基于单片机的恒温箱课程设计介绍.doc

成都理工大学工程技术学院 《恒温箱控制系统》 课程设计报告 系别： 自动化工程系 专业： 自动化 姓名： 杜 亮 学号： 201120307202 2014年6月16日 摘要 温度测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。本文系统所简单介绍使用的单片机的性能和发展情况；同时对做了介绍。本文重点硬件分析设计对各部分的电路一一进行了介绍。绘制了电路原理图，，完成了硬件调试。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，系统软件，最后形成了一套完整的系统。单片机摘要 - 1 - 目录 - 2 - 前言 - 3 - 1 系统设计分析 - 4 - 1.1 设计题目要求 - 4 - 1.2 设计方案选择 - 4 - 2 硬件电路设计 - 5 - 2.1 硬件电路设计 - 5 - 2.1.1 传感器 - 5 - 2.1.2 温度传感器DS18B20 - 6 - 2.1.3 LED数码管显示电路 - 6 - 2.2 硬件总电路图 - 7 - 3 程序设计 - 7 - 3.1 程序设计介绍 - 7 - 3.2 程序编写 - 7 - 4 总结 - 14 - 前言 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]。本系统所设计、研发的数字恒温箱能非常好地解决这些问题。 温度的控制系统是自动控制系统较为复杂的控制，其控制的滞后性是整个系统中最难克服的难题，因为温度的变化是纯滞后环节，而温度的控制也是一个惯性大，应变慢的控制对象[2]。在温度的控制系统中一般用到的是较为先进的控制系统理论和控制算法。本系统中采用了PID算法，其算法应用到了系统软件的设计中，对整个加热过程使用模糊PID控制方案，对于加热过程中所产生的各种干扰和恒温箱的惯性问题都进行了分析[3]。 恒温箱的智能控制系统采用集成温度传感器满足温度测量，温度信号转换成电流，转换电压信号，通过放大电路模/数转换芯片转换成数字信号单片机处理显示于。,各有关运行参数的设定，可通过键盘输入，设定温度、箱温实时值在液晶显示模块上显示，操作方便。 该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有报警和自动控制功能当温度设定值时，设计任务为：用单片机设计一个范围在的。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。 1.1 设计题目要求 根据《计算机控制技术》课程的知识点，设计一个基于单片机的恒温箱控制系统。设计任务书要求设计一个以8088CPU或PC总线为核心，以AI、DI和AO、DO通道为主要接口，外配LED显示、键盘操作以及包括传感变送器及执行器的小型计算机控制系统。在Proteus下仿真进行验证。 1.2 设计方案选择 本设计的目的在于使箱内有一个恒温环境，当温度过高时要使温度能够降低，当温度过低时要使温度能够升高。温度传感器DS18B20是“一线总线”接口，且可以直接读出被测温度，测温范围大，因此选择DS18B20来采集温度。半导体制冷片是用直流电流使其运转的，可以连续的工作，且既有加热和制冷两种功能，使用两个继电器改变半导体的电流方向以实现加热（制冷）工作。显示方面则选用LCD1602,可以显示英文及数字，质量轻，耗电小，而且显示内容多。整个系统选择由STC89C51最小系统控制，STC89C51系列单片机具有强抗干扰、高速、低功耗的功能，且指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。 2 硬件电路设计 2.1 硬件电路设计 图2.1系统总体框图 2.1.1 传感器 温度采集器件使用温度传感器，温度传感器包括热电偶、热敏电阻、RTD和IC温度传感器等几种，本设计中采用DS18B20温度传感器，该温度传感器应用时不需要任何外部器件即可实现测温电路，只通过一条数据线即可实现通信，精度可达到0.0625℃，测量温度可从-55℃~+125℃，且内部设有温度上、下限告警功能。设计如图2.2所示： 图2.2 DS18B20温度传感器 2.1.2 温度传感器DS18B20 温度传感器DS18B20是数字式温度传感器，是一种改进型的只能温度传感器，“一线总线”接口，相对于传统温度传感器精度高、稳定性好、电路简单、控制方便。能直接读出被测温度，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。DS18B20的性能特点：①．可通过数据线供电，电压范围：3.0~5.5V；②．测温范围：-55