温度控制恒温箱的设计和分析研究
使用恒温箱控制实验环境温度的技巧
使用恒温箱控制实验环境温度的技巧在科学研究和实验中，恒温箱是一个非常重要的设备，它可以提供稳定的温度环境，为实验提供准确可靠的数据。
然而，要想正确使用恒温箱并控制实验环境温度，有一些技巧是必须要掌握的。
首先，选择合适的恒温箱非常重要。
恒温箱的质量和性能直接影响实验结果的准确性和可靠性。
因此，在购买恒温箱时，我们应该选择质量可靠、性能稳定的产品。
同时，根据实验的需求，选择适合的温度范围和控制精度的恒温箱也是必要的。
这样可以确保实验环境温度的准确性和稳定性。
其次，正确的放置样品也是控制实验环境温度的关键。
在使用恒温箱时，我们应该合理放置样品，确保样品之间的距离和密度均匀。
这样可以避免样品之间的温度差异，保证实验结果的可比性。
另外，应该避免将样品直接放在恒温箱的底部或顶部，以免影响温度的均匀性。
正确放置样品可以提高恒温箱的利用率，减少实验误差。
第三，合理设置恒温箱的温度和时间参数也是非常重要的。
在进行实验前，我们需要根据实验的要求和样品的特性，设置恒温箱的温度和时间参数。
温度参数应该根据实验的需要选择，同时需要考虑到样品的热容量和传热特性。
时间参数则应该根据实验的持续时间和样品的反应速度来确定。
合理设置温度和时间参数可以提高实验结果的可靠性和准确性。
此外，定期维护和保养恒温箱也是非常重要的。
恒温箱是一个精密的设备，需要定期进行维护和保养，以确保其正常运行和稳定性。
维护和保养工作包括清洁恒温箱内部和外部，检查和更换损坏的零部件，校准温度和时间控制器等。
定期维护和保养可以延长恒温箱的使用寿命，提高实验结果的可靠性。
最后，合理使用恒温箱也是非常重要的。
在使用恒温箱时，我们应该遵循使用说明书和操作规程，正确操作恒温箱，避免不必要的误操作和事故发生。
同时，我们应该注意实验室的环境条件，避免恒温箱受到外界的干扰和影响。
合理使用恒温箱可以保证实验结果的准确性和可靠性。
总之，使用恒温箱控制实验环境温度是科学研究和实验中必不可少的一环。
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。
恒温箱温度控制系统的设计任务书
编号：毕业设计任务书题目：恒温箱温度控制系统的设计学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：孙卉学号：1200120304指导教师单位：机电工程学院姓名：韦寿祺职称：教授题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发2015年12月28日一、毕业设计（论文）的内容恒温箱广泛应用在医疗、工业生产和食品加工等领域，其对温度稳定性要求较高，如何实现对温度的精确控制是恒温箱温度控制系统的关键。
温度控制系统通常由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等组成。
目前，测量装置大多采用温度传感器采集温度，但是在常规的环境中，温度受其它因素影响较大，而且难以校准，因此，温度也是较难准确测量的一个参数，常规方法测量温度误差大、测量滞后时间长。
当前，普遍使用单片机或者PLC实现恒温箱温度的智能控制，两种控制方式各有优势。
本课题要求设计一种智能恒温控制系统，选择合适的控制方式实现温度的智能控制，具体任务如下：1、收集有关恒温箱的文献资料，了解恒温箱的工作原理、工艺要求等，重点学习掌握恒温箱温度控制系统的构成、运行参数、控制特点等，选择合适的控制方式，制定恒温箱电热温度控制系统的控制方案。
2、建立恒温箱电热温度控制系统的数学模型，应用仿真软件进行仿真，选择调节器参数，分析系统稳态和动态控制性能指标。
3、完成恒温箱电热温度控制系统的硬件电路设计和相关控制软件程序的编写，绘制系统原理图，计算元器件参数，选择元器件型号。
4、制作演示模拟样机，进行软硬件联调。
二、毕业设计（论文）的要求与数据1、收集恒温箱温度控制系统的工作原理和控制方法的相关文献资料15篇以上，其中英文文献不少于2篇。
2、恒温箱电热温度控制系统的输入电源为单相220V，电加热额定功率5kW，温度调节范围室温~200℃，温度控制精度在±1℃以内。
3、恒温箱对加热电源电流的传递函数为18.4e ，采用PID调节器或九点1.2s控制器设计恒温箱电热温度控制系统，选择单片机或PLC作为控制器。
恒温箱的控制设计毕业设计论文
摘要温度与生物的生活环境密切相关，不同的生物或物体对温度的要求都不同。
随着智能控制技术不断的发展，在现代工业生产以及科学实验的许多场合，为了获取生物或物体所需求的温度，需要及时准确的获取温度信息，同时完成对温度的预期控制，这时候温度检测与控制系统就显得尤其的重要。
因此，温度检测系统的设计与研究一直备受广大科研者重视。
本次课题设计了一个低成本，高精度的恒温箱。
