单片机温度监控系统的设计文字
基于STM32单片机的温度控制系统设计
基于STM32单片机的温度控制系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32单片机的温度控制系统的设计。
我们将从系统需求分析、硬件设计、软件编程以及系统测试等多个方面进行全面而详细的介绍。
STM32单片机作为一款高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各类嵌入式系统中。
通过STM32单片机实现温度控制，不仅可以精确控制目标温度，而且能够实现系统的智能化和自动化。
本文将介绍如何通过STM32单片机，结合传感器、执行器等硬件设备，构建一套高效、稳定的温度控制系统，以满足不同应用场景的需求。
在本文中，我们将首先分析温度控制系统的基本需求，包括温度范围、精度、稳定性等关键指标。
随后，我们将详细介绍系统的硬件设计，包括STM32单片机的选型、传感器和执行器的选择、电路设计等。
在软件编程方面，我们将介绍如何使用STM32的开发环境进行程序编写，包括温度数据的采集、处理、显示以及控制策略的实现等。
我们将对系统进行测试，以验证其性能和稳定性。
通过本文的阐述，读者可以深入了解基于STM32单片机的温度控制系统的设计过程，掌握相关硬件和软件技术，为实际应用提供有力支持。
本文也为从事嵌入式系统设计和开发的工程师提供了一定的参考和借鉴。
二、系统总体设计基于STM32单片机的温度控制系统设计，主要围绕实现精确的温度监测与控制展开。
系统的总体设计目标是构建一个稳定、可靠且高效的环境温度控制平台，能够实时采集环境温度，并根据预设的温度阈值进行智能调节，以实现对环境温度的精确控制。
在系统总体设计中，我们采用了模块化设计的思想，将整个系统划分为多个功能模块，包括温度采集模块、控制算法模块、执行机构模块以及人机交互模块等。
这样的设计方式不仅提高了系统的可维护性和可扩展性，同时也便于后续的调试与优化。
温度采集模块是系统的感知层，负责实时采集环境温度数据。
我们选用高精度温度传感器作为采集元件，将其与STM32单片机相连，通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，供后续处理使用。
基于51单片机的温度控制系统设计
基于 51 单片机的水温自动控制系统引言在现代的各种工业生产中，不少地方都需要用到温度控制系统。
而智能化的控制系统成为一种发展的趋势.本文所阐述的就是一种基于 89C51 单片机的温度控制系统。
本温控系统可应用于温度范围30℃到96℃。
设计并制作一水温自动控制系统，可以在一定范围(30℃到96℃)内自动调节温度,使水温保持在一定的范围(30℃到96℃)内。
(1) 利用摹拟温度传感器检测温度,要求检测电路尽可能简单。
(2) 当液位低于某一值时,住手加热。
(3) 用 AD 转换器把采集到的摹拟温度值送入单片机。
(4) 无竞争—冒险，无颤动。
(1) 温度显示误差不超过1℃.(2) 温度显示范围为0℃—99℃。
(3) 程序部份用 PID 算法实现温度自动控制。
(4) 检测信号为电压信号。
根据设计要求和所学的专业知识，采用 AT89C51 为本系统的核心控制器件。
AT89C51 是一种带4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS 8 位微处理器。
其引脚图如图1 所示。
显示模块主要用于显示时间，由于显示范围为0~99℃，因此可采用两个共阴的数码管作为显示元件.在显示驱动电路中拟订了两种设计方案：方案一：采用静态显示的方案采用三片移位寄存器 74LS164 作为显示电路，其优点在于占用主控系统的 I/O 口少,编程简单且静态显示的内容无闪烁，但电路消耗的电流较大。
方案二：采用动态显示的方案由单片机的 I/O 口直接带数码管实现动态显示, 占用资源少，动态控制节省了驱动芯片的成本，节省了电，但编程比较复杂，亮度不如静态的好。
由于对电路的功耗要求不大，因此就在尽量节省 I/O 口线的前提下选用方案一的静态显示.图 1 AT89C51 引脚图1 温度检测：有选用 AD590 和LM35D 两种温度传感器的方案，但考虑到两者价格差距较大，而本系统中对温度要求的精度不很高，于是选用比较便宜 LM35D。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域，温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求，本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器，结合温度传感器与执行机构，实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构（如加热器、制冷器等）、电源模块等。
