参数A U.AU=A*e(i)-B*e(i-1)+C*e(i-2)设：A=18, B=3, C=1b.计算程序：MOV R4, 3FH ACALL ADD-0（限值）MOV R3, S12H ACALL XZ-0ACALL MVL-1 RETMOV 28H, R2MOV 29H, R3MOV R4, 3DHMOV R3, SO3HACALL MVL-1ACALL SUB-0MOV R4, 3BHMOV R3, SO1HACALL MVL-1c.16位加减子程序:SUB-O： CLR C (28H, 29H-R2, R3 - • 28H,29H)MOV A, 29HSUBB A, R3MOV 29H, AMOV A, 28HSUBB A, R2MOV 28H,ARETADD-O： MOV A, 29HADD A, R3MOV 29H,AMOV A, 28HADD A, R2MOV 28H,ARET(28H, 29H+R2, R3 - -28H, 29H)d.限值子程序:XZ-O： MOV A, 28H < 限值为60H-A0H) RETJB ACC. 7, L4 L4： CJNE A, #FFH, L6JNZ L2 MOV A, 29HMOV A,29H CJNE A, #AOH, L5CJNE A, #60H, LI L5： JNC L7LI： JC L3 L6：MOV A,«A0HL2： MOV A, #60H L7： MOV 35H, AL3： MOV 35H,A RETF、控制输出子程序a.设昼输出参数：S2C-0： MOV A,35HJB ACC. 7, LIMOV 36H,AMOV 37H,^OOHRET LI： CPL AINC AMOV 37H,AMOV 36H 200HRETb.控制输出:KSC-O：MOV A»36HJZ LIDEC 36HCLR Pl. 4SETB Pl. 5RETLI： SETB Pl. 4G、计算差值子程序a.计算差值：cz-o： ACALL MOV-5 （传送差值）MOV A, 53HCJNE A, 51H,L1MOV A, 3AH （保温）CLR CSUBB A,53HACALL XZ-1 （限值为1OH-FOH）MOV 3FH»Ab.传送差值：MOV-5：MOV R7, »01HMOV RO,#3CHLI： MOV A,@R0DEC ROMOV 8R0,Ac・计算升降温T理：丁理=T初+【（T终一T初）代实】+C总JTL-O： MOV A, 53HCLR CSUBB A, 51HMOV R1, AMOV R3, 32HINC R3ACALL MUL-1MOV A, 37HJZ L2DEC 37HCLR Pl. 5RETL2： SETB Pl. 5RETRETLI： ACALL JTL-0 （计算T 理）MOV A» 3AH （升降温）CLR CSUBB A, R3ACALL XZ-1 邙艮值为10H-F0H）MOV 3FH,ARETINC ROINC RODJNZ R7.L1RETMOV R4,52HACALL DIV-1MOV A, 51HADD A, R3MOV R3,ARETd.限值:xz-l： JB ACC. 7, L3CJNE A»俎OH, LI LI： JC L2MOV A, B10HL2： RET L3： CJNE 扎SFOH,L4 L4： JNC L5MOV A, 3FOHL5： RETH.设置工艺参数初值子程序a.设賈升降保标志SB2-0： MOV A,21HANL A, «1FHMOV 21H,AMOV A, 53HCLR CSUBB A, 51HJN2 LIb.设置步工艺初值SCZ-O： MOV 31H,#00HMOV 32H, 500HSETB Pl. 4SETB Pl. 5SETB O7HSETB OSHMOV 25H, BOOHMOV 26H, nOOHK设置时间标志与步时钟计时子程序SZJ-O： INC 24HMOV A, 24HCJNE A,SO5H» LILI： JC L6MOV 24H, #00HSETB 06HINC 25HMOV A, 25HCJNE A, SO2H, L2L2： JC L6MOV 25H, »00HSETB 07HINC 31HSETB OFHRETLI : JC L2SETB ODHRETL2 : SETB OEHRETJNB OFH» LI（保温）RETLI： JNB 0EH,L2 （降温）CLR Pl. 5RETL2： JNB 0DH,L3 （升温）CLR Pl. 4L3： RETMOV A, 31HCJNE A, #3CH, L3L3： JC L4MOV 31H,3OOHINC 32HL4： INC 26HMOV A, 26HCJNE A, SO8H» L5L5： JC L6SETB 08HMOV 26H, #OOHL6： RET显示处理子程序a.显示实测值：xs-o： MOV A,23HMOV RO, #41HLCALL Z2-10-0MOV A,32HMOV RO,#44HLCALL Z2-10-1MOV A, 3AHADD A, 39HRRC AMOV RO, U47HLCALL Z2-10-1RETb.