单片机恒温箱温度控制系统的设计

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%)。

制作单片机恒温箱的温控系统的方法解析
本设计的主要原理是，单片机实时地将温度传感器所采集的温度值与所设定的恒温值进行比较和处理。

从而监控并保持样品容器箱的温度值。

本文给出了该系统的方案设计、硬件电路、软件设计、故障排除以及系统调试等内容。

 系统的主要性能指标有：(1)恒定温度值设定范围：20-50℃,最小区分度：1℃;
f 2)数码管显示实际温度值，显示范围：0-99℃;最小区分度：0.1℃;(3)温度控制误差：≤4-1℃;(4)显示精度：温度控制的绝对误差≤±3℃.鉴于风扇冷却，环境温度高于20℃.恒温下限相应上移。

 一、系统方案设计
 本系统是基于经典C51系列单片机的应用开发，集环境温度的信号采集、数据的处理及温度的保持控制等等为一体的数字控制系统。

同时，该系统设计有友好的人机交互界面以及简易的设置按键。

 系统由如下功能模块组成：MCU模块，显示模块。

电源模块，按键设置模块，温度采集模块。

 冷却模块以及加热模块。

系统方案框图如图1所示。

 图1系统方案框
 二、元器件选择
 本设计的MCU采用sTC89C52单片机;考虑到节省器件使用的需要。

温度传感器则采用单总线制的数字温度传感器DSl8820,无需接A,D转换器，采样值可直接送单片机处理，简易方便;系统采用普通单刀继电器HK4100F作为控制开关;两个水泥电阻(10W,10Ω)串联作为加热器件，低压(最高24V)供电，安全可靠;以5V直流供电小型风扇达到降温或使容器受热均匀的目的;采用普通的按键开关，实现恒温温度的可调设置功能;三位一体的数码管实时显示当前容。

课程设计课题：单片机培养箱温控系统设计本课程设计要求：温度控制系统基于单片机，实现对温度的实时监控，实现控制的智能化。

设计了培养箱温度控制系统，配备温度传感器，采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数字传输，采用PID控制技术，可保持温度在要求的恒定范围内，配备键盘输入设定温度；配备数码管L ED显示温度。

技术参数及设计任务：1、使用单片机AT89C2051控制温度，使培养箱保持最高温度110 ℃ 。

2、培养箱温度可预设，干燥过程恒温控制，控温误差小于± 2℃.3、预设时显示设定温度，恒温时显示实时温度。

采用PID控制算法，显示精确到0.1℃ 。

4、当温度超过预设温度±5℃时，会发出声音报警。

和冷却过程没有线性要求。

6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器，无需数模/数转换，可直接与单片机进行数传7 、人机对话部分由键盘、显示器、报警三部分组成，实现温度显示和报警。

本课程设计系统概述一、系统原理选用AT89C2051单片机作为中央处理器，通过温度传感器DS18B20采集培养箱的温度，并将采集的信号传送给单片机。

驱动培养箱的加热或冷却。

2、系统整体结构总体设计应综合考虑系统的总体目标，进行初步的硬件选型，然后确定系统的草案，同时考虑软硬件实现的可行性。

经过反复推敲，总体方案确定以爱特梅尔公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统核心，选用低功耗、低成本的存储器、数显等元器件。

总体规划如下：图1 系统总体框图2、硬件单元设计一、单片机最小系统电路Atmel公司的AT2051作为89C单片机，完全可以满足本系统所需的采集、控制和数据处理的需要。

