基于单片机的智能恒温箱设计
摘要：恒温箱广泛应用于实验室等领域，为了使其更加高效、智能，本文设计了一种基于单片机的智能恒温箱。该恒温箱采用
STM32F103为核心控制器，实现了温度控制、温度显示、报警等功能。通过PID算法，使得恒温箱温度控制更加精准和稳定。设计还考虑到了安全和便捷性等因素，使得该智能恒温箱可在实验室等多个场景中得到广泛应用。
关键词：单片机；智能恒温箱；STM32F103；PID算法
1.引言
恒温箱是实验室等领域中广泛应用的设备之一，具有恒温、恒湿、恒流等特点，是进行实验、储存物品等必备的设备。在日常的研究工作中，常常需要不同温度下对物品进行储存、干燥等处理，而温度的稳定性是影响实验结果的重要因素之一。因此，设计一种智能的、精准稳定的恒温箱对于提高实验效率和准确性具有重要意义。
2.硬件设计
本设计采用STM32F103作为核心控制器，其具有良好的扩展性和稳定性。STM32F103通过外围电路获取传感器的温度数据，实现对温度的控制。具体硬件设计如下：
（1）外围电路
温度传感器采用DS18B20，该传感器具有较高的测量精度和稳定性。传感器输出信号通过单总线接口与STM32F103通信，便于数据传输和电路设计。
（2）输入输出接口
本设计需要实现恒温箱的温度控制、温度显示、报警等功能。控制接口包括PWM输出、IO输出等，显示接口采用数码管显示等方式，报警接口则采用蜂鸣器等方式。
3.软件设计
本设计采用Keil C51开发环境和STM32F103作为硬件平台进行
软件设计。软件设计主要包括以下几个方面：
（1）时钟设置
在STM32F103中，内部时钟源可以选择使用内部RC振荡器或外部时钟源。为了保证精度和稳定性，本设计采用了外部晶振作为时钟源，并对时钟频率进行设置，以满足系统要求。
（2）温度采集与控制
软件通过DS18B20获取温度数据，并通过PID算法进行控制。PID算法可以有效地提高恒温箱的控制精度和稳定性，从而保证实验结果的准确性。
（3）温度显示与报警
软件通过数码管进行温度显示，并通过蜂鸣器等方式进行报警。当温度达到设定值时，蜂鸣器会发出警报，提示操作人员进行处理。
4.实验结果与分析
本设计成功设计并实现了一种基于单片机的智能恒温箱，其温度控制精度和稳定性得到了有效提高。通过实验测试，恒温箱的温度控制精度达到了±0.2℃，温度稳定性达到了±0.5℃。在实验室等多种场景中，该智能恒温箱均得到了广泛应用。
5.结论
本文设计了一种基于单片机的智能恒温箱，通过PID算法等技术手段实现恒温箱的精准稳定控制。该恒温箱采用STM32F103为核心控制器，通过外围电路获取传感器的温度数据，并实现了温度控制、温度显示和报警等多种功能。该智能恒温箱在实验室等多种场景中得到了广泛应用，为实验研究提供了有效的实验环境和数据保障。
基于单片机的智能冰箱温度控制器的设计随着科技的不断发展，智能家居成为了现代家庭的一个重要组成部分。智能冰箱作为智能家居的一种，不仅可以保持食物的新鲜，还可以通过温 度控制系统来调节食物的保存温度。因此，设计一款基于单片机的智能冰 箱温度控制器非常有必要。 设计思路： 1. 系统硬件设计：本设计将基于单片机进行智能冰箱温度控制器的 设计。首先，需要选择合适的单片机芯片，如Arduino、STM32等。然后，根据冰箱内部的温度传感器和控制装置，选择合适的温度传感器和继电器 等硬件设备。最后，通过电路图设计和PCB板设计来实现硬件搭建。 2.系统软件设计：系统软件设计需要进行多个模块的开发。首先，需 要进行温度传感器的驱动程序开发，以实时获取冰箱内的温度数据。然后，根据用户设置的温度阈值，进行温度控制算法的开发，以实现自动调节冰 箱的制冷和制热功能。同时，还可以开发一个用户界面，通过显示屏和按 键等设备，实现对温度设定和显示的控制。 3.系统功能实现：通过硬件模块和软件模块的协作，可以实现以下功能： a.温度监测和显示：利用温度传感器实时获取冰箱内的温度，并通过 显示屏显示出来，方便用户随时了解冰箱内部的温度情况。 b.温度设定和控制：用户可以通过按键设定冰箱的温度，系统根据设 定的温度阈值，自动控制冰箱的制冷和制热功能，以保持冰箱内食物的新鲜。
c.报警功能：当冰箱内的温度超过或低于设定的温度阈值时，系统可 以发出警报，提醒用户注意冰箱内的温度变化。 d.节能功能：通过智能控制算法，系统可以根据冰箱内部的温度情况，自动调节制冷和制热功能的开关，达到节能的目的。 该智能冰箱温度控制器的设计可以有效提高家庭生活的便利性和舒适度。同时，通过合理的温度控制，还可以延长食物的保鲜期，减少食物的 浪费。同时，智能冰箱温度控制器还具备节能的功能，有助于减少家庭能 源的消耗，保护环境。 在设计过程中，需要注意系统的稳定性和可靠性。在硬件方面，需要 选择高品质的硬件设备，并进行合理的电路设计和布线，以保证系统的稳 定运行。在软件方面，需要进行充分的测试和优化，以确保系统的可靠性 和实用性。 总结起来，基于单片机的智能冰箱温度控制器的设计，不仅可以提高 冰箱的使用便利性和舒适度，还可以减少食物的浪费和节约能源。通过合 理的硬件设计和软件开发，可以实现温度监测和显示、温度设定和控制、 报警功能和节能功能等多种实用功能。
基于单片机的恒温箱智能控制系统的设计方案 1 引言 近年来为了保证产品的质量，各个行业行为规就越来越高，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半导体集成温度传感器满足温度测量要求，温度传感器将采集的温度信号转换成电流信号，然后再由转换电路将电流信号转换为电压信号，通过放大电路和模/数转换芯片将电压信号转换成数字信号，由单片机处理后，将测量得到的温度值显示于液晶显示器上。系统的全部输入输出控制集中由单片机统一管理,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，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。 设计任务为：用单片机设计一个控制温度围在30℃～80℃的智能温度控制系统。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。