显示理论值：XS-1： MOV 4OH,ttllHMOV 41H,#12HMOV A»52HMOV RO,S44HLCALL Z2-10-1MOV A, 53HMOV RO, S47HLCALL Z2-10-1RETC・灯显示DL-O： SETB Pl. 3SETB Pl. 6SETB Pl. 7SETB P3. 2SETB P3. 3JNB OFH, LICLR Pl. 7SJMP L3K＞报警处理子程序BJ-O： JNB OFH,L3MOV A» 3FH （差值）JNB ACC. 7, LICPL AINC ALI： CJNE A,P06H, L2L2： JC L4SETB 05HL3： RETL4： CLR O5HRETLI： JNB OEH, L2CLR P3. 2SJMP L3L2： JNB ODH, L3CLR Pl. 6L3：JNB O5H» L4CLR Pl. 3L4： RET1/1。
单片机恒温箱温度控制系统的设计说明
课程设计课题：单片机培养箱温控系统设计本课程设计要求：温度控制系统基于单片机，实现对温度的实时监控，实现控制的智能化。
设计了培养箱温度控制系统，配备温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数字传输，采用PID控制技术，可保持温度在要求的恒定范围内，配备键盘输入设定温度；配备数码管L ED显示温度。
技术参数及设计任务：1、使用单片机AT89C2051控制温度，使培养箱保持最高温度110 ℃ 。
2、培养箱温度可预设，干燥过程恒温控制，控温误差小于± 2℃.3、预设时显示设定温度，恒温时显示实时温度。
采用PID控制算法，显示精确到0.1℃ 。
4、当温度超过预设温度±5℃时，会发出声音报警。
和冷却过程没有线性要求。
6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数传7 、人机对话部分由键盘、显示器、报警三部分组成，实现温度显示和报警。
本课程设计系统概述一、系统原理选用AT89C2051单片机作为中央处理器，通过温度传感器DS18B20采集培养箱的温度，并将采集的信号传送给单片机。
驱动培养箱的加热或冷却。
2、系统整体结构总体设计应综合考虑系统的总体目标，进行初步的硬件选型，然后确定系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。
经过反复推敲，总体方案确定以爱特梅尔公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统核心，选用低功耗、低成本的存储器、数显等元器件。
总体规划如下：图1 系统总体框图2、硬件单元设计一、单片机最小系统电路Atmel公司的AT2051作为89C单片机，完全可以满足本系统所需的采集、控制和数据处理的需要。
单片机的选择在整个系统设计中非常重要。
该单片机具有与MCS-51系列单片机兼容性高、功耗低、可在接近零频率下工作等诸多优点。
广泛应用于各种计算机系统、工业控制、消费类产品中。
AT 89C2051 是 AT89 系列微控制器中的精简产品。
单片机温度控制系统设计及实现
单片机温度控制系统设计及实现温度控制是很多自动化系统中的重要部分，可以应用于许多场景，如家用空调系统、工业加热系统等。
本文将介绍如何利用单片机设计和实现一个简单的温度控制系统。
一、系统设计1. 硬件设计首先,我们需要选择合适的硬件来搭建我们的温度控制系统。
一个基本的温度控制系统由以下几个组件组成：- 传感器：用于检测环境的温度。
常见的温度传感器有热敏电阻和温度传感器。
- 控制器：我们选择的是单片机，可以根据传感器的读数进行逻辑判断，并控制输出的信号。
- 执行器：用于根据控制器的指令执行具体的动作，例如开启或关闭空调。
2. 软件设计温度控制系统的软件部分主要包括，传感器读取、温度控制逻辑和执行器控制。
我们可以使用C语言来编写单片机的软件。
- 传感器读取：通过串口或者模拟输入端口来读取传感器的数据，可以利用类似的库函数或者自己编写读取传感器数据的函数。
- 温度控制逻辑：根据读取到的温度值，判断当前环境是否需要进行温度调节，并生成相应的控制信号。
- 执行器控制：将控制信号发送到执行器上，实现对温度的调节。
二、系统实施1. 硬件连接首先，将传感器连接到单片机的输入端口，这样单片机就可以读取传感器的数据。
然后，将执行器连接到单片机的输出端口，单片机可以通过控制输出端口的电平来控制执行器的开关。
2. 软件实现编写单片机的软件程序，根据前面设计的软件逻辑，实现温度的读取和控制。
首先，读取传感器的数据，可以定义一个函数来读取传感器的数据并返回温度值。
其次，根据读取到的温度值，编写逻辑判断代码，判断当前环境是否需要进行温度调节。
如果需要进行温度调节，可以根据温度的高低来控制执行器的开关。
最后，循环执行上述代码，实现实时的温度检测和控制。
三、系统测试和优化完成软硬件的实施之后，需要对温度控制系统进行测试和优化。
1. 测试通过模拟不同的温度情况，并观察控制器的输出是否能够正确地控制执行器的开关。
可以使用温度模拟器或者改变环境温度来进行测试。
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]。