其中，温度传感器负责实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号；执行机构根据控制器的指令进行工作，以实现对环境温度的调节；电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据，根据设定的温度阈值，输出控制信号给执行机构，以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信，实时显示环境温度及控制状态，方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定，一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后，需进行硬件设备的调试与测试，确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序，实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写，易于阅读与维护。
同时，需编写上位机监控软件，实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后，需对整个系统进行调试。
首先，对单片机程序进行调试，确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次，对上位机监控软件进行调试，确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后，对整个系统进行联调，测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试，本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
基于单片机的温湿度监测系统设计
基于单片机的温湿度监测系统设计一、引言在现代生活和工业生产中，对环境温湿度的准确监测具有重要意义。
温湿度的变化可能会影响到产品质量、设备运行以及人们的生活舒适度。
因此，设计一个高效、准确且可靠的温湿度监测系统至关重要。
本设计基于单片机，旨在实现对环境温湿度的实时监测和数据处理。
二、系统总体设计方案（一）系统功能需求本系统需要实现以下功能：1、实时采集环境温湿度数据。
2、对采集到的数据进行处理和分析。
3、将温湿度数据显示在液晶显示屏上。
4、具备数据存储功能，以便后续查询和分析。
5、当温湿度超出设定范围时，能够发出报警信号。
（二）系统总体架构本系统主要由传感器模块、单片机控制模块、显示模块、存储模块和报警模块组成。
传感器模块负责采集温湿度数据，并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机对接收的数据进行处理和分析，然后将结果发送给显示模块进行显示，同时将数据存储到存储模块中。
当温湿度超出设定范围时，单片机控制报警模块发出报警信号。
三、硬件设计（一）传感器选择选用 DHT11 数字温湿度传感器，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。
具有体积小、功耗低、响应速度快、性价比高等优点，能够满足本系统的设计要求。
（二）单片机控制模块选择 STC89C52 单片机作为控制核心。
它具有丰富的 I/O 口资源、较高的处理速度和稳定性，能够有效地处理和控制整个系统的运行。
（三）显示模块采用液晶显示屏 1602，它能够清晰地显示温湿度数据和相关信息。
（四）存储模块选用 EEPROM 芯片 AT24C02 作为存储模块，用于存储温湿度数据，方便后续查询和分析。
（五）报警模块使用蜂鸣器作为报警装置，当温湿度超出设定范围时，单片机控制蜂鸣器发出报警声音。
四、软件设计（一）主程序流程系统上电后，首先进行初始化操作，包括单片机内部资源的初始化、传感器的初始化、显示模块的初始化等。
然后，系统进入循环，不断读取传感器采集到的温湿度数据，并进行处理和分析。
基于单片机的温度监控系统设计
基于单片机的温度监控系统设计摘要：本文介绍了基于单片机的温度监控系统设计。
该系统通过使用温度传感器来获取环境温度，并将数据传送到单片机进行处理和显示。
设计使用DS18B20温度传感器，通过单总线协议与单片机进行通信。
单片机采用STM32F103C8T6，具有丰富的GPIO、SPI和UART接口，适用于本设计。
主要功能包括温度的连续监测、温度值的显示和报警功能。
设计采用KeilC51进行软件开发，通过LED和液晶显示屏进行温度值的显示，通过蜂鸣器进行报警提示。
关键词：单片机、温度监控、温度传感器、报警一、引言温度监控系统广泛应用于各种工业、农业和生活领域，能够实时监测环境温度并及时发出警报。
