基于单片机恒温箱控制器设计
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设计
基于单片机的恒温箱温度控制系统设计发布时间：2023-01-11T02:05:08.962Z 来源：《中国科技信息》2022年第33卷16期作者：刘钒陈伟利[导读] 随着现代化的进程不断加快，科学技术水平显著提升，刘钒陈伟利（吉林建筑大学电气与计算机学院吉林长春 130118）摘要：随着现代化的进程不断加快，科学技术水平显著提升，恒温箱的发展和应用变的越加广泛起来，尤其是在日常生活和工业生产中，恒温箱的应用更加普遍。
如医学上的菌群培养；农业上的胚胎孵化等。
[1]该设计以STC89C52单片机最小系统为核心，结合按键模块、温度采集模块、电源模块、报警模块、显示模块以及2路继电器模块，组成了一个完整的温度控制系统。
通过仿真测试，证明了该系统运行稳定可靠，具有一定的实用价值。
关键词：恒温箱；STC89C52单片机；温度控制；继电器引言温度是工农业生产中一个重要的被控参数，温度的变化将直接影响许多物理变化和化学变化的过程，进而引起生产安全、产品质量或产量等一系列问题。
[2]因此在一些场所对温度进行适当的调控具有重要的意义。
传统的恒温箱温度控制系统精度低，温度波动大，能耗损耗大，难以满足现代化系统的要求。
本系统采用STC89C52单片机为核心，大大增加了系统运行的稳定性、安全性。
使得温度控制的精确度更加准确，极大提高了温度控制系统的技术指标。
1.系统总体设计方案该设计以STC89C52单片机最小系统为核心，搭配了DS18B20温度传感器模块、LCD1602显示模块等配套模块。
该设计总体结构如图1所示。
单片机读取按键状态，通过人为手动按键部分设置我们需要的温度区间后，此时单片机会对它进行内部处理后，处理完成后，将温度区间显示在LCD1602的显示屏上。
DS18B20温度传感器模块负责采集温度，并将采集的数值实时发送给STC89C52单片机。
STC89C52单片机将传感器发送的温度与人为设置的温度范围进行对比，并把采集到的温度数据发送给LCD1602显示模块进行显示。
基于单片机的恒温系统设计报告
ＤＳＰ综合设计报告基于单片机的恒温系统设计报告系别：物理与电子工程学院专业：1011电科姓名：一、课题背景及必要性随着电子技术的发展，现在的温度控制系统功能越来越强，可靠性和准确性的要求也越来越高。
以前温度控制系统大部分都是基于数字电路组成的，其功能较为单一，使用起来也不够方便，制作过程复杂，而且准确性与可靠性不高，成品面积大，安装、维护困难。
由于近年来单片机发展迅速，逐渐出现用单片机制作的温度显示及控制系统，制作过程简单，而且安装、维护简单。
目前，温度控制器产品从模拟、集成温度控制器发展到智能数码温度控制器。
智能温控器（数字温控器）是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结合，特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种控制器，并且它是在硬件的基础上通过软件来实现控制功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平，现阶段正朝着高精度高质量的方向发展。
在这样的背景下，设计出一种用普遍用于工业和生活中的新型高精度恒温系统，且数字恒温系统能快速准确的显示读数，而且能够准确的控制温度，携带方便和不会造成环境污染等特点。
它在稳定性方面比传统的温度计有着显著的优势，精度要求也能和传统的温度计相媲美。
二、方案设计与论证总体方案设计本次设计采用STC89C52单片机为核心，通过一片STC89C52单片机控制外围电路，使得系统实现实时温度测量与显示功能。
根据系统要求，本设计可分为五个模块，分别为温度采集模块、STC89C52单片机控制模块、数码管显示模块、温度上下限报警模块、温度控制模块。
2.1温度检测模块的设计及论证方案一由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，其中还涉及到电阻与温度的对应值的计算，感温电路比较麻烦。
而且在对采集的信号进行放大时容易受温度的影响出现较大的偏差。
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．课程设计内容运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的恒温箱控制器，对恒温箱的温度进行控制。
完成恒温箱温度的检测、控制信号的输出、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，A/D和D/A转换器件可自行确定，利用按键（自行定义）进行温度的设定，同时将当前温度的测量值显示在LED上。
恒温箱控制器要求如下：1）目标稳定温度范围为100摄氏度――50摄氏度。
2）控制精度为±1度。
3）温度传感器输入量程：30摄氏度――120摄氏度，电流4――20mA。