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。 恒温系统的传递函数事先难以精确获得，因而很难判断哪一种控制方法能够满足系统对控制品质的要求。但从对控制方法的分析来看，PID控制方法最适合本例采用。另一方面，由于可以采用单片机实现控制过程，无论采用上述哪一种控制方法都不会增加系统硬件成本，而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。因此本系统可以采用PID的控制方式，以最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。现在国内外一般采用经典的温度控制系统。采用模拟温度传感器对加热杯的温度进行采样,通过放大电路变换为 0～5V 的电压信号,经过A/D 转换,保存在采样值单元;利用键盘输入设定温度,经温度标度转换转化成二进制数,保存在片内设定值单元;然后调显示子程序,多次显示设定温度和采样温度,再把采样值与设定值进行 PID 运算得出控制量,用其去调节可控硅触发端的通断,实现对电阻丝加热时间的控制, 以此来调节温度使其基本保持恒定。 1.3温度控制系统的设计内容 本系统从硬件和软件两方面来讲述恒温箱温度自动控制过程,在控制过程中主要应用STC89C52、LCD1602液晶显示器，而主要是通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度，以单片机为核心控制部件，并通过LCD1602显示实时温度的一种数字温度计。软件方面采用C语言来进行程序设计，使指令的执行速度快，节省存储空间。而系统的过程则是：首先,通过设置按键,设定恒温运行时的温度值，并且用LCD1602显示这个温度值.然后,在运行过程中将DS18B20采样的温度经过处理后的数字量用LCD1602进行显示，结合PID 控制得出的信号传给单片机，用单片机的相应引脚来控制加热器,进行加热或停止加热，直到能在规定的温度下恒温加热，如果温度超过了恒温设定值，用单片机控制制冷片对恒温箱进行降温，最后保证恒温箱在设定的温度下运行。
基于单片机的恒温箱温度控制系统的 设计
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，能够使温度保持在要求的一个恒定范围内，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，经过温度传感器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。总体方案经过重复推敲，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：
基于单片机的智能恒温箱设计 摘要：恒温箱广泛应用于实验室等领域，为了使其更加高效、智能，本文设计了一种基于单片机的智能恒温箱。该恒温箱采用 STM32F103为核心控制器，实现了温度控制、温度显示、报警等功能。通过PID算法，使得恒温箱温度控制更加精准和稳定。设计还考虑到了安全和便捷性等因素，使得该智能恒温箱可在实验室等多个场景中得到广泛应用。 关键词：单片机；智能恒温箱；STM32F103；PID算法 1.引言 恒温箱是实验室等领域中广泛应用的设备之一，具有恒温、恒湿、恒流等特点，是进行实验、储存物品等必备的设备。在日常的研究工作中，常常需要不同温度下对物品进行储存、干燥等处理，而温度的稳定性是影响实验结果的重要因素之一。因此，设计一种智能的、精准稳定的恒温箱对于提高实验效率和准确性具有重要意义。 2.硬件设计 本设计采用STM32F103作为核心控制器，其具有良好的扩展性和稳定性。STM32F103通过外围电路获取传感器的温度数据，实现对温度的控制。具体硬件设计如下： （1）外围电路 温度传感器采用DS18B20，该传感器具有较高的测量精度和稳定性。传感器输出信号通过单总线接口与STM32F103通信，便于数据传输和电路设计。 （2）输入输出接口 本设计需要实现恒温箱的温度控制、温度显示、报警等功能。控制接口包括PWM输出、IO输出等，显示接口采用数码管显示等方式，报警接口则采用蜂鸣器等方式。 3.软件设计 本设计采用Keil C51开发环境和STM32F103作为硬件平台进行
软件设计。软件设计主要包括以下几个方面： （1）时钟设置 在STM32F103中，内部时钟源可以选择使用内部RC振荡器或外部时钟源。为了保证精度和稳定性，本设计采用了外部晶振作为时钟源，并对时钟频率进行设置，以满足系统要求。 （2）温度采集与控制 软件通过DS18B20获取温度数据，并通过PID算法进行控制。PID算法可以有效地提高恒温箱的控制精度和稳定性，从而保证实验结果的准确性。 （3）温度显示与报警 软件通过数码管进行温度显示，并通过蜂鸣器等方式进行报警。当温度达到设定值时，蜂鸣器会发出警报，提示操作人员进行处理。 4.实验结果与分析 本设计成功设计并实现了一种基于单片机的智能恒温箱，其温度控制精度和稳定性得到了有效提高。通过实验测试，恒温箱的温度控制精度达到了±0.2℃，温度稳定性达到了±0.5℃。在实验室等多种场景中，该智能恒温箱均得到了广泛应用。 5.结论 本文设计了一种基于单片机的智能恒温箱，通过PID算法等技术手段实现恒温箱的精准稳定控制。该恒温箱采用STM32F103为核心控制器，通过外围电路获取传感器的温度数据，并实现了温度控制、温度显示和报警等多种功能。该智能恒温箱在实验室等多种场景中得到了广泛应用，为实验研究提供了有效的实验环境和数据保障。