基于单片机的温度监控系统具有成本低、功耗低、易于实现等优点，在实际应用中得到了广泛应用。
二、系统硬件设计1.温度传感器选择本系统采用DS18B20温度传感器，该传感器具有数字信号输出、精度高、响应快等特点，且价格低廉。
2.单片机选择本系统采用STM32F103C8T6作为处理器，该单片机具有丰富的GPIO、SPI和UART接口，非常适合用于本设计。
3.显示模块选择本系统采用LED和液晶显示屏进行温度值的显示。
液晶显示屏具有低功耗、大视角、显示效果好的特点。
4.报警模块选择本系统采用蜂鸣器进行报警提示，当温度超过设定值时发出声音警报。
三、系统软件设计1.单片机初始化使用Keil C51进行软件开发，首先进行单片机的初始化，包括GPIO和串口等的初始化。
2.温度传感器读取通过单总线协议与单片机进行通信，并读取温度传感器的数据。
DS18B20采用一线通信方式，通过单总线来进行数据的传输与通信。
3.温度显示将读到的温度值进行处理，并通过LED和液晶显示屏进行显示。
4.温度报警设置一个温度阈值，当读到的温度值超过设定值时，通过蜂鸣器发出声音警报。
四、系统测试与实验结果对设计的温度监控系统进行测试，结果显示系统能够准确地读取环境温度，并能够根据设定值进行报警提示。
《2024年基于单片机的温湿度控制系统的设计》范文
《基于单片机的温湿度控制系统的设计》篇一一、引言在现代智能家居及工业自动化控制领域，温湿度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足各种应用场景的需求，本文提出了一种基于单片机的温湿度控制系统的设计方案。
该系统以单片机为核心，通过精确的传感器采集温湿度数据，并利用先进的控制算法实现温湿度的自动调节，从而达到预期的控制效果。
二、系统设计概述本系统采用单片机作为核心控制器，通过与温湿度传感器、执行器等设备的连接，实现对环境温湿度的实时监测与控制。
系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。
（一）硬件设计硬件部分主要包括单片机、温湿度传感器、执行器、电源等。
其中，单片机选用性能稳定、处理速度快的型号，负责采集传感器数据、处理控制算法、发送控制指令等任务。
温湿度传感器选用精度高、稳定性好的型号，用于实时监测环境中的温湿度数据。
执行器包括加热器、加湿器、除湿器等，根据控制指令调整环境中的温湿度。
（二）软件设计软件部分主要包括单片机程序、控制算法等。
单片机程序采用C语言编写，实现数据的采集、处理、传输等功能。
控制算法采用先进的PID算法，实现对温湿度的精确控制。
此外，系统还具有数据存储、通信等功能，可与上位机进行数据交互。
三、系统工作原理系统工作时，温湿度传感器实时采集环境中的温湿度数据，并将数据传输给单片机。
单片机对数据进行处理后，根据设定的控制算法计算出执行器的控制指令，并通过执行器对环境中的温湿度进行调整。
同时，单片机还将数据存储起来，并通过通信接口与上位机进行数据交互。
四、系统实现（一）硬件实现硬件部分需要根据设计要求进行选型和制作。
单片机、温湿度传感器、执行器等设备需要选用性能稳定、精度高的型号，并按照电路图进行连接。
同时，还需要制作电源、通信接口等辅助设备，以保证系统的正常运行。
（二）软件实现软件部分需要编写单片机程序和控制算法。
单片机程序采用C语言编写，包括数据采集、处理、传输等功能。
控制算法采用PID算法，实现对温湿度的精确控制。
单片机温度监测系统设计毕业论文
目录第一部分设计任务与调研 (2)1.毕业设计的主要任务 (2)第二部分设计说明 (3)1.理论分析 (3)2.设计方案（构思、分析、确定） (4)3.单片机温度检测系统设计 (5)4.单片机最小系统 (5)5.显示与报警模块设计 (9)第三部分设计成果 (11)1设计成果 (11)2作品的特点 (11)3佐证材料：单片机系统程序 (12)第四部分结束语 (23)第五部分致谢 (24)第六部分参考文献 (25)第一部分设计任务与调研1.毕业设计的主要任务温度往往是一个很重要的量，需要准确地加以控制。
除了这些部门之外，温度控制系统还广泛应用于其他领域，是用途很广的一类工业控制系统。
温度控制系统常用来保持温度恒定或者使温度按照某种规定的程序变化。
现要求能广泛工厂、民居的基于单片机的温度检测系统.2.设计的思路本设计的整体思路：利用流过热敏电阻电流随温度线性变化的关系，将电流的变化转化为电压的变化，即0℃时输出电压为0V显示在数码管上的数值为00.0。
当40℃时输出电压通过A/D转换器输出处理显示为40.0。
即在0~40℃的温度变化过程中，电压变化对应温度变化。
数码管上的数值就是对应于所测量的实际温度值。
测量过程中可通过独立按键，设置测量温度上下限数值（上限>下限），设置成功后，系统测量实时温度，当前温度高于上限值或低于下限值，通过蜂鸣器报警。