该设计主要从硬件和软件两个方面出发：1）在硬件上，选择AT89C52单片机为核心，采用了TL431组成2.5V的恒流源，并以Pt100温度传感器作为温度检测仪器，通过ICL7135模数转换器采集数据，用LED数码管作为显示器，构成了一个恒温箱；2）在软件上，设计了温度检测算法，并在C语言编程环境下，编写了相应的程序来实现所设计的算法。
最后通过Proteus ISIS与Keil的联合仿真，保证了算法的可行性。
通过仿真实验可以发现所设计的系统可以较好的检测、控制并且保持温度。
但是由于温度调节的迟滞性以及设计上的不足，该系统具有一定的局限性。
关键词：温度检测；AT89C52单片机；恒温箱；C语言编程ABSTRACTTemperature is closely related to life and environment. Different creature or object have different requirements to temperature. With the development of the intelligent-control- technology, and in order to arrive to the creature's or object's temperature-demand, we should take the information of temperature timely and accuratly, and control the temperature to the expected degree, in the modern industrial production and scientific experiment many occasions . I n this situation, the testing and controlling system for temperature is especially important. Therefore, the designs for temperature detection system attract researchers' attentions.In this dissertation, we designed a box with constant temperature which has low cost as well as high accuracy. We designed the system mainly from two aspects: hardware and software1)Hardware's design: At first, we chosed AT89C52 SCM as the core of the system. And then we selected TL431 to compose the 2.5 V constant and Pt100 temperature sensor for testing temperature. At last, we collecte data througn theICL7135 ADC and display data them on the LED. All of this consists of a the constant-temperature-box;2)Software's design: In this papar, we designed a algorithm detecte temperature and implemented it based on the C programming language's environment. Finally we did a series of simulation experiment through the Proteus ISIS and Keil to ensure that the algorithm is feasible.Simulation results show that the system designed had a very good effect on temperature's detection, controlling and keeping . Because of the adjustmentand of the temperature and the insufficiency of the design, this system has some limitations.Keywords：Temperature detection;AT89C52 SCM; Box of constant temperature ;C language programming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。
