基于单片机的恒温箱设计

成都理工大学毕业设计

基于单片机的恒温箱系统设计

作者姓名：xiaomin

专业名称：电气工程及其自动化

指导教师：linli 讲师

基于单片机的恒温箱系统设计

摘要

随着智能控制技术的不断发展，在现代工农业生产以及科研实验的许多场合，需要及时准确地获取温度信息，并完成对温度的预期控制。单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用，温度则是系统需要测量、控制和保持的一个量。因此，对温度系统的设计与研究一直备受广大科研工作者的重视。

本设计的温度自动控制系统，采用Intel公司推出的MCS-51系列单片机80C51为控制核心，设计具有温度设定灵活、数字显示及语音报警等功能的恒温箱控制器，经改造可用于其它量的控制。

文章从硬件和软件两方面介绍了80C51单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序图作了简洁的描述。此次设计的温度控制系统主要是由中央控制器、温度检测器、显示器等模块组成。温度检测部分采用DS18B20温度传感器，用LED数码管做显示器。温度传感器DS18B20采集温度信号送给单片机，单片机对信号进行相应处理，并把温度数据送LED显示，从而实现对温度控制的目的。

关键词：恒温箱 80C51 温度控制

I

基于单片机的恒温箱系统设计

Ab

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。

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。

南京信息职业技术学院

毕业设计论文

作者 葛昌洋 学号 11212P03 系部 电子信息学院 专业 电子信息工程技术 题目 单片机控制的恒温箱的设计 指导教师 徐瑞亚 评阅教师

完成时间： 2015年 4 月 17日

毕业设计(论文)中文摘要

(题目)：单片机控制的恒温箱的设计 摘要：温度测量的利用在许多的地方都有比较大的发展空间。随着现代电子信息技术的发展，许多质量好而且便宜的温度传感器被设计开发，在温度的检测控制得到了较大的利用。恒温箱的设计是常采用温度传感器采集温度，然后用单片机处理后，再控制需要加温还是减温。 本文是基于单片机AT89C52的恒温箱的设计，硬件设计包括：温度传感器，按键控制，时钟，LCD显示，加温设计，控制和报警LED闪烁；软件设计包括：程序的设计等。编写的程序会在实物上做出调试

南京信息职业技术学院

毕业设计论文

作者 葛昌洋 学号 11212P03 系部 电子信息学院 专业 电子信息工程技术 题目 单片机控制的恒温箱的设计 指导教师 徐瑞亚 评阅教师

完成时间： 2015年 4 月 17日

毕业设计(论文)中文摘要

(题目)：单片机控制的恒温箱的设计 摘要：温度测量的利用在许多的地方都有比较大的发展空间。随着现代电子信息技术的发展，许多质量好而且便宜的温度传感器被设计开发，在温度的检测控制得到了较大的利用。恒温箱的设计是常采用温度传感器采集温度，然后用单片机处理后，再控制需要加温还是减温。 本文是基于单片机AT89C52的恒温箱的设计，硬件设计包括：温度传感器，按键控制，时钟，LCD显示，加温设计，控制和报警LED闪烁；软件设计包括：程序的设计等。编写的程序会在实物上做出调试

毕业设计论文

题目 单片机控制的恒温箱的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：

使用授权说明

本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名： 日 期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论

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

编号：Q/NJXX-QR-JX-36-2008

毕业设计(论文)开题报告

系 部 电子信息工程系 专 业 电子信息工程 姓 名 葛昌洋 学 号 11212P03 题 目单片机控制的恒温箱的设计 指导教师 徐瑞亚

一、毕业设计论文开题报告

论 文 题 目 课 题 来 源 单片机控制的恒温箱的设计 老师提供 1、选题背景和意义 二十一世纪是科技高速发展的信息时代，电子技术、微型单片机技术的应用更是空前广泛，是随着超大规模集成电路技术的发展而诞生的。由于它具有体积小、功能强、性价比高等特点，所以广泛应用于电子仪表、家用电器、节能装置、军事装置、机器人、工业控制等诸多领域，使产品小型化、智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。它迅猛发展到了各个领域，人们也越来越感到应用单片机技术的优越性，因而单片机也得到了广泛的应用。同时，它也在不断地完善和发展。 电加热恒温箱的温度是医疗、工业生产和食品加工等领域的关键，因此对温度的测量及控制始终占据着重要的地位。市场上常见的温度传感器以电压输出为主要形式，不

全国第X届研究生数学建模竞赛

题目恒温箱温度变化的数学建模

摘要

恒温箱是航空、汽车、家电、科研等领域必备的测试设备，用于测试和确定电工、电子及其他产品及材料进行高温试验的温度环境变化后的参数及性能。。因此,对温度进行测量和控制也是科学实验和工业生产中经常需要解决的重要问题。随着计算机技术和控制理论的发展,以及对产品质量要求的提高,人们对高精度的温度测量和控制的要求也越来越高。电加热设备温度特性复杂,其温度的测量和控制亦显得尤为重要和复杂。因此，本问题具有很强的研究背景和实际应用价值。

为描述保温箱温度的变化规律，文章首先对环境温度进行三次样条插值，将环境温度的采样间隔变成和恒温箱一样，也就是一分钟。然后根据能量平衡原理和热力学知识列出恒温箱和隔热层从室温开始加热这一阶段的热量平衡方程组，方程组一共有6个未知量，取78个分钟的数据带入方程组中得到156个方程式，用matlab求解这个超定方程组，求得6个未知量的值，也就是恒温箱和隔热层的各项参数值。随后将剩余两个分钟的数据带入求得的方程组中进行检验，误差在接受范围内，说明建模合理。

接下来，将热量平衡代数方程组变为功率平衡微分方程组，在考虑恒温箱控制条件的情况下用龙格库塔法进行求解，得到接下来恒

一、题目

恒温箱PLC系统控制 二、指导思想和目的要求

1）通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析和解决实际问题的能力。

2）使学生受到PLC系统开发的综合训练，达到能够进行PLC系统设计和实施的目的。 3）使学生掌握利用PLC对温度进行PID控制方法。 三、主要技术指标

1、选用三菱FX2N系列可编程控制器作为主机 2、主要参数

温度范围：200—1050℃ 控制精度：±1℃

输入电压：AC200—240V 消耗功率：2KW 外形尺寸：40×45×45cm 3、系统构成

通过一个温度传感器检测恒温箱的温度值并把它转换成标准电流（或电压）信号后，送到A/D转换模块，转换成的数字信号输送到PLC主机。PLC主机得到一个控制量，该控制量的大小决定PLC输出控制的继电器的导通时间，从而控制温度值的大小。

4、控制要求

采用PID控制算法，使PLC控制的恒温箱的温度变化能按照给定的曲线运行，如图所示

四、要求

1.设计电气控制原理图。

2、进行PLC的选择及I/O分配。 3、设计PLC硬件系统。

4、对系统所需电气元器件选型，编制电气元件明细表。 5、PLC控制程序设计。 五、