单片机的选择在整个系统设计中非常重要。

该单片机具有与MCS-51系列单片机兼容性高、功耗低、可在接近零频率下工作等诸多优点。

广泛应用于各种计算机系统、工业控制、消费类产品中。

AT 89C2051 是 AT89 系列微控制器中的精简产品。

单片机温度控制系统设计及实现温度控制是很多自动化系统中的重要部分，可以应用于许多场景，如家用空调系统、工业加热系统等。

本文将介绍如何利用单片机设计和实现一个简单的温度控制系统。

一、系统设计1. 硬件设计首先,我们需要选择合适的硬件来搭建我们的温度控制系统。

一个基本的温度控制系统由以下几个组件组成：- 传感器：用于检测环境的温度。

常见的温度传感器有热敏电阻和温度传感器。

- 控制器：我们选择的是单片机，可以根据传感器的读数进行逻辑判断，并控制输出的信号。

- 执行器：用于根据控制器的指令执行具体的动作，例如开启或关闭空调。

2. 软件设计温度控制系统的软件部分主要包括，传感器读取、温度控制逻辑和执行器控制。

我们可以使用C语言来编写单片机的软件。

- 传感器读取：通过串口或者模拟输入端口来读取传感器的数据，可以利用类似的库函数或者自己编写读取传感器数据的函数。

- 温度控制逻辑：根据读取到的温度值，判断当前环境是否需要进行温度调节，并生成相应的控制信号。

- 执行器控制：将控制信号发送到执行器上，实现对温度的调节。

二、系统实施1. 硬件连接首先，将传感器连接到单片机的输入端口，这样单片机就可以读取传感器的数据。

然后，将执行器连接到单片机的输出端口，单片机可以通过控制输出端口的电平来控制执行器的开关。

2. 软件实现编写单片机的软件程序，根据前面设计的软件逻辑，实现温度的读取和控制。

首先，读取传感器的数据，可以定义一个函数来读取传感器的数据并返回温度值。

其次，根据读取到的温度值，编写逻辑判断代码，判断当前环境是否需要进行温度调节。

如果需要进行温度调节，可以根据温度的高低来控制执行器的开关。

最后，循环执行上述代码，实现实时的温度检测和控制。

三、系统测试和优化完成软硬件的实施之后，需要对温度控制系统进行测试和优化。

1. 测试通过模拟不同的温度情况，并观察控制器的输出是否能够正确地控制执行器的开关。

可以使用温度模拟器或者改变环境温度来进行测试。

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。

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]。

2011年电气工程及其自动化专业《计算机原理及应用》课程设计任务书班级：学号：姓名：题目3 简易温度控制系统设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。

控制对象为自定。

图一恒温箱控制系统（一）设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度和设定温度。

（3）显示加热器工作时间。

（4）显示加热器的工作状态：加热、恒温保持。

（5）温度控制的静态误差≤2℃。

（6）当温度越过上限时（自己设定），声光报警（二）扩充功能：（1）控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。

（2）显示调节时间和超调量目录摘要 (1)第一章硬件设计 (2)1.1控制电路和显示电路方案与选择 (2)1.2测温电路方案选择 (2)1.3调温电路方案选择 (3)1.4硬件电路设计 (3)1.4.1 温控系统硬件接线原理图 (3)1.4.2 单片机设计 (3)1.4.3 温度传感电路设计 (4)1.4.4 温控电路的设计 (5)第二章软件设计 (6)2. 1 主程序设计 (6)2.2 DS18B20初始化程序设计 (7)2.3 DS18B20读写子程序设计 (7)2.3.1 DS18B20写入子程序框图 (8)2.3.2 DS18B20读取子程序框图 (9)2.4 键盘扫描子程序设计 (10)2.5 温度调节子程序设计 (11)第三章实物调试 (13)第四章功能总结 (16)附录 (20)附件一：电路原理图 (20)附件二：程序 (21)摘要本系统采用MCS-52单片机为核心，结合综合实训板与温控接口板，设计了一个简易数字温控系统，具有对环境温度进行实时测量及显示、可自动调整温度范围、温度在超限的情况下进行调整并报警、显示调节时间、温度差值等功能，其功能完善，目的是保证环境保持在限定的温度中。