3.调研的目的和总结随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
列如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行即监测控制。
然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。
采用单片机来对它们进行温度监测控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度的提高被监测温度的技术指标，从而能够大大的提高产品的质量和数量。
基于单片机的温度测控系统的设计
基于单片机的温度测控系统的设计在现代的工业领域和生活中，温度测控系统被广泛应用，以监测和控制温度。
本文将介绍一个基于单片机的温度测控系统设计。
1.系统概述该系统的设计目标是能够测量和监控环境中的温度，并能自动调节温度以保持设定的温度。
该系统由传感器模块、数据处理模块和执行器模块组成。
2.传感器模块传感器模块用于测量环境中的温度。
在该系统中，我们可以使用温度传感器来实现温度测量。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻等。
传感器模块将温度数据传输给数据处理模块。
3.数据处理模块数据处理模块基于单片机来实现。
单片机通过接收传感器模块传输的温度数据，进行数据处理和判断，并决定是否需要调节温度。
数据处理模块还可以设置一个温度阈值，当环境温度超过或低于该阈值时，触发执行器模块进行温度调节。
4.执行器模块执行器模块是用来调节环境温度的关键。
在该系统中，我们可以使用电热器或制冷器来调节温度。
执行器模块会根据数据处理模块的控制信号来决定是否打开或关闭电热器或制冷器，以达到设定的温度。
5.界面设计为了方便用户的操作和监控，我们可以设计一个用户界面模块。
用户界面模块可以通过LCD显示屏展示当前环境温度和设定的温度，并提供一些按键用于设置温度阈值。
用户可以通过按键来设置温度阈值，同时可以看到当前温度和设定的温度。
6.系统工作流程系统的工作流程如下：-传感器模块测量环境温度，并将温度数据传输给数据处理模块。
-数据处理模块接收温度数据，并进行处理和判断。
-如果环境温度超过或低于设定的温度阈值，数据处理模块触发执行器模块进行温度调节。
-执行器模块根据数据处理模块的控制信号，打开或关闭电热器或制冷器，以调节环境温度。
-用户可以通过用户界面模块设置温度阈值，同时可以实时监控当前温度和设定的温度。
7.系统优化为了进一步优化系统的性能，我们可以考虑以下几个方面：-引入PID控制算法，以提高温度的稳定性和控制精确度。
-添加温度报警功能，当环境温度超过一定范围时，触发警报。
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1 设计要求1.1 控制要求（1）生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内，这主要在控制程序设计中考虑。
温度控制范围为15 ～25，升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度，保温阶段温度控制精度为 0.5度。
图1.1.1温度控制曲线（2）微机自动调节正常情况下，系统投入自动。
（3）模拟手动操作当系统发生异常，投入手动操作。
（4）微机监控功能显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出。
1.2 受控对象的数学模型生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究，而温度是影响生物繁殖的重要因素。
本系统要求长时间监视培养液的温度，并对当前的温度进行控制。
本控制对象为生物繁殖用培养液，采用继电器进行控制。
2 系统的硬件配置2.1 单片机和系统总线单片机：PIC16F877A（PIC16F877A为美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单片机）。
显示系统：商用计算机。
用户内存：256M RAM。
系统总线：RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）RS232 C有25条线，，分为5个功能组，包括4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用线和未定义线。
操作系统：Windows 2000。
2.2硬件介绍计算机工作的外围电路设备（1）温度传感器温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下：①补偿型NTC热敏电阻 B值误差范围小，对于阻值误差范围在5％的产品，其一致性、互换性良好。
适合于一般精度的温度测量和计量设备。