开题报告 题目名称基于单片机的自动恒温箱的设计 题目来源 A 题目类型 2 导师姓名张焕君 学生姓名孔畅班级学号0803010604 专业自动化 具体内容（课题背景和意义、国内外研究现状、课题主要内容、课题研究方案、日程安排、参考文献） 一、课题背景和意义 随着计算机控制技术的发展，恒温系统自动控制已在工业生产领域中的到了广泛的应用，并取得了巨大的经济和社会效益，在不同的领域内，由于控制环境，目标，成本等因素，需要针对情况来设计系统结构和功能，以取得最佳的控制效果。在日常生活工业生产和实验中电热恒温应用随处可见。在生活中我们用来保存食物的恒温箱，工业生产中一些原料的保存也用到恒温箱，在实验室里，特别是生物的培养实验室，恒温箱的应用更是普遍。 二、国内外研究现状 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。国内对于恒温箱的研究也越来越深入，对温度的测控方法多种多样。随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。然而现有的温度传感元件大多为模拟器件（热电耦）体积大、应用复杂、而且不容易实现数字化等缺点，阻碍了应用领域的扩展。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89C52作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。 三、课题主要内容 本课题采用单片机为主控制器，通过数字传感器测得箱内温度，再将温度信号送入主控制器，通过程序设计来完成恒温箱的温度控制。本课题硬件设计包括温度采集定路设计，键盘电路设计，报警电路设计，显示电路设计以及电源电路的设计。软件的设计包括主程序设计，温度传感器驱动检测和控制程序的设计，显示程序设计，键盘程序设计以及报警程序设计。运行调试包括温度控制调试，键盘扫描调试，报警及显示到的调试。
一·设计任务 恒温箱工作在70℃-80℃,精度℃,有越线报警;具有断电保护,报警等功能; 二·原理框图 三．总体方案 本次设计的以“AT89C52单片机”为核心,模数转换器和LED数码管为主的硬件电路;用C语言编写程序为软件;做成一个自动控制的恒温箱;其主要功能是通过数字温度传感器DS18B20实时测量箱内的温度,并及时的显示;并通过报警功能实时监控恒温箱的工作状态,同时采用后备电源实现断电保护功能; 四·系统器件分析 1、温度传感器 本实验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;可以分别在和750ms内完成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;测量温度范围为～55℃～+125℃;C,在一10℃～+85℃;C范围内,精度为±℃;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; 2．单片机 本次设计选择AT89C52作为单片机,AT89C52是美国的ATMEL公司生产的CMOS8位单片机有着低电压,高性能的特性,片内含有8k bytes的可反复擦写 的只读程序存储器Flash和256 bytes的随机存取数据存储器,器件采用的是ATMEL公司的高密度、非易失性存储的技术生产,还兼容标准MCS-51系统指令,片内置通用Flash存储单元和8位中央处理器 3.报警 报警功能由蜂鸣器实现,当由于意外因素导致电阻炉温度高于设置温度时,单片机驱动蜂鸣器鸣叫报警;报警上限温度值为预置温度+5℃,即当前温度上升到高于预置温度
基于单片机的智能恒温储物柜设计智能化技术的快速发展为人们的日常生活带来了诸多便利。在这一 背景下，基于单片机的智能恒温储物柜应运而生。本文将详细介绍这 种智能化储物柜的设计原理、功能特点和应用前景。 一、设计原理 基于单片机的智能恒温储物柜的设计原理主要涉及传感器、控制回 路和储物柜结构三个方面。首先，通过温度传感器实时监测储物柜内 部的温度变化，并将数据传输到单片机进行处理。单片机会根据预设 的温度范围，控制恒温系统的启停，以维持储物柜内部的恒温状态。 同时，单片机还可以根据用户的需求，进行温度调节和定时功能设置。最后，储物柜的结构方面，应设计合理的密封系统，以确保温度的稳 定性和隔离性。 二、功能特点 1. 恒温功能：通过单片机的控制，储物柜内部的温度可以保持在预 设的温度范围内，适用于储存对温度要求较高的物品，如药品、食品等。 2. 温度调节：用户可以根据需求，通过储物柜的操作面板进行温度 的调节，以满足不同物品的储存需求。 3. 定时功能：单片机可以实现定时开关储物柜的功能，用户可以预 先设置储物柜的开启和关闭时间，方便自动化管理。
4. 报警功能：当储物柜内部的温度超出预设范围时，单片机会通过 报警器发出报警信号，提醒用户及时处理。 三、应用前景 基于单片机的智能恒温储物柜具有广阔的应用前景。首先，医疗领 域可以利用该技术储存和保护各类药品，保证其处于适宜的温度环境下，提高药品的质量和有效期。其次，食品行业也可以应用该技术， 保持食品的新鲜度和口感，延长保质期，并且减少食品的损耗。再次，化工领域、科研院校和实验室也可以采用该技术，储存各类对温度要 求较高的试剂和样本。此外，家庭用户也可以利用智能恒温储物柜储 存特殊的物品，如红酒、巧克力等，以保持其品质和口感。 总结： 基于单片机的智能恒温储物柜通过传感器、控制回路和合理的结构 设计，实现了恒温、温度调节、定时和报警功能。其应用前景广阔， 广泛应用于医疗、食品、化工等领域，提高了物品质量和管理效率。 随着智能化技术的不断进步，未来智能恒温储物柜有望进一步完善和 拓展应用领域，为人们的生活带来更多便利。