单片机课设报告—温度控制系统,恒温箱。我自己的作品,含有全部程序 全面详细
2011年电气工程及其自动化专业《计算机原理及应用》课程设计任务书班级：学号：姓名：题目3 简易温度控制系统设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。
控制对象为自定。
图一恒温箱控制系统（一）设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度和设定温度。
（3）显示加热器工作时间。
（4）显示加热器的工作状态：加热、恒温保持。
（5）温度控制的静态误差≤2℃。
（6）当温度越过上限时（自己设定），声光报警（二）扩充功能：（1）控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。
（2）显示调节时间和超调量目录摘要 (1)第一章硬件设计 (2)1.1控制电路和显示电路方案与选择 (2)1.2测温电路方案选择 (2)1.3调温电路方案选择 (3)1.4硬件电路设计 (3)1.4.1 温控系统硬件接线原理图 (3)1.4.2 单片机设计 (3)1.4.3 温度传感电路设计 (4)1.4.4 温控电路的设计 (5)第二章软件设计 (6)2. 1 主程序设计 (6)2.2 DS18B20初始化程序设计 (7)2.3 DS18B20读写子程序设计 (7)2.3.1 DS18B20写入子程序框图 (8)2.3.2 DS18B20读取子程序框图 (9)2.4 键盘扫描子程序设计 (10)2.5 温度调节子程序设计 (11)第三章实物调试 (13)第四章功能总结 (16)附录 (20)附件一：电路原理图 (20)附件二：程序 (21)摘要本系统采用MCS-52单片机为核心，结合综合实训板与温控接口板，设计了一个简易数字温控系统，具有对环境温度进行实时测量及显示、可自动调整温度范围、温度在超限的情况下进行调整并报警、显示调节时间、温度差值等功能，其功能完善，目的是保证环境保持在限定的温度中。
温控系统用六位LED数码管显示测量的实时温度，可以设定最高限报警温度值和最低报警温度值。
基于单片机的恒温控制系统的设计与实现
基于单片机的恒温控制系统的设计与
实现
以下是基于单片机的恒温控制系统的设计与实现的相关介绍：
恒温控制系统是一种能够将温度维持在设定范围内的系统，广泛应用于工业、农业、医疗等领域。
本设计以单片机为核心，通过温度传感器实时监测环境温度，并使用PID 算法对加热器或冷却器进行控制，以实现恒温控制的目的。
系统主要由以下几个部分组成：
1. 温度传感器：用于实时测量环境温度，一般选用热电偶或热电阻等传感器。
2. 单片机：作为系统的控制核心，负责处理温度传感器的数据，计算控制量，并输出控制信号。
3. 执行机构：根据单片机输出的控制信号，对加热器或冷却器进行相应的操作，以实现温度的调节。
4. 显示模块：用于显示当前温度和设定温度等信息，可选用 LED 数码管或液晶屏等。
5. 按键模块：用于设置恒温控制系统的参数，如设定温度、PID 参数等。
在软件设计方面，系统采用 PID 算法对温度进行控制。
PID 控制器通过对误差信号进行比例、积分和微分运算，生成控制信号，从而实现对温度的精确控制。
在实际应用中，需要根据具体需求选择合适的硬件元件，并进行相应的软件编程和调试。
通过合理的设计和实现，可以构建一个性能稳定、控制精度高的恒温控制系统。
希望以上内容对你有所帮助。
如果你有更多需求，请提供详细信息，以便我更好地为你解答。
单片机恒温箱温度控制系统的结构设计.docx
单片机恒温箱温度控制系统的结构设计一、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，通过温度传感器 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。
总体方案经过反复推敲，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：恒输入部温度传感器温箱AT89C显示部2051驱动控制加热上位 PC制冷图 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, 完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。
单片机的选择在整个系统设计中至关重要，该单片机与 MCS-51系列单片机高度兼容、低功耗、可以在接近零频率下工作等诸多优点，而广泛应用于各类计算机系统、工业控制、消费类产品中。
AT89C2051是 AT89系列单片机中的一种精简产品。
它是将 AT89C51的 P0 口、P2 口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口线省去后，形成的一种仅20 引脚的单片机，相当于早期Intel8031 的最小应用系统。
这对于一些不太复杂的控制场合，仅有一片 AT89C2051就足够了，是真正意义上的“单片机”。
AT89C2051为很多规模不太大的嵌入式控制系统提供了一种极佳的选择方案，使传统的51 系列单片机的体积、功耗大、可选模式少等诸多弱点不复存在。