温控系统用六位LED数码管显示测量的实时温度，可以设定最高限报警温度值和最低报警温度值。

基于STM32智能温控箱控制系统的设计智能温控箱控制系统是一种常见的应用于工业控制领域的智能化控制系统。

本文基于STM32单片机，对智能温控箱控制系统进行设计和实现。

一、系统需求分析智能温控箱控制系统需要实现以下功能：1.对温度进行精确测量和控制；2.实时监测温度，并显示在控制面板上；3.能够根据设定的温度进行自动控制，实现温度稳定在设定值附近；4.通过人机界面（HMI）使用者可以对温度设定值、报警温度等进行设置和调整；5.当温度超过设定的报警温度时，能够及时报警；6.提供通讯接口，与上位机或其他设备进行通信，实现远程监控和控制。

二、系统硬件设计1.采用STM32单片机作为主控芯片，具有强大的计算和处理能力；2.温度传感器使用DS18B20数字温度传感器，可以实现对温度的高精度测量；3.控制面板采用LCD显示屏，用于显示温度和参数设置，并提供操作按键；4.报警部分使用蜂鸣器进行报警，并可以通过控制面板上的开关进行开启或关闭。

三、系统软件设计1.硬件初始化：初始化STM32芯片、温度传感器和控制面板；2.温度测量：通过DS18B20传感器读取温度值，并进行数字转换，得到实际温度值；3.温度控制：根据设定的温度值进行控制，通过PID算法控制温度稳定在设定范围内；4.参数设置：通过控制面板上的键盘输入，可以设置温度设定值、报警温度等参数；5.报警检测：检测当前温度是否超过设定的报警温度，若超过则触发报警；6.通讯接口：通过串口或其他通讯方式，实现与上位机或其他设备的数据传输和控制。

四、系统测试和验证搭建好硬件系统后，使用示波器等设备对系统进行测试和验证。

首先测试温度测量功能，将温度传感器放置在不同温度环境下，通过控制面板上的显示屏观察温度值是否准确。

然后测试温度控制功能，设定不同的温度值，观察系统是否能够控制温度稳定在设定范围内。

接着测试参数设置功能，通过控制面板上的键盘输入不同的参数值，并观察系统是否能够正确设置参数。

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：恒输入部温度传感器温箱AT89C显示部2051驱动控制加热上位 PC制冷图 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、P2 口、EA/Vpp、ALE/PROG、PSEN口线省去后，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。

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：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 ,完全能够满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。