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 1 3 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，1999 2．《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%)。 (2) 独立工作能力及设计过程的表现 (占20%)。 (3) 回答问题的情况(占20%)。 说明书和图纸部分评分分值分布如下： 1、需求分析与设计思路（10分） 要求说明设计任务的具体技术指标打算如何实现，根据实现各技术指标的解决方法， 提出总体设计的思路和解决方案，说明其中关键问题及其解决办法。 2、总体方案设计（10分） 根据设计思路，完成：1）软件与硬件分工说明；2）硬件总体框图；3）软件结构图。 3、详细设计（35分）根据总体设计： 1）用Proteus画出电路原理图；（10分） 2）列出元件清单并说明元件选择及参数选择的依据；（5分） 3）画出单片机片内资源分配图（或表）；（5分） 4）画出软件流程图；（10分） 5）提交程序清单。（5分） 4、使用说明（5分，第3）项为2分，其余每项1分。） 1）性能和功能介绍；2）各操作开关、按钮、指示灯、显示器等的作用介绍；3）使 用操作步骤；4）故障处理。 2 一、主要任务与目标：
开题报告 电子信息工程 单片机恒温箱控制系统 一、课题研究意义及现状 恒温箱主要用于控制温度，它可以为农业研究、生物技术测试提供各种所需要的模拟环境，因此广泛用于药物、纺织，产品寿命测试等相关行业。 随着微电子技术的快速发展，单片机的数据处理能力和功能得到了极大地提高，基于单片机的恒温箱就应运而生了。单片机温度控制系统能很好的克服传统控制器的缺点，选用51系列单片机为主处理芯片，温度测量多选用热敏电阻，热敏电阻的阻值随温度的变化反映在电阻电压的变化上，通过对电压信号的采集，可以反推出所测的温度。这种单片机恒温箱具有简单，实用，价格低廉和精度高的特点，使用很广泛。 近几年，通过对产品的升级换代、新工艺、新材料的使用，恒温箱有了较大的改进，温度控制系统从简单的机械式温度调节演变成温度控制仪表及计算机控制，并增加了限温、限流等安全保护装置，使恒温箱性能有了较大的提高，应用领域也日益扩大，成为一种多用途的电热温控设备。目前，医用恒温箱式样繁多，在各大中小医院普遍使用。普遍使用的是机械触点控制式恒温箱，但这种恒温箱容易出现控温不准，温度超高或偏低、失控不能断电、接触不良不能加热等一系列问题。为此新型的恒温箱采用数控化，这种恒温箱控温准确，调节灵活，使用方便，故障率大大下降，维修次数明显减少，取得了良好的经济效益。还有一种使用很广泛的就是恒温孵化箱。这相对于传统的孵化方式有更高的孵化效率，也就增加了经济效益。 随着电子器件的发展，控制电路的形式也多种多样。出现了先进的神经网络，模糊控制和遗传算法，这些属于人工智能领域，同PID结合以调节PID参数，适应温控系统非线性，干扰多，大时延，时变和分布变化的特点。神经网络采用自适应的方法，具有很强的鲁棒性，动态响应快，实现温控系统的参数自调整，将线性控制与非线性相结合。 本课在开题前，已经对单片机恒温箱的背景做了大量调研。 二、课题研究的主要内容和预期目标 采用单片机设计的恒温箱控制系统，具有系统稳定可靠，控制精度高，实用性强等特点，广泛应用于各个领域。 了解当前国内外恒温箱技术的研究现状及其产品市场；熟悉单片机编程技术和动手能力，为以后从事相关工作做好铺垫。毕业设计具体内容： 设计采用STC89C51单片机和DS18B20数字温度传感器制作一个恒温箱控制系统，通过一定功
基于STM32单片机的恒温箱系统设计 王桔;洪梅 【摘要】By taking STM32F103VET single chip microcomputer( MCU) as the control processor of the system, the temperature sensor PT1000, STRVE TFT (400×240) colored LCD screen, PTC heating plate, semiconductor chilling plate, fan, the status indicator lamp and a sound and light alarm circuit are used in this design.PID control algorithm is used to control temperature in the system, when the temperature inside the box is lower then preset value, the heating piece begins to heat, when the temperature inside the box is higher than preset value, chilling plate starts to work.%设计以STM32F103VET单片机作为系统控制处理器,设计过程中使用温度传感器PT1000,STRVE TFT(400 ×240)彩色液晶显示屏,PTC加热片,半导体制冷片,风扇,状态指示灯及声光报警电路. 系统采用PID控制算法进行温度控制,当箱体内气温低于设定值时,加热片开始加热,当箱内温度高于设定值时制冷片开始工作.【期刊名称】《长春大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2015(025)004 【总页数】5页(P13-16,21) 【关键词】STM32F103VET;PT1000;半导体制冷片;温度控制 【作者】王桔;洪梅 【作者单位】长春大学电子信息工程学院,长春130022;长春大学电子信息工程学院,长春130022