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℃。
恒温箱温度控制系统设计
恒温箱温度控制系统设计恒温箱是一种用于保持恒定温度的设备，广泛应用于实验室、医疗、食品加工等行业。
恒温箱温度控制系统设计是为了保持箱内温度在预定的设定值范围内稳定，确保实验或加工过程的准确性和可靠性。
本文将详细介绍恒温箱温度控制系统设计的关键步骤和技术要点。
一、温度传感器选择和安装：温度传感器是恒温箱温度控制系统的核心部件，常用的传感器有热电偶和热敏电阻。
选择传感器时需要考虑测量范围、精度、响应时间等因素，并在箱内合适的位置进行安装，以确保能够准确测量到箱内温度。
二、温度控制器选择和配置：温度控制器是实现恒温箱温度控制的关键组件，常见的控制器有PID控制器和模糊控制器。
控制器的选择要根据实际需求和系统性能来确定，同时需要根据传感器类型和参数进行配置，确保能够准确控制箱内温度。
三、加热器和散热器安装：恒温箱的温度控制是通过加热器和散热器来实现的，加热器增加箱内温度，散热器降低箱内温度。
加热器和散热器的选择要考虑到箱体的尺寸和散热量，合理配置，并确保安装牢固和散热效果良好。
四、温度控制算法设计：温度控制算法是恒温箱温度控制系统的关键部分，常用的算法有PID算法、模糊控制算法和遗传算法等。
在算法设计过程中需要根据实际需求和系统响应特性进行参数调整，以达到稳定控制和快速响应的效果。
五、温度控制系统的连续监测和调整：温度控制系统需要实时监测箱内温度，并在温度偏离设定值时进行及时调整。
可以通过触摸屏显示温度曲线和设定值，在温度波动较大时进行系统调整，保证温度稳定性。
六、安全性和可靠性设计：综上所述，恒温箱温度控制系统设计应包括温度传感器选择和安装、温度控制器选择和配置、加热器和散热器的安装、温度控制算法设计、温度控制系统的连续监测和调整、以及安全性和可靠性设计。
只有在这些关键步骤和技术要点上做好设计和配置，才能确保恒温箱温度控制系统的稳定性和可靠性，以满足实际需求。
恒温箱的制作方法
恒温箱的制作方法恒温箱是一种用来控制温度稳定在特定水平的设备。
它在许多实验室和工业应用中被广泛使用，例如生物学实验、材料科学研究和药物开发等。
下面将详细介绍制作恒温箱的方法。
材料准备：1. 一个密封性好的容器，例如金属箱或塑料箱。
2. 保温材料，例如泡沫塑料或矿棉。
3. 温控装置，例如温控器或温度传感器。
4. 加热器，例如电热棒或陶瓷加热板。
5. 风扇，用于均匀分布温度。
步骤：1. 选择合适的容器：根据你的需求选择一个合适的容器。
金属箱通常比塑料箱更耐高温，并且具有良好的密封性，但会导致热量散失。
塑料箱则便宜且轻便，但可能不如金属箱稳定。
2. 制作密封：确保箱子的密封性良好。
可以使用胶水或密封胶条来封住容器的缝隙，以减少热量流失。
3. 安装保温材料：在容器的内部壁上贴上泡沫塑料或矿棉。
这将帮助保持箱子内部的温度稳定，并减少温度变化对外界的影响。
4. 安装温控装置：将温控器或温度传感器安装在箱子内部的适当位置。
这将用于监测和控制箱子内部的温度。
5. 安装加热器：根据温控装置的要求，安装一个适当的加热器。
电热棒和陶瓷加热板是常用的加热器类型。
确保加热器与箱子内的其他物体保持安全距离，以防发生火灾或热损坏。
6. 安装风扇：为了均匀分布温度，可以在箱子的一侧安装一个小型风扇。
风扇将帮助热量更快地在箱子内部循环，使温度更加均匀。
7. 连接电源和控制装置：将温控装置、加热器和风扇连接到电源和控制装置。
根据使用指南正确连接电线，并确保电路安全可靠。
8. 测试和调试：在使用之前，进行一次测试和调试以确保恒温箱能够稳定地工作。
将箱子内温度设定为特定的温度，然后观察温控器和加热器的反应。
确保温度能够在设定的范围内保持稳定，并且温度变化时，加热器能够及时调整。
制作恒温箱的关键是保持箱内温度稳定，并能够进行精确的温度控制。
因此，在制作过程中务必注意密封性和绝缘性的要求，并确保温控装置和加热器能够精确地控制温度。
此外，根据实际需求选择合适的材料和设备，能够更好地满足不同实验或工业应用的要求。
单片机恒温箱温度控制系统的设计说明
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1引言
恒温箱智能控制系统已广泛应用于社会和生活中的各个领域，在恒温箱的发展过程过程中，温度控制对恒温箱的设计是人类长期以来研究的重要课题。
此论文主要研究恒温箱温度控制，硬件采用Proteus ISIS 7.8进行仿真，程序采用Keil 进行仿真。
最后，硬件仿真与程序仿真结合便测试出所设计的效果。
1.1 研究背景及现状
温度控制是恒温箱的重要环节，对温度智能控制系统有重大意义。