基于单片机的恒温箱控制系统设计恒温箱是一种用于保持物品恒定温度的设备，广泛应用于实验室、医院、工厂等场所。

为了更好地控制恒温箱的温度，我们可以设计一种基于单片机的恒温箱控制系统。

首先，我们需要选择适合的单片机。

常用的单片机有51系列、AVR 系列、STM32系列等。

在选择单片机时，需要考虑其性能、功耗、价格等因素。

在本设计中，我们选择STM32系列的单片机，因为它具有较高的性能和较低的功耗，同时价格也比较合理。

接下来，我们需要设计恒温箱的硬件电路。

恒温箱的硬件电路主要包括温度传感器、加热器、风扇等。

温度传感器可以选择DS18B20等数字温度传感器，它具有高精度、数字输出等优点。

加热器可以选择PTC加热器或电热丝等，它们可以根据需要进行控制。

风扇可以用于调节恒温箱内部的空气流动，以达到更好的温度均匀性。

然后，我们需要编写单片机的程序。

程序的主要功能是读取温度传感器的数据，根据设定的温度范围控制加热器和风扇的工作。

程序可以采用C语言编写，使用Keil或IAR等集成开发环境进行开发。

在编写程序时，需要注意程序的稳定性和可靠性，避免出现死循环、死机等问题。

最后，我们需要进行系统测试和调试。

测试时可以使用温度计等工具对恒温箱的温度进行实时监测，以验证系统的稳定性和准确性。

调试时需要根据测试结果对程序进行优化和调整，以达到更好的控制效果。

综上所述，基于单片机的恒温箱控制系统设计需要选择适合的单片机、设计恒温箱的硬件电路、编写单片机的程序以及进行系统测试和调试。

这种控制系统可以实现对恒温箱温度的精确控制，提高恒温箱的使用效率和稳定性。

课程设计题目：电热恒温箱的单片机控制系统设计本课程设计介绍了一种电热恒温箱的单片机控制系统。

在温度采集方面选用了美国国家半导体公司的集成化半导体传感器LM134。

也可使用国内生产的同类型产品。

集成化传感器是新型器件，它比直接用一个PN结作传感器灵敏度高、线性好、使用方便。

控制系统主要有三大部分组成，分别是温度采集部分、温度控制部分、控制信号的输出执行部分。

系统设计使用的芯片都是系统设计经常用到的器件，微处理机采用美国ATMEL公司推出的单片微机STC89C52，1片Intel 8155作为I/O扩展器，组成微机基本系统。

技术参数和设计任务：1、利用STC89C52单片机构成的主电路，以实现对温度的控制；2、为使电路中各功能有条不紊进行，设计时钟电路来实现；3、为了有效的控制好温度，设计温度输入输出通道电路来实现；4、为了能够实现人机交互功能，设计了键盘电路和显示电路来实现；5、温度检测部分选用合适的温度传感器和ADC转换器实现对温度的测量；6、为了更有效的观察恒温箱，设计显示系统电路来实现；7、输出控制部分由电炉采用晶闸管来实现，通过如DAC0832转换成模拟量，从而控制电阻丝的通电加热功率；一、本课程设计系统概述1、电热恒温箱单片机控制系统研究的理论意义及应用价值随着时代的发展以及人民生活水平的提高，人们对传统的育种，发酵等方法感到厌烦，它们不仅复杂而且麻烦。

根据市场、用户等方面的实际需求，对恒温箱的要求也有不同，而恒温控制是恒温箱的核心，在允许的温度范围内，以较好设计方法，对于节省电能、延长设备的使用寿命均十分有利。

