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恒温箱自动控制系统设计报告

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恒温箱自动控制系统设计
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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。

2）显示方案选择：
方案一：温度的显示可以用数码管，但数码管只能显示简单的数字，它有电路复杂，占用资源较多，显示信息少等缺点。

方案二：LCD12864汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字，128个字符及64×256点阵显示RAM。

可显示内容：128列×64行，多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。

我们设计的系统需要显示更多的信息，所以考虑显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增强显示信息的可读性，看起来更方便。

所以选择方案二。

LCD12864接线方法如图二所示：
图二、LCD12864接线图
3）声光报警系统
采用蜂鸣器及三色LED组成声光报警系统。

制冷时LED为红色，温度达到控制要求且上下浮动在1℃以内时为绿色，升温时为黄色。

温度到达给定值的同时，蜂鸣器发出报警提示音。

二、理论分析与计算
实现温度的实时显示是由计算温度子程序将 RAM 中读取值进行 BCD 码的转换运算，并进行温度值正负的判定，从DS18B20读取出的二进制值必须先转换成十进制值，才能用于字符显示。

因为 DS18B20 的转换精度为 9-12 位可选的，为了提高精度采用12位。

在采用12位转换精度时，温度寄存器里的值是以0.0625为步进的，即温度值为温度寄存器里的二进制值乘以 0.0625，就是实际的十进制温度值。

计算温度子程序流程图如图三：
图三、温度子程序流程
三、系统硬件电路设计
首先确定系统总体结构，再逐个设计所需电路。

10×10（mm）恒温室，为是室内温度与外界隔绝好，我们采用厚泡沫板做箱体，温度传感器嵌入箱内并固定在箱内中间位置；
单片机主控电路模块；
单片机最小系统接线如图四：
图四、单片机最小系统接线图
电源电路模块，设计有5V，6V,9V，12V等不同输出电压以满足各部分电压需求；
控制制冷片工作的继电器模块；
键盘输入模块，可输入二位十进制数，输入范围为5~35，超出范围时会给出错误提示；
输出显示模块；
声光报警系统，
蜂鸣器接线图如图五：
图五、蜂鸣器接线图
程序下载电路如图六示：
图六、下载电路
四、系统软件程序设计
4．1主程序
系统主程序首先对系统进行初始化，包括设置定时器、端口；开机画面显示系统程序不断循环执行显示效果：
#include<iom128v.h>
#include<macros.h>
#include"12864.h"
#include"delay.h"
#include"18B20.h"
#include"AVR_128.h"
#include"key_scan.h"
#define WATERON PORTE|=0x01;
#define WATEROFF PORTE&=~0x01;
#define WIND_FREEZEON PORTE|=0x02;
#define WIND_FREEZEOFF PORTE&=~0x02;
#define HEETON PORTE|=0x04;
#define HEETOFF PORTE&=~0x04;
void main()
{
uint wendu;
uchar aa,bb,a1=0,a2=0,b1=0,b2=0,b3=0,m1=0,n1=0,a,b,c;
DDRA=0xf0;
PORTA=0xff;
DDRG=0xff;
PORTG=0xff;
DDRE=0xff;
PORTE=0xf0;
PORT_Init(); //端口初始化
Lcd_Init(); //初始化LCD
Clear_All();
TCCR1B=0X05; //1024分频
TCNT1H=0Xc2; //设定初值，定时一分钟
TCNT1L=0Xf6;
TIMSK|=BIT(2);
Write_LCD(0,1,"当前温度:");
Write_LCD_lib(4,1,a); //显示转换的结果在12864上表示出来
Write_LCD_lib(5,1,b);
Write_LCD(6,1,".");
Write_LCD_lib(7,1,c);
WATERON;
}
}
}
五、测试方法与实验数据
5.1硬件和软件的调试
1、硬件调试时，可先检查印制板及焊接的质量是否符合要求，有无虚焊点及线路间有无短路、断路。

然后用万用表检测，检查无误后，可通电检查 LCD 液晶显示器亮度情况，一般情况下取背光电压为 4~5.5V 即可得到满意的效果，再依次检查各部分结构安装是否牢固。

2.软件调试是在ICCAVR编译器下进行，源程序编译及仿真调试应分段或以子程序为单位逐个进行，最后结合硬件实时调试。

子程序调试包括：
1).LCD12864显示程序；
2).延时函数子程序；
3).DS18B20读出温度子程序、温度转换命令子程序、计算温度子程序、显示数据刷新子程序。