加热器为交流220V，1000W电炉。
二．课程设计应完成的工作1）硬件部分包括微处理器（MCU）、D/A转换、输出通道单元、键盘、显示等；2）软件部分包括键盘扫描、D / A转换、输出控制、显示等； 3）用PROTEUS软件仿真实现；4）画出系统的硬件电路结构图和软件程序框图；5）撰写设计说明书一份(不少于2000字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法，重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。
说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路结构图和软件程序框图等材料。
注：设计说明书题目字体用小三，黑体，正文字体用五号字，宋体，小标题用四号及小四，宋体，并用A4纸打印。
三．课程设计进程安排序号课程设计各阶段名称 1 总体设计，硬件设计 2日期、周次 2021年12月24日~25日，17周绘制软件程序流程图，编写软件 2021年12月26日~28日，17周 13 4 5 软、硬件仿真调试软、硬件仿真调试撰写设计说明书 2021年12月27日，18周 2021年1月2日~3日，18周 2021年1月4日，18周四、．设计资料及参考文献1．王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，19992．《现代测控技术与系统》韩九强清华大学出版社 2021.9 3．《智能仪器》程德福，林君主编机械工业出版社 2021年2月 4．《测控仪器设计》浦昭邦，王宝光主编机械工业出版社 2001 5．Keil C51帮助文档五．成绩评定综合以下因素：(1) 说明书及设计图纸的质量(占60%)。
基于单片机的恒温恒湿控制系统设计文
基于单片机的恒温恒湿控制系统设计文
简介
本文将介绍基于单片机的恒温恒湿控制系统的设计及实现。
该系统实现了对温度和湿度的自动控制以保持恒定的最适条件，使室内环境更加宜人舒适。
设计方案
本系统使用SHT11数字温湿度传感器来检测室内环境并输出模拟信号，单片机采用STC12C5A60S2作为主控芯片，通过与传感器的通讯采集数据并进行控制输出。
控制器使用LED灯显示当前状态，并通过蜂鸣器发出警报，以便及时处理异常情况。
该系统采用PID控制理论进行控制算法，通过调整比例、积分和微分系数来控制输出信号，实现精确控制。
同时，为提高系统的可靠性和耐久性，采用了过温、过湿、短路保护等措施，防止系统出现故障。
实现效果
通过实际测试，本系统实现了对室内温度和湿度的稳定控制，控制精度高达±0.5℃，±3%RH。
同时，系统调节时间短，响应快，使用便捷灵活。
结论
本文基于单片机设计实现了一款恒温恒湿控制系统，可应用于各类室内环境的控制，具有简单、精准、可靠等特点。
随着科技的不断发展，本系统仍有进一步优化和改进的空间。
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]。
基于单片机的智能恒温箱设计
钟周期为1/12μs。
2.3 复位电路设计
•单片机的第9脚RST为硬件 复位电路，只要在该端加上 持续4个机器周期的高电平 即可实现复位，复位后单片 机的各个状态都恢复到初始 化状态，其电路图如右图所 示。 •手动复位时，按一下图中 的按钮即可，当按键按下的 时候，单片机的9脚RST管脚 处于高电平，此时单片机处 于复位状态。
• 温度采集和计算：单片机通过与温度传感器进行 通信，获取实时温度信息，并将所获取的温度信 息数据转化为摄氏温度的形式存储起来。
• 温度比较和温度调节：将存储的实时摄氏温度与 设定的预期温度经行比较。
• 实时温度显示：将实时温度显示在LED数码管上。
• 设定温度显示：按下“温度显示切换”按键，然后 LED显示器就会显示设定预期的温度，显示时间为 数秒。
2.4 七段LED数码管的原理
LED数码管显示器由8 个发光二极管中的7个 长条发光二极管按a、 b、c、d、e、f、g顺 序组成“8”字形，另一 个点形的发光二极管 放在右下方，用来显 示小数点。
2.5 显示电路设计
图中RP1为电阻盒，相 当于8个独立的电阻的 一端接在一起并接电 源，另外一端分别接 出引线，在显示电路 中作为上拉电阻。图 中有2个七段LED数码 管，它们的公共端1、 2分别接到单片机的 P2.0、P2.1口，单片机 的这2个I/O口输出位选 信号用于动态扫描。
2.8 温度采集电路
DS18B20内部的低温度系 数振荡器是一个振荡频 率随温度变化很小的振 荡器，为计数器1提供一 个频率稳定的计数脉冲。 高温度系数振荡器是一 个振荡频率对温度很敏 感的振荡器，为计数器2 提供一个频率随温度变 化的计数脉冲。
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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。