电热恒温箱的实际应用环境，要求我们对它的设计要考虑好其工作的实际环境。

而控制温度的先决条件是必须能够精确地掌握实时温度。

可见，研制一套切合实际需要的温度检测系统是十分必要的。

电热恒温箱的单片机控制系统投入使用后，可精确显示实时温度，还可提供温度打印，为温度控制提供依据，能满足各种实际需要，节省电力和人力，提高生产效率。

基于单片机的恒温箱控制系统设计恒温箱是一种用于保持特定温度的设备，广泛应用于实验室、医疗、食品加工等领域。

为了实现对恒温箱的精确控制，我们可以利用单片机来设计一个智能的恒温箱控制系统。

我们需要选择合适的单片机作为控制核心。

常见的单片机有51系列、AVR系列、STM32系列等，我们可以根据实际需求选择合适的型号。

接下来，我们可以通过编程来实现对恒温箱的控制。

在编程之前，我们需要设计一个合适的硬件电路。

一个基本的恒温箱控制系统包括温度传感器、加热器、风扇、显示屏等组件。

温度传感器用于实时监测箱内温度，加热器和风扇用于调节箱内温度，显示屏用于显示当前温度和设定温度。

在编程方面，我们可以利用单片机的IO口和模拟输入输出功能来实现对各个组件的控制。

首先，我们需要通过温度传感器获取到当前的温度值。

然后，我们可以根据设定的温度范围来判断是否需要调节加热器或风扇。

如果当前温度低于设定温度，则启动加热器；如果当前温度高于设定温度，则启动风扇。

通过不断监测和调节，我们可以实现对恒温箱内温度的精确控制。

除了基本的温度控制功能，我们还可以加入一些其他的功能，以提升系统的智能化程度。

例如，我们可以设置定时开关机功能，实现按照设定的时间自动启动和关闭恒温箱。

我们还可以设计一个温度曲线显示功能，实时显示恒温箱内温度的变化趋势。

此外，我们还可以通过串口通信将实时温度数据传输到计算机上，方便用户进行数据分析和记录。

在系统设计过程中，我们需要考虑到安全性和稳定性。

首先，我们需要加入过温保护功能，当温度超过设定的安全范围时，系统会自动关闭加热器并发出警报。

其次，我们需要合理设计硬件电路，确保电路的稳定性和可靠性。

此外，我们还需要进行充分的测试和调试，确保系统工作正常并能够稳定运行。

基于单片机的恒温箱控制系统设计可以实现对恒温箱内温度的精确控制。

通过合理的硬件设计和编程，我们可以实现恒温箱的智能化控制，提升系统的功能和性能。

这不仅可以满足实验室、医疗、食品加工等领域对恒温箱的需求，还可以为科研人员提供一个稳定、可靠的实验环境。

设计一个基于单片机的恒温箱控制系统涉及到硬件设计和软件编程两个方面。

下面是一个简要的设计方案：硬件设计：1. 传感器选择：选择合适的温度传感器，如DS18B20数字温度传感器，用于实时监测箱内温度。

2. 执行器：选择合适的加热器或制冷器作为执行器，用于调节箱内温度。

3. 单片机：选择适合的单片机，如Arduino Uno或STM32等，作为控制核心。

4. 显示器：可以添加LCD显示屏，用于显示当前温度和设定温度。

5. 输入设备：可以添加旋钮或按钮，用于设定目标温度。

软件设计：1. 温度读取：编写程序从温度传感器读取实时温度数据。

2. 控制算法：设计恒温控制算法，比如PID控制算法，根据实际温度和设定温度调节加热器或制冷器。

3. 用户界面：编写程序实现与用户的交互，包括设定目标温度和显示当前温度。

4. 安全保护：添加温度过高或过低的报警功能，保护箱内物品和系统安全。

5. 实时监控：实现实时监控功能，定时记录温度数据并可通过串口或WiFi上传至PC进行分析。

实施步骤：1. 进行硬件连接，将温度传感器、执行器和单片机连接好。

2. 编写单片机程序，包括温度读取、控制算法等功能。

3. 测试程序功能，确保可以准确地读取温度并控制箱内温度。

4. 调试控制算法，优化控制效果，确保恒温箱可以稳定工作。

5. 添加用户界面和安全保护功能，完善系统设计。

通过以上硬件设计和软件编程，可以实现一个基于单片机的恒温箱控制系统，能够稳定地控制恒温箱内的温度，满足不同实验或存储需求。

在实际应用中，还可以根据具体需求对系统功能和性能进行进一步优化和扩展。

基于单片机的恒温箱控制系统设计[摘要]恒温控制在工业生产过程中举足轻重，温度的控制直接影响着工业生产的产量和质量。

本设计是基于AT89C51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，进行数码管显示，当加热到设定值后立刻报警。