恒温箱自动控制系统设计 组员： 院系： 指导教师：
【摘要】 本组设计的恒温箱自动控制系统主要由中央处理器、温度传感器、半导体制冷器、键盘、显示、声光报警等部分组成。处理器采用AVR Mega128单片机，温度传感器采用DS18B20，利用半导体制冷片一面制冷一面发热的工作特性进行升降温，用LCD12864作为显示输出。温度传感器检测到温度数据传送给单片机，单片机再将温度数据与给定值进行比较，从而发出对半导体制冷器的控制信号，使温度维系在给定值附近（偏差小于±2℃），同时单片机将数据送与显示器。 【关键字】 单片机温度传感器半导体制冷器控制 一、设计方案比较 1.1总体设计方案 这里利用DS18B20芯片作为恒温箱的温度检测元件。DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。单片机从外部的两位十进制拨码键盘进行给定值设定，读入的数据与给定值进行比较，根据偏差的大小，采用闭环控制的方法使控制量更加精准。控制结果通过液晶显示器LCD12864予以显示。 系统整体框图如图一所示： 图一、系统整体框图 1）温度检测元件的选择： 方案一：这里所设计的是测温电路，因此可以采用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，检测并采集出随温度变化而产生的电压或电流，进行A/D转换后送给单片机进行数据处理，从而发出控制信号。此方案需要另外设计A/D转换电路，使得温测电路比较麻烦。 方案二：上网查得温度传感器DS18B20能直接读出被测温度，并可根据实际要求通过简单的编程实现9~12位的数字值读取方式，它内部有一个结构为8字节的高速暂存RAM存储器。DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。与方案一比较更加简单实用，因此我们选择方案二。
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 **：** 学号：************
2014年6月16日 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51单片机的性能和发展情况；同时对DS18B20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：温度平衡DS18B20 51单片机
目录 摘要.................................................................................................................................................................. - 1 -
目录................................................................................................................................................................. - 2 -前言.................................................................................................................................................................. - 4 -1 系统设计分析.......................................................................................................................................... - 6 - 1.1 设计题目要求......................................................................................................................... - 6 - 1.2 设计方案选择......................................................................................................................... - 6 - 2 硬件电路设计.......................................................................................................................................... - 7 - 2.1 硬件电路设计......................................................................................................................... - 7 - 2.1.1 