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恒温箱的控制系统设计报告终稿

恒温箱的控制系统设计报

告终稿

Lastrevisionon21December2020

基于AT89C51单⽚机的温度控制系统

设计说明书

题⽬：温度控制系统的设计

姓名：倪亮

学号：

组别：第三组

专业班级：机⾃124班

⽬录

摘要

温度是⽣活及⽣产中最基本的物理量，在家庭、医院等环境下都需要恒温储存物品、药品等，在农牧业也需要在⼀定的温度控

制下饲养或培养⽣物或细胞等。本⽂的恒温箱控制系统就是为满⾜上述需求⽽设计的。⽬前智能温度控制系统⼴泛应⽤于社会

⽣活、⼯业⽣产的各个领域，适⽤于家电、汽车、材料、电⼒电⼦等⾏业，成为发展国民经济的重要热⼯设备之⼀。在现代化

的建设中，能源的需求⾮常⼤，然⽽我国的能源利⽤率极低。所以实现温度控制的智能化，有着极为重要的实际意义。

温度控制系统是利⽤下位机设置温度上下限和实时温度的采集，传输到上位机以达到对温度的⽐较、控制。本设计⽤

AT89C51单⽚机为主要硬件，并设计了相应的复位电路，振荡器和时钟电路等电路。为实现设计⽬的，此设计还设计了包括

温度采集，温度显⽰，系统控制等外围电路。⽽且对所设计电路给出了相应的软件设计，包括定时器初始化，串⾏⼝初始化和

数据传输等程序。以简单说明了温度控制系统的⼯作原理。

关键词：AT89C51单⽚机温度采集定时器设置温度控制

第1章绪论

1.1温度控制系统

1.1.1温度控制系统的发展现状

现今，温度的测量和控制在⼯业⽣产中已经获得了⼴泛的应⽤，并且在⼯农业⽣产、国防、科研以及⽇常⽣活等领域占有重要

的地位。温度控制系统是⼈类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到⾼级，

从简单

到复杂，随着⽣产⼒的发展和对温度控制精度要求的不断提⾼，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。

温度控制系统在国内各⾏各业的应⽤虽然已经⼗分⼴泛，但从⽣产的温度控制器来讲，总体发展⽔平仍然不⾼，同⽇本、美

国、德国等先进国家相⽐有着较⼤差距。⽬前，我国在这⽅⾯总体技术⽔平处于20世纪80年代中后期⽔平，成熟产品主要

以点位“”控制及常规的PID控制器为主。它只能适应⼀般温度系统控制，难于控制滞后、复杂、时变温度系统控制。⽽适应于

较⾼控制场合的智能化、⾃适应控制仪表，国内技术还不⼗分成熟，形成商品化并在仪表控制参数的⾃整定⽅⾯。国外已有较

多的成熟产品。但由于国外技术必威体育官网网址及我国开发⼯作的滞后，还没有开发出性能可靠的⾃整定软件。控制参数⼤多靠⼈⼯经验

及现场调试确定。

国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、⾃适应、参数⾃整定等⽅⾯取得成果。⽇本、美国、德国、瑞典等技术领先，都⽣

产出了⼀批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表．并在各⾏业⼴泛应⽤。它们主要具有如下的特点：⼀是适应于⼤惯

性、⼤滞后等复杂温度控制系统的控制；⼆是能够适应于受控系统数学模型难以建⽴的温度控制系统的控制；三是能够适应于

受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制；四是温度控制系统普遍采⽤⾃适应控制、⾃校正控制、模糊控制、⼈⼯

智能等理论及计算机技术，运⽤先进的算法，适应的范围⼴泛；五是温控器普遍具有参数⾃整定功能。借助计算机软件技术，

温控器具有对控制对象控制参数及特性进⾏⾃动整定的功能。有的还具有⾃学习功能，能够根据历史经验及控制对象的变化情

况，⾃动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化；六是具有控制精度⾼、抗⼲扰⼒强、鲁棒性好的特点。

⽬前，国外温度控制系统及仪表正朝着⾼精度、智能化、⼩型化等⽅⾯快速发展。

1.1.2温度控制系统的原理与实现

从控制系统的⾓度思考，可以这样理解温度控制系统的原理：系统运⾏时，⾸先从键盘输⼊各阶段时间、温度、湿度设定值，

相邻放⼊⼀连续地址表列中，分、时、温度值和湿度值各占⼀字节，表尾字节设置⼀结束标志。系统通过⼀地址指针来查找定

时时间和与之对应的温、湿度设定值，初始状态下，指针指向表列⾸址，对应于第⼀阶段。系统进⼊运⾏后，采样温、湿度

值，并与当前阶段的温、湿度设定值⽐较后得到相应控制量，控制量作⽤于输出执⾏模块，从⽽实现温、湿度的调控。系统运

⾏过程中，地址指针渐次向后移动，⼀旦检测到结束标志，指针⼜回到初始状态，开始新的循环周期。

温度升温采⽤电加热器，降温采⽤冷机；湿度加湿采⽤超⽣波电加湿器，去湿采⽤排湿风扇。

1.2单⽚机技术

1.2.1单⽚机的定义和作⽤

单⽚机是⼀种集成电路芯⽚，通过使⽤电路技术将CPU、RAM、ROM和定时器以及驱动电路、模拟多路转化器等集成在硅⽚

上的⼀个完整的微型计算机系统。单⽚机⽬前被⼴泛应⽤于⽣产和⽣活