5.2实验数据及结果分析
1、实验数据
2、结果分析
升、降温过程中每变化15℃所用时间均未超过3分钟，满足设计要求，但是从数据可以看出，温度在向室温方向变化时的速度要快于背离室温变化时的速度，说明外界温度对恒温箱内温度还是有一定的影响，不可消除。

六、报告总结
本恒温箱的温度可调范围:3～35℃，温度误差小,温度显示稳定。

可显示当前温度、设定温度、温度差值；设定温度通过3×4矩阵键盘输入，当温度达到设定值时启动蜂鸣器，指示灯变为绿色。

【参考文献】
1. 单片机原理与控制技术 (第二版) 张志良主编
2. 单片机机开发技术与实训黄庆华、张永格、主编
3. 高频电路原理与分析 (第二版) 曾兴雯、刘乃安、陈键、编著
4. 电子线路设计·实验·测试（第二版）谢自美、主编
5 全国大学生电子设计竞赛获奖作品汇编 (06/07/08年)
6 电子线路设计应用手册张友汉主编
7 单片机基础. 李广弟主编。

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基于单片机的恒温箱控制系统设计

基于单片机的恒温箱控制系统设计

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。

恒温箱PLC控制系统毕业设计

恒温箱PLC控制系统毕业设计

摘要随着现在电子技术的发展，温度测量的利用在许多地方都有比较大的发展空间，许多质量好而且便宜的温度传感器被设计开发，在温度检测控制和测量方面得到了较大的应用。

例如在日常生活、工业生产、和实验室当中恒温箱的的应用随处可以见到。

在生活中我们用恒温箱保存食物，在工业生产中一些原料的保存用到恒温箱，实验室里特别是生物的培养实验室恒温箱的应用更为广泛。

除此之外，在医用、水产、特种工业、工业探伤、照相等领域，都需要稳定而精确的温度。

与此同时随着社会的发展，温度、压力、液位和流量是四中最常见的过程变量，其中温度是一个非常重要的过程变量。

因此国内外对恒温箱的研究越来越深入，恒温箱的用途也越来越广泛，恒温箱plc控制系统不仅不仅促进了科技的发展和工业生产，也提高了人民的生活水平，因而这种低成本而又能打成需求者需要的恒温箱就有意义。

本次设计中，恒温箱控制系统的性能在很大程度上取决于对温度的控制性能，与此同时采用以PLC为主控制器通过拨码开关设定初始输入温度，设定温度与所测温度进行比较，然后plc对数据进行处理，根据偏差信号的大小来驱动控制发热丝或冷水泵，从而使恒温箱达到温度恒定控制的目的。