②外型结构和尺寸：图2.2.1 温度传感器结构尺寸图③主要技术参数：时间常数≤30S测量功率≤0.1mW使用温度范围-55～+125℃耗散系数≥6mW/℃额定功率0.5W④降功耗曲线：图2.2.2温度传感器功耗曲线图（2）核心处理单元MicroChip PIC16F877A单片机MicroChip PCI16F877A单片机主要性能：具有高性能RISC CPU仅有35条单字指令。
除程序指令为两个周期外，其余的均为单周期指令。
运行速度：DC-20M时钟输入。
DC-200ns指令周期。
8K*14个FLASH程序存储器。
368*8个数据存储器（RAM）字节。
引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容。
中断能力（达到14个中断源）。
8级深度的硬件堆栈。
直接，间接和相对寻址方式。
上电复位（POR）。
上电定时器(PWRT)和震动启动定时器。
监视定时器（WDT），它带有片内可靠运行的RC振荡器。
可编程的代码保护。
低功耗睡眠方式。
可选择的振荡器。
低功耗，高速CMOS FLASH/EEPROM工艺。
全静态设计。
在线串行编程(ICSP)。
单独5v的内部电路串行编程(ICSP)能力。
处理机读/写访问程序存储器。
运行电压范围2.0v到5v。
高输入/输出电流25mA。
商用，工业用温度范围。
低功耗：在5v,4MHz时典型值小于2mA。
在3v,32KHz时典型值小于20uA。
典型的静态电流值小于1uA。
外围特征：Timer 0 ：带有预分频的8位定时器/计数器。
Timer 1 ：带有预分频的16位定时器/计数器，在使用外部晶体时钟时在SLEEP期间仍能工作。
Timer 2 ：带有8位周期寄存器，预分频和后分频器的8位定时器/计数器2个捕捉器，比较器和PWM模块。
其中：捕捉器是16位的，最大分辨率为12.5nS。
比较器是16位的，最大分辨率为200nS。
PWM最大分辨率为是10位。
10位多通道模/数转换器。
带有SPI（主模式）和I2C（主/从）模式的SSP。
带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送（USART/RCI）。
带有RD,WR和CS控制（只40/44引脚）8位字宽的并行从端口。
带有降压的复位检测电路。
（3）RS-232-C接口电路计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式。
由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。
在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。
RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。
它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。
它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定。
①接口的信号内容实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机通讯中一般只使用3-9条引线。
RS-232-C最常用的9条引线的信号。
②接口的电气特性在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。
即：逻辑。
“1”，-5~-15V；逻辑“0” +5~ +15V 。
噪声容限为2V。
即要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号作为逻辑“1”。
③接口的物理结构 RS-232-C接口连接器一般使用型号为DB-25的25芯插头座,通常插头在DCE端,插座在DTE端. 一些设备与PC机连接的RS-232-C接口,因为不使用对方的传送控制信号,只需三条接口线,即“发送数据”、“接收数据”和“信号地”。
所以采用DB-9的9芯插头座，传输线采用屏蔽双绞线。
④传输电缆长度由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺，其实这个4%的码元畸变是很保守的，在实际应用中，约有99%的用户是按码元畸变10~20%的范围工作的，所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。
图2.3.1 Max232结构图（4）继电器继电器是具有隔离功能的自动开关，广泛用于遥控，遥测，通信，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。
继电器是在自动控制电路中起控制与隔离作用的执行部件，它实际上是一种可以用低电压、小电流来控制大电流、高电压的自动开关。