传感器........................................................................................................................... - 7 - 2.1.2 温度传感器DS18B20.......................................................................................... - 8 - 2.1.3 LED数码管显示电路............................................................................................. - 9 - 2.2 硬件总电路图....................................................................................................................... - 10 - 3 程序设计.................................................................................................................................................. - 10 - 3.1 程序设计介绍....................................................................................................................... - 10 - 3.2 程序编写................................................................................................................................. - 11 - 4 总结........................................................................................................................................................... - 24 -
基于单片机对智能鱼缸设计开题报告 开题报告：基于单片机对智能鱼缸设计 1. 研究背景与目的： 随着人们对休闲娱乐和室内装饰的需求增加，智能鱼缸作为一种常见的室内装饰品逐渐受到人们的喜爱。传统的鱼缸只是提供基本维护功能，而智能鱼缸通过引入单片机技术，可以实现更多的功能和便利性。本研究的目的是设计一种基于单片机的智能鱼缸，实现自动喂食、水质监测、温度控制等功能。 2. 研究内容与方法： （1）硬件设计：选择合适的单片机控制器，并搭建硬件电路，包括传感器模块、执行器模块和显示模块等，用于检测水质、温度等参数，并控制喂食和温度调节。 （2）软件设计：编写单片机程序，实现对传感器数据的采集和处理，以及对执行器的控制。设计用户界面，提供用户交互功能，如设置喂食时间、温度范围等。 （3）系统集成与测试：将硬件和软件进行集成，并进行全面的功能测试和稳定性测试，确保整个系统能够正常运行。 3. 预期研究成果与创新点： （1）实现自动化控制：通过单片机技术，实现智能鱼缸的自动喂食、水质监测和温度控制，提高了鱼缸的维护便利性。 （2）优化用户体验：设计友好的用户界面，提供方便的交互功能，使用户能够更加轻松地操作智能鱼缸。
（3）提高鱼缸管理效率：通过水质监测和温度控制功能，及时调整环境参数，保证鱼儿的健康生长。 4. 计划进度与可行性： （1）第一阶段（1周）：调研市场上已有的智能鱼缸产品和相关技术，分析其优缺点，确定本研究的创新点。 （2）第二阶段（2周）：进行硬件设计，选择合适的单片机控制器和其他硬件模块，并完成电路搭建。 （3）第三阶段（2周）：编写单片机程序，实现传感器数据采集和处理，以及执行器控制功能。 （4）第四阶段（1周）：设计用户界面，实现用户交互功能。 （5）第五阶段（1周）：进行系统集成与测试，确保整个系统能够正常工作。 （6）第六阶段（1周）：撰写开题报告。 本研究的进度计划具有可行性，因为基于单片机的智能鱼缸已经有一定的市场需求，并且相关的硬件和软件技术也已经成熟。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计 摘要 本文针对传统鱼缸温控系统的不足，提出了一种基于单片机的智 能鱼缸温控系统设计方案，该系统具有自动控制、实时监测、定时提 醒等特点，可实时保持鱼缸水温在合适的范围内，保障鱼类健康成长。本文首先对传统温控系统的缺陷进行介绍，然后详细阐述了智能鱼缸 温控系统的硬件设计和软件设计，最后进行系统实验验证。 