本次恒温箱plc控制系统将基于plc设计完成，设计过程当中将应用的温度传感器、数码显示管、加热装置、冷却水泵、冷却器、储水箱、温度显示、阀门及状态指示不见。

恒温箱plc控制系统要求控制恒温箱的水温在20~80摄氏度之间某设定数值，当水温小于设定值时，采用电热升温。

当水温大于设定值时，放出热水部分，并且启动冷却风扇使水流经冷却器向恒温箱提供水。

本恒温箱plc控制系统以plc控制器为核心，同时本系统也应用了温度传感器、流量传感器、和液位传感器，设计恒温箱plc控制系统的硬件电路和软件程序，完成控制任务。

恒温箱plc控制系统的设计还对plc特殊功能扩展模块和BCD译码器做了简单的介绍。

关键词：PLC，传感器，恒温箱，PIDAbstractWith the current development of electronic technology, the use of temperature measurement in many places has a relatively large space for development, a number of good quality and inexpensive temperature sensor is designed and developed, in terms of temperature measurement and control and measurement applications have been larger. For example, in daily life, industrial production, and laboratory applications among the incubator can be seen everywhere. In life we saved with the thermostat food, some preserved in the industrial production of raw materials used in the oven, in particular the application of biological laboratory culture laboratory incubator is more extensive. In addition, the medical, aquatic products, specialty industrial, industrial inspection, photography and other fields, we need a stable and precise temperature. With the development of society at the same time, temperature, pressure, level and flow are the four most common process variables, where the temperature is a very important process variables. So researches on more in-depth incubator, incubators use has become increasingly widespread, incubators plc control system not only has not only promoted the development of technology and industrial production, but also improve the living standards of the people, so this demand for low cost and they can be labeled as an incubator needs to be meaningful The design, performance thermostat control system largely depends on the temperature control performance, at the same time adopt a PLC-based controller to set the initial input temperature via DIP switch, set temperature and the measured temperature comparison, then plc for data processing, based on the size of the error signal to the drive control heating wire or cold water pump, so that the oven temperature constant control purposes. The incubator will be based plc control system design is completed, the design process will be applied temperature sensors, digital display tubes, heating devices, cooling water pumps, coolers, storage tanks, temperature display, valves and status indication disappear. Plc thermostat control thermostat control system requires a set value of temperature between 20 to 80 degrees Celsius, when the water temperature is less than the set value, the use of electric heating. When the water temperature is greater than the set value, the release of hot water portions, and start the cooling fan to provide cooling water to flow through the incubator. The thermostat control system plc controller as the core, but also the application of the system temperature sensors, flow sensors, and liquid level sensor, design incubator plc control system hardware and software programs, complete control tasks. Design incubator plc control system also plc expansion modules and special function BCD decoder to do a simple introduction.Abstract: PLC, sensors, thermostat，PID目录摘要. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..1 Abstract (2)1 设计方案的确定 (6)1.1 各控制方案的比较 (6)1.2 PLC温控系统原理 (7)2 系统硬件设计 (9)2.1硬件分配 (9)2.3 恒温控制的PLC 控制装置示意图 (10)2.4工艺过程及控制要求说明 (10)2.5 I/O地址表 (12)2.6温度传感器 (12)2.7 PLC主机 (15)2.8 执行单元 (17)2.9 LED显示器显示方式 (17)2.10 各电器元件的选择 (17)3 系统的软件设计 (17)3.1恒温系统控制流程图 (18)3.2 恒温系统梯形图 (19)3.3 恒温控制系统程序 (29)参考文献 (32)致谢 (33)1设计方案的确定1.1 各控制方案的比较根据任务设计要求,恒温水箱的温度需要运用PID控制。

恒温箱实验报告

恒温箱实验报告

计算机控制系统设计报告设计名称：恒温箱温度计算机控制系统设计姓名：高川学号: 20121851班级：自动化1203学院：信息工程学院任课教师：聂诗良2015年11月21日基于单片机的恒温箱控制系统设计摘要：本设计是基于AT89C52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：电源、温度传感器、显示屏、控制、晶闸管驱动和报警的设计；软件包括：键盘管理程序设计、显示程序设计、PID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，进行液晶显示，当加热到设定值后立刻报警。

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为主控芯片，液晶作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。

关键词：单片机、晶闸管、恒温、PID算法。

引言：本课题采用单片机控温度实现恒温控制，这个环节有温度传感器将恒温箱内的温度信号传输给单片机，单片机通过对输入的温度信号与设定值比较，再把比较后的信号通过PID 控制器得出控制信号，从而保持控制晶闸管的通断状态，达到平滑的控制灯泡两端电压实现对恒温箱温度的全程控制。

一、本课题设计要求如下图所示，恒温箱采用木箱或纸箱（外形尺寸不大于30cm×30cm×30cm），内置白炽灯泡（功率不大于100W）用于加热。

木箱或纸箱白炽灯泡≤100W30cm10cm自制恒温箱要求（1）温度采集传感器采用热电阻或热电偶，或一体化数字温度传感器DS18B20。

（2）控制灯泡亮度或发热量，采用可控硅平滑控制。

（3）采用单片机89C51作为控制器。

（4）采用LCD的液晶显示器作为显示器，同时显示给定温度和实际温度。

（5）采用自制按键的键盘作为温度给定值输入。

（6）恒温箱实际温度达到给定值时（误差要求±1℃）需声光提示，声音延时5秒后停止。

（7）恒温箱最高温度≤100℃。

毕业设计(论文)-应用plc的恒温箱控制系统设计[管理资料]

毕业设计(论文)-应用plc的恒温箱控制系统设计[管理资料]

目录1 绪论 (1)2 FX2N系列PLC (3)3 FX2N-4AD模块介绍 (4)通道选择 (4)程序实例 (6)4 传感器简介 (7)热电偶传感器应用 (9)叶轮式流量传感器 (10)光电开关 (11)5 BCD译码器 (15)6 搅拌部分 (16) (16) (17)流体搅拌基本原理及参数 (18)7 冷却器简介 (18)8 程序设计 (19) (19) (20) (20) (21)恒温箱控制总梯形图 (25)恒温箱控制语句表 (32)结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)1 绪论可编程控制器简称PC（英文全称：Programmable Controller），它经历了可编程序矩阵控制器PMC、可编程序顺序控制器PSC、可编程序逻辑控制器PLC（英文全称：Programmable Logic Controller）和可编程序控制器PC 几个不同时期。

为与个人计算机（PC）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这个老名字。

1987年国际电工委员会（International Electrical Committee）颁布的PLC 标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

”目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

开关量的逻辑控制这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。