在本系统中，继电器控制的自动温度调节电路和PCI16F877A单片机中程序构成温度自动监测电路，实现对生物培养液温度的监测和自动控制（5）半导体降温片及电阻加热丝①半导体制冷器是根据热电效应技术的特点，采用特殊半导体材料热电堆来制冷，能够将电能直接转换为热能，效率较高。
其工作原理如图2.5.1：图2.5.1半导体降温片工作原理图半导体制冷片由许多N 型和P 型半导体之颗粒互相排列而成，而N P 之间以一般的导体相连接而成一完整线路，通常是铜、铝或其他金属导体，最後由两片陶瓷片像夹心饼乾一样夹起来，陶瓷片必须绝缘且导热良好，通上电源之後，冷端的热量被移到热端，导致冷端温度降低，热端温度升高。
它的外观如图2.5.2所示。
2）本控制系统是对生物培养液进行温度监控，故太快的温度变化对生物繁殖显图2.5.2半导体降温片外观图②本控制系统是对生物培养液进行温度监控，过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。
正视图侧视图3 温度控制系统的组成框图采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见图3.1。
其中数字控制器的功能由单片机实现。
图3.1温度控制系统的组成框图培养皿的传递函数为),1/()(1+=-s Ke s G s τττLT =θ，其中τ1为电阻加热的时间常数，θ为电阻加热的纯滞后时间，T θ为采样周期。
A/D 转换器可划归为零阶保持器内，所以广义对象的传递函数为]/)1[()1/([)(11s Ts e s Ke s G s --⨯+-=τθ （3-1-1）广义对象的Z 传递函数为)/1/)11(]}/)1[()]11/{[)(1111-------=-⨯+-=z eT e Kz s e s s Ke Z z G T L Ts ττθτ （3-1-2） 所以系统的闭环Z 传递函数为)1/()1()1/(/)1[()(//1ττθτT T L s Ts e e z s e s e Z z --------=+⨯-=Φ (3-1-3)系统的数字控制器为)(G /)()(D )(E /)(U 1z z z z z Φ===L T T e T T T z e z e e K e z e ---------------1/1/1//11/)1(]1)[1(/)1)(1(ττττ （3-1-4）写成差分方程即为)1()1()1()(//L k u e k u e k u T T ---+-=--ττ)1(/)1()1()1(/)()1(1/1//1//τττττT T T T T e K k e e e e K k e e -----------+ （3-1-5）令 )1(/)1(1//0ττT T e K e a ----=)1(/)1(1/1//1τττT T T e K e e a -----= τ/1T e b -=,τ/21T e b --=,得)1()1()1()()(2110L k u b k u b k e a k e a k u --+-+--= （3-1-6） 式中)(k e ——第k 次采样时的偏差；)1(-k e ——第1-k 次采样时的偏差；)1(-k u ——第1-k 次采样时的偏差；4 温度控制系统结构图及总述图4.1温度控制系统结构图图4.1中温度传感器和Micro Chip PIC16F877A单片机中的A/D转换器构成输入通道，用于采集培养皿内的温度信号。
温度传感器输出电压经过A/D转换后的数字量与培养皿内的温度给定值数字化后进行比较，即可得到实际温度和给定温度的偏差。
培养皿内的温度设定值由Micro Chip PIC16F877A单片机中程序设定。
由Micro Chip PIC16F877A单片机构成的数字控制器进行比较运算，经过比较后输出控制量控制由加热和降温电路构成的温度调节电路对培养皿中的培养液温度进行调节。
同时通过电平转换电路把当前温度传输到商用计算机的串口中，由计算机动态的显示培养皿中的温度，正常情况下温度控制由Micro Chip PIC16F877A单片机自动控制。
必要时，计算机也可以通过软件来强制改变培养皿中温度。
5 温度控制系统软件设计5.1 Microchip PIC16F877A单片机温度控制系统软件结构图如图5.1.1所示。
图5.1.1单片机温度控制系统软件结构图5.2 单片机控制流程图图5.2.1单片机控制流程图5.3 温度变换程序模块温度传感器在12℃到60℃输出2.52V—1.02V，温度起点为12℃，满量程为48℃。
Micro Chip PIC16F877A单片机内嵌的10位A/D转换器对应输出的数字量为0000000000B~1111111111B（0~5V），应用以下变换公式进行变换：A X =A+(AM-A)(NX-N)/(NM-N)式中，A为一次测量仪表的下限。