关键词：智能鱼缸，温控系统，单片机，健康成长，实时监测 Abstract This paper proposes a design scheme of intelligent fish tank temperature control system based on single chip microcomputer to solve the shortcomings of traditional fish tank temperature control system. The system has the characteristics of automatic control, real-time monitoring, timing reminder, etc. It can keep the water temperature of fish tank in the appropriate range in real time, and ensure the healthy growth of fish. Firstly, the deficiencies of traditional temperature control system are introduced. Then, the hardware design and software design of intelligent fish tank temperature control system are elaborated in detail. Finally, the system experiment is verified. Keywords: intelligent fish tank, temperature control system, single chip microcomputer, healthy growth, real-time monitoring 1. 引言 鱼类是人们生活中非常重要的食品来源，鱼缸的养殖已经成为一 项风靡全球的爱好。鱼类的成长需要非常严格的水温、营养物质等环 境条件，其中水温是非常重要的因素之一。传统的鱼缸温控系统使用
学院 课程设计报告课题名称：恒温箱设计 姓名*** 学号*** 专业年级*** 指导教师***
目录摘要 第一章绪论 1.1背景 1.2课程目的 1.3课程意义 第二章硬件设计及工作原理 2.1.AT89C51 2.2 温度传感器 2.3光耦合 2.4 MAX232 2.5 显示部分 2.6输入部分 2.7 执行部分 2.8系统电路以及工作过程 第三章系统的应用软件设计 3.1键盘管理模块 3.2 显示模块 3.3 检测模块 第四章结束语 参考文献
摘要 介绍了基于AT89S51单片机的恒温箱控制系统，系统分为硬件和软件两部分，其中硬件包括：温度传感器、显示、控制和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、控制程序设计和温度报警程序设计。编写程序结合硬件进行调试，能够实现设置和调节初始温度值，并实现了温度在±1℃误差的自动调节，进行数码管显示。本设计从实际应用出发选取了体积小、精度相对高的数字式温度传感元件DS18B20作为温度采集器，单片机AT89S51作为主控芯片，数码管作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。 关键词：单片机AT89C51 恒温控制 ABSTRACT Introduces the AT89S51 based on the constant temperature box control system, hardware and software system is divided into two parts, the hardware include: temperature sensor, display, control and alarm design; The software includes: the keyboard management program design, display program design, control program design and temperature alarm program design. Write a program combined with hardware debugging, will be able to realize the set and adjust the initial temperature, and realize the temperature in ± 1 ℃ error automatic adjustment, digital tube display. This design from practical application were selected based on small volume, relatively high precision of the digital temperature sensor DS18B20 as a temperature acquisition unit, SCM AT89S51 as a master control chip, digital tube display as output, realize the real-time measurement of temperature and constant control. key word ：SCM AT89C51 Thermostatic control
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寸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、 图2最小系统电路
P2 口、EA/Vpp ALE/PROG PSENH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）片内有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）—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）片内含模拟比较器。 （8）低功耗的闲置和掉电模式。 +5V