在日常生活中，可以用来保存食物；在工业中，可以保存工业原料以及一些产品的测试，其控制效果的好坏会对产品有直接影响；在农牧业中，可以育苗，可以饲养生物；在科研机构可以培养细胞；在生物研究中，可以为无菌试验创造有利的条件；一些高端电子设备的正常运行需要一定的温度环境。
上世纪70年代，温度控制系统在国外开始被研究。
大约在80年代，国外温度控制系统发展迅猛，智能化等在科技中也有较大的成就。
程美枫2014年在干燥箱温度中系统误差的分析中提出了用一定的方法发现和减小或消除系统误差[1]；李颖2015年在0℃恒温装置的设计中提出一种便携式无线监控0℃恒温箱[2]；孙宏健2016年在一种数字温度计的设计和校准中提出了由单片机与温度传感器组成的硬件设计方案[3]；王一帜2017年在便携智能恒温箱的设计中研究了半导体制冷材料以及单片机的相互连接与信号转换，实现恒温控制及温度显示功能。
[4]；赵静2018年在一种外循环式温度恒温箱设计中提出了用微小压力流体压强原理进行测量水介质外循环控温的恒温箱[5]。
本论文重点研究恒温箱温度的智能控制，首先对器件进行选择，然后通过仿真，分析恒温箱温度的设计以及应用领域。
在研究温度控制系统时，对温度的参数设置进行分析对比，以达到最优效果。
1.2 本人主要工作
本论文首先对恒温箱硬件和软件的器件进行了选择。
然后，选择并使用合适的软件进行温度测量，通过Proteus ISIS和Keil仿真，并对比温度的参数，来回控制，使温度控制在设置温度的上下。
1.3 论文组织与结构
第一部分介绍了论文研究背景及框架设计。
第二部分是有关恒温箱的概述。
第三部分是单片机整体设计方案。
第四部分是硬件各模块元器件的介绍。
第五部分是软件程序的介绍。
第六部分是电路整体测试与仿真。
最后是本论文的总结。
2恒温箱概述
2.1 恒温箱介绍
恒温箱是在设定的温度上下限数值内，用来培养生物或细胞的一种箱子形状的器具。
在我们的生活中应用非常广泛，在日常生活中，工业生产中，农业种植中，医疗器械中都被广泛应用。
在当今信息化发展迅猛的时代，恒温箱的发展也逐渐小型化、智能化，在质量方面有所提高，性价比方面有所优化。
在我们身边的很多领域，都需要恒温箱。
因此在恒温箱的发展中也让科学家们投入了不少心血。
本论文研究恒温箱温度智能控制系统的设计，首先通过热敏电阻Pt100对温度进行测量，根据温度变化值传达到信号处理器，在将处理好的信号递给A/D
模数转换器。
由模数转换器传给单片机，由单片机给温度信息做出反应。
2.2 恒温箱研究的内容
本毕业设计的主要内容是；本次设计的以AT89C52单片机为核心，LTC1864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。
其主要功能是实时测量箱内的温度，并及时的显示。
测量时，在恒温箱内放入Pt100温度传感器，Pt100开始检测箱子内的温度，检测到的温度具体变化再传送给信号处理器，然后信号处理器将处理好的信号再次传送给A/D数模转换，也就是ad芯片。
由ad采样芯片采集Pt100的阻值变化，转换成温度数据传给单片机，由单片机给温度信息做出反应驱动数码管显示。
在控制面板上，可以用按键设置需要的温度，如果温度高于设置的温度，则报警灯亮，蜂鸣器报警。
根据恒温箱恒温的安全灯来控制温度设置的幅度变化。
3系统总体设计方案 3.1恒温箱的结构设计方案
课题设计分为硬件设计和软件设计。
硬件设计选择AT89C52单片机，用Pt100热敏电阻作温度传感器，通过LTC1864模数转换器采集数据，使用LED 数码管做显示器等。
软件设计用C 语言编写计算检测的数据和数码管显示的C 语言程序，并且需要对按键电路如何设定温度变化值的范围编写相应的控制程序。
然后通过硬件模块的连接与软件程序的控制，组成一个可以设定温度值范围也可以实时测量温度的恒温箱。
其主要功能是实时测量箱内的温度，并及时的显示。
测量时，运用运放组成恒流源给Pt100温度传感器供电，AT89C52单片机通过ad 采样芯片LTC1864采集Pt100的阻值变化，转换为温度数据，驱动LED 数码管显示，然后通过按键，设定高温、低温区间，来驱动工作，结构如下图3-1所示。
图3-1 恒温箱框架图
3.2 AT89C52单片机简介
我设计的智能恒温箱选择的单片机是AT89C52 ，选择它的原因是高性能、低电压且具有标准的C51内核，它的引脚如下图3-2所示。
通过与ad 芯片连接检测温度传感器检测的温度、与按键电路连接通过按键程序控制调节温度上下限变化范围、与报警电路连接若检测到的温度超过预设定的数值则发出报警信号、最后通过与数码管连接来显示检测到的温度，当然也可以通过显示来调节温度数值大小。
这便基本组成了由AT89C52为中心的硬件电路。
前置处理 A/D
转换器
按键
温度传感器
AT89C52
单片机
报警灯 显示。