另外，本系统通过软件实现对按键误差、加热过冲的调整，以提高系统的安全性、可靠性和稳定性。

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AT89C51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；温度传感器；恒温；控制；报警The Design of Refrigerator Door Shell Shaping Control SystemBased on Siemens WINCCAbstract:The system makes use of the single chip AT89C51 as the temperature controlling center, uses numeral thermometer DS18B20 which transmits as 1-wire way as the temperature sensor, through the pressed key, the numerical code demonstrated composite of the man-machine interactive connection ,to realize set and adjust the initial temperature value. After the system works, the digital tube will demonstrate the temperature value, when temperature arriving to the setting value, the buzzer will be work immediately. In addition, the system through the software adjusting to the pressed key error, and the excessively hutting. All of these are in order to enhance the system’s security, reliability and stability.Keywords:DS18B20;MCU;Constant temperature control; 1-wire transmission目录1 引言 (1)2 系统概述 (1)2.1 简述 (1)3 设计思路分析 (2)4 方案论证 (2)4.1 温度传感器 (2)4.2 显示部分 (2)4.3 输出控制 (3)5 硬件设计及工作原理 (3)5.1 系统功能及工作流程介绍 (3)5.2 功能模块 (5)5.3 系统硬件设计 (5)5.3.1 DS18B20测温电路 (5)5.3.2 DS18B20的特点介绍 (6)5.3.3 单线（1-wire）技术 (6)5.3.4 DS18B20的引脚及功能介绍 (7)5.3.6 输出控制电路 (9)5.3.7 温度越线报警电路 (10)6 系统的应用软件设计 (10)6.1 软件描述 (10)6.1.1 键盘管理模块 (10)6.1.2 显示模块 (11)6.1.3 控制模块 (11)6.1.4 温度报警模块 (12)6.1.5 主程序和中断服务程序流程 (12)7 系统调试与仿真 (14)7.1 硬件调试 (14)7.1.1 脱机检查 (14)7.1.2 仿真调试 (14)7.1.3 检查CPU的时钟电路 (14)7.1.4 对扩展的RAM、ROM进行检查调试 (15)7.2 软件调试 (15)7.2.1 交叉汇编 (15)7.2.2 用汇编语言 (15)7.2.3 手工汇编 (15)7.3 系统仿真 (15)8 抗干扰技术 (18)8.1 硬件抗干扰技术 (18)8.2 软件抗干扰技术 (18)9 系统制作与测试 (19)结束语 (21)参考文献 (22)致谢 (23)1 引言温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用，其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。

1.功能要求用户设定温度值后，显示设定温度和当前温度根据当前温度和设定温度之间的差值，控制加温或停止加温，最终达到恒温。

2.方案论证按要求，系统采用1片51单片机、1片A/D转换器ADC0809、键盘和4个共阴极7段LED显示器件。

系统框图如图1所示。

图1 . 恒温控制系统原理图3.硬件电路设计本设计中，8255A和A/D转换器都作为单片机的扩展外设。

4.硬件电路的功能（分模块介绍）(1) 温度采集与控制单元电路:温度采集电路是用热敏电阻和一个分压电阻形成电压采样点，电压经换算可得到当前温度。

用一个大功率电阻形成温度控制电路，控制点接地，大功率电阻上有电流流过则发热，控制点接+12V，大功率电阻上无电流流过则停止发热。

电路图如下图2所示。

（2）动态显示电路：假设温度在100 ℃一下，因此可以选择4个共阴极的七段LED ，前两个显示设定温度，后两个显示当前温度。

单片机与8255A 相连，用8255A 的A 口连接段码，B 口连接位码实现动态显示。

具体电路如图3所示。

单片机与8255A 的连接电路略，假设8255A 的地址为FFF0H -FFF3H 。

（3）A/D 转换与温度控制电路：数据采集选用A/D 转换器0809，程序中循环采集A/D 转换值，采集完成由单片机接收采集的数据，经计算分析，确定是否加温，加温有8255A 的PC0控制。

具体电路如图4所示。

+12VA图2.温度采集与控制单元电路单片机接收到A/D 转换值X 后,将其转换为测试点的电压V ，在计算出电阻Rt 的值。

Rt 计算过程为：V=5X/256 i=V/510Rt=(5-V)/i=510*(5-V)/V 固有：Rt=510*(256-X)/X热敏电阻的阻值与温度之间有对应关系。

有的热敏电阻的阻值与温度之间是线性关系，有的是非线性。

对线性关系，可用公式将Rt 换算成温度，对于非线性关系，可用查表程序。

从连接电路中可知，0809芯片的地址是7FFFH ，0809的控制端CBA 与地相连，因此只可采集IN0的信号。