该型号单片机包括:（1）一个 8 位的微处理器 (CPU)。
（2）片有 2K 字节的程序存储器 (ROM)和 128/256 字节 RAM。
（3） 15 条可编程双向 I/O 口线。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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，可以使温度保持在要求的一个恒定围，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，通过温度传感器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。
总体方案经过反复推敲，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 ,完全可以满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。
单片机的选择在整个系统设计中至关重要，该单片机与MCS-51系列单片机高度兼容、低功耗、可以在接近零频率下工作等诸多优点，而广泛应用于各类计算机系统、工业控制、消费类产品中。
AT89C2051是AT89系列单片机中的一种精简产品。
它是将AT89C51的P0口、P2口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口线省去后，形成的一种仅20引脚的单片机，相当于早期Intel8031的最小应用系统。
这对于一些不太复杂的控制场合，仅有一片AT89C2051就足够了，是真正意义上的“单片机”。
AT89C2051为很多规模不太大的嵌入式控制系统提供了一种极佳的选择方案，使传统的51系列单片机的体积、功耗大、可选模式少等诸多弱点不复存在。
该型号单片机包括: （1）一个8位的微处理器(CPU)。
（2）片有2K 字节的程序存储器(ROM)和128/256字节RAM 。
（3）15条可编程双向I/O 口线。
（4）两个16位定时器/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制。
（5）五个中断源的中断控制系统。
（6）一个全双工UATR(通用异步接收发送器)的串行I/0口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信。
（7）片含模拟比较器。
（8）低功耗的闲置和掉电模式。
12Y112MHz33pF33pF10uFRST+5V+5VR11KR210KRST 1(RXD)P3.02(TXD)P3.13XTAL24XTAL15(INT0)P3.26(INT1)P3.37(T0)P3.48(T1)P3.59GND 10Vcc 20P1.719P1.618P1.517P1.416P1.315P1.214P1.1(AIN1)13P1.0(AIN0)12P3.711*AT89C2051系统已能满足设计要求，而且降低了成本，结构设计也较精巧。
2、温度传感器采用数字温度传感器DS18B20,与传统的热敏电阻相比, 他能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。
可以分别在93.75ms和750ms完成9位和12位的数字量, 并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线( 单线接口) 读写, 温度变换功率来源于数据总线, 总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电, 而无需额外电源。
因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单,可靠性更高，成本更低。
测量温度围为～55℃～+125℃。
C，在一10℃～+85℃。
C围，精度为±0.5℃。
DS1822的精度较差为±2℃。
现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
其引脚分布如图3所示图3 DS18B20引脚图(1) 引脚功能如下:NC(1 、2 、6 、7 、8脚) :空引脚,悬空不使用。
VDD(3脚):可选电源脚,电源电压围3～5.5V。
DQ(4脚):数据输入/输出脚,漏极开路,常态下高电平。
(2) DS18B20测温原理DS18B20的测温原理如图4所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。
高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。
计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。
计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2 计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。
斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
DS18B20在正常使用时的测温分辨率为0.5℃，如果要更高的精度，则在对DS18B20测温原理进行详细分析的基础上，采取直接读取DS18B20部暂存寄存器的方法，将DS18B20的测温分辨率提高到0.1～0.01℃。
图4 测温原理图(3) DS18B20与单片机接口电路P1.3口和DSl8B20的引脚DQ连接,作为单一数据线。
U2即为温度传感芯片DSl8B20,本设计虽然只使用了一片DSl8B20 ,但由于不存在远程温度测量的考虑,所以为了简单起见,采用外部供电的方式,如图2.6所示。
测温电缆采用屏蔽4芯双绞线,其中一对线接地线与信号线,另一对接VCC和地线,屏蔽层在电源源端单点接地。
图5 DS18B20与单片机接口电路3、键盘显示电路LED与控制器的连接有并行和串行方式。
由于串行方式占用较少接口，因此得到广泛应用。
显示电路中选用MAX7219作为LED驱动芯片。
MAX7219是一个高集成化的串行输入/输出的共阴极LED驱动显示器。
每片可驱动8位7段加小数点的共阴极数码管。
片包括BCD译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8×8静态RAM。
外部只需要一个电阻设置所有LED显示器字段电流。
MAX7219和控制器只需要三根导线连接，每位显示数字有一个地址由控制器写入。
允许使用者选择每位是BCD 译码或不译码。
使用者还可以选择停机模式、数字亮度控制、从1～8位选择扫描位数和对所有LED显示器的测试模式。
(1) 引脚功能MAX7219是24引脚芯片，它的引脚排列如图2.7所示。
各引脚功能如下：1) DIN(1脚):串行数据输入端，当CLK为上升沿时数据被载入16位部移位寄存器。
2) CLK（13脚）：串行时钟脉冲输入端，最大工作频率可达10MHz。
3) LOAD（12脚）：片选端，当LOAD为低电平时，芯片接收来自DIN的数据，接收完毕，LOAD回到高电平，接收的数据将被锁定。
4) DIG0～DIG7（2、3、5、6、7、8、10、11脚）：吸收显示器共阴极电流的位驱动线，最大值可达500mA。
图6 MAX7219引脚图5) SEGA～SEGG、SEGDP（14、15、16、17、20、21、22、23脚）：驱动显示器7段及小数点的输出电流，一般为40mA，可编程调整。
6) ISET（18脚）：硬件亮度调节端。
7) DOUT（24脚）：串行数据输出端；V＋，正电源。
8) GND（9脚）：接地。
(2)MAX7219与单片机和LED及键盘的接口电路1） MAX7219的3个输入端DIN、CLK和LOAD与单片机的三个I/O口连接，DIG0～DIG7分别与八个共阴极LED的公共端连接，SEGA～SEGG、SEGDP分别与每个LED七段动和小数点驱动端相连。
电路图如图7所示。
2）键盘功能介绍采用独立式按键设计，如图上图所示。
由于只有四个按键，因此按键接口电路的设计比较简单，单片机P1.4～P1.7端口设定为输入状态，平时通过电阻上拉到Vcc，按键按下时，对应的端口的电平被拉到低电平。
这样就可以通过查询P1的高4位来判断有门有按键按下按键各接一根输入线，一根输入线的按键工作状态不会影响其他输入线上的工作状态。
通过读I/O口，判断各I/O口的电平状态，即可识别出按下的按键。
4个按键定如下：A、P1.4:S1功能键，按此键则开始键盘控制。
B、P1.5:S2加，按此键则温度设定加1度。
C、P1.6:S3减，按此键则温度设定减1度。
D、P1.7:S4发送，按此键将传感器的温度传送到上位机。
图7 MAX7219与单片机和LED及键盘的接口电路4、驱动控制电路(1) 热电制冷介绍热电制冷原理：半导体热电偶由N型半导体和P型半导体组成。
当电流的极性如图8所示时，电子从电源负极出发，经连接片、P型半导体、连接片、N型半导体，最后回到电源正极。
N型材料有多余的电子，有负温差电势。
P型材料电子不足，有温差电势;当电子从P型穿过结点至N型时，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点所消耗的能量。
这一点可用温差降低来证明。
相反，当电子从N型流至P型材料时，结点的温度就会升高。
直接接触的热电偶电路在实际的引用中不可用，所以用图8的连接方式来代替，实验证明，在温差电路中引入铜连接片和导线，不会改变电路的特性。
简单地说当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收能量，成为冷端;由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。
吸收和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定。
图8 半导体制冷原理图(2) 驱动控制电路光耦合双向可控硅驱动器是一种单片机输出与双向可控硅之间较理想的接口器件，它由入和输出两部分组成，输入部分为砷化镓发光二极管，该二极管在5mA～15mA正向电流作用下发出足够强度的红外光，触发输出部分。