恒温箱温度控制器(M16+DS18B20)
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
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+5℃时报警,并停止加热；报警下限温度值设为预置温度-5℃,即当前温度下降到低于预置温度-5℃,且报警允许时报警,这是为了防止开始从较低温度加温时误报警;报警的同时也关闭电电炉;4.断电保护温箱断电后将由后备电源继续提供电源,达到保护器件的目的;D转换器ICL7135是美国的Intersil公司是较流行的双积分A/D转换器,其具有4位半的精度相当于14位A/D的转换器,自动校零,自动极性输出,单基准电压,动态字位扫描BCD码输出;ICL7135具有精度高相当于14位双积分型A/D转换,价格低的优点.其转换速度与时钟频率相关;所以选择ICL7135为这次设计的A/D转换器;五．硬件原理框图六·控制算法PID调节是连续系统中技术最成熟的、应用最广泛的一种控制算方法;它结构灵活,不仅可以用常规的PID调节,而且可以根据系统的要求,采用各种PID的变型,如PI、PD 控制及改进的PID控制等;它具有许多特点,如不需要求出数学模型、控制效果好等,特别是在微机控制系统中,对于时间常数比较大的被控制对象来说,数字PID完全可以代替模拟PID调节器,应用更加灵活,使用性更强;所以该系统采用PID控制算法;七·系统流程图。
DS18B20智能温度控制器(附软件程序)
DS18B20智能温度控制器DALLAS最新单线数字温度传感器DS18B20简介新的“一线器件”体积更小、适用电压更宽、更经济 Dallas 半导体公司的数字化温度传感器DS1820是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器。
一线总线独特而且经济的特点，使用户可轻松地组建传感器网络，为测量系统的构建引入全新概念。
DS18B20、 DS1822 “一线总线”数字化温度传感器同DS1820一样，DS18B20也支持“一线总线”接口，测量温度范围为 -55°C~+125°C，在-10~+85°C范围内,精度为±0.5°C。
DS1822的精度较差为± 2°C 。
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。
适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。
与前一代产品不同，新的产品支持3V~5.5V 的电压范围，使系统设计更灵活、方便。
而且新一代产品更便宜，体积更小。
DS18B20、 DS1822 的特性 DS18B20可以程序设定9~12位的分辨率，精度为±0.5°C。
可选更小的封装方式，更宽的电压适用范围。
分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。
DS18B20的性能是新一代产品中最好的！性能价格比也非常出色！ DS1822与 DS18B20软件兼容，是DS18B20的简化版本。
省略了存储用户定义报警温度、分辨率参数的EEPROM，精度降低为±2°C，适用于对性能要求不高，成本控制严格的应用，是经济型产品。
继“一线总线”的早期产品后，DS1820开辟了温度传感器技术的新概念。
DS18B20和DS1822使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。
DS18B20的内部结构DS18B20内部结构主要由四部分组成：64位光刻ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
DS18B20中文资料(全)
-0.5
1111 1111 1111 1000
-10.125
1111 1111 0101 1110
-25.0625
1111 1110 0110 1111
-55
1111 1100 1001 0000
*上电复位时温度寄存器默认值为＋85℃
数据输出（十六进制） 07D0h 0550h 0191h 00A2h 0008h 0000h FFF8h FF5Eh FE6Eh FC90h
DS18B20通过达拉斯公司独有的单总线协议依靠一个单线端口通讯。当全部器件 经由一个3态端口或者漏极开路端口（DQ引脚在DS18B20上的情况下)与总线连接 的时候，控制线需要连接一个弱上拉电阻。在这个总线系统中，微控制器（主器 件）依靠每个器件独有的64位片序列号辨认总线上的器件和记录总线上的器件地 址。 由于每个装置有一个独特的片序列码,总线可以连接的器件数目事实上是无 限的。单总线协议，包括指令的详细解释和“时序”见单总线系统节。
DS18B20 可以通过从 VDD 引脚接入一个外部电源供电，或者可以工作于寄生电源 模式，该模式允许 DS18B20 工作于无外部电源需求状态。寄生电源在进行远距离 测温时是非常有用的。寄生电源的控制回路见图 1，当总线为高电平时，寄生电 源由单总线通过 VDD 引脚。这个电路会在总线处于高电平时偷能量，部分汲取的
报警操作信号
DS18B20 完成一次温度转换后，就拿温度值与和存储在 TH 和 TL 中一个字节的用 户自定义的报警预置值进行比较。标志位（S）指出温度值的正负：正数 S=0,负 数 S=1。TH 和 TL 寄存器是非易失性的，所以它们在掉电时仍然保存数据。在存 储器节将解释 TH 和 TL 是怎么存入高速暂存器的第 2 和第 3 个字节的。
电烘箱温度控制器设计
电烘箱温度控制器设计作者：宋春霖来源：《卷宗》2013年第08期摘要：针对电烘箱温度稳定控制的重要性，设计了对电烘箱温度进行自动控制的电路。
该电路采用AT89S51单片机控制，采用数字式温度传感器DS18B20对温度进行监测，由继电器对加热丝电流进行通断控制，使电烘箱温度控制在恒定值。
关键字：电烘箱；温度控制；单片机1 引言温度是一个基本的物理常量，是工业对象的主要被控参数之一。
在冶金、化工、机械、食品等各类工业中，广泛使用这种加热炉、烘箱、恒温箱等，他们均需要对温度进行相应的控制。
利用所学知识，应用电路仿真的软件设计一个电烘箱的温度测试及控制器，经过软件编程及硬件调试，使其具有温度测量及控制的作用，达到准确而迅速按所定要求进行温度控制的目的。
2 系统设计框架设计以AT89S51单片机为核心研制的一种电烘箱温度控制器。
采用数字式温度传感器DS18B20对温度进行监测，由继电器对加热丝电流进行通断控制，使电烘箱温度控制在恒定值。
3 系统硬件设计3.1 单片机控制系统电烘箱温度控制器以单片机为控制中心，AT89S51单片机作为本设计的核心控制器件，它是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP（In-system programmable）的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
3.2 温度传感器测量电路在本设计中，采用美国Dallas半导体公司继DS1820之后推出的一种改进智能温度传感器DS18B20作为温度检测元件，测温范围为-55～125℃，最大分辨率可达0.0625℃。
3.3 显示模块电路液晶显示模块不仅显示直观方便，而且与单片机连线方便，无需驱动电路，占用口线也相对与LED数码管减少许多，其连接电路如图3所示。
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。
恒温箱温度计算机控制系统
恒温箱温度计算机控制系统作者：陈婕羽来源：《硅谷》2015年第04期摘要在科学技术的支持下，恒温箱随之产生，恒温箱的作用是显著的，在医疗、家居与生产中均有着广泛的应用。
随着社会的发展，人们的生活环境不断变化，对恒温系统的要求日益提高，普通的恒温箱温度控制系统已经不能满足人们的需求，因此，本文将研究恒温箱温度计算机控制系统，主要分析其原理与设计，旨在发挥该系统的作用，实现其进一步发展。
关键词恒温箱；计算机控制系统；硬件设计；软件设计中图分类号：TM41 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）04-0013-01随着科学技术水平的提升，恒温箱温度计算机控制系统随之产生，这一系统的核心为单片机。
在该系统中充分展现了单片机的优点，如：较高的性能、较小的体积等，同时这一系统也满足了人们对恒温箱温度控制系统的要求，本文将研究恒温箱温度计算机控制系统的原理与设计，旨在通过深入的研究，使其得到更加广泛的应用。
1 恒温箱计算机控制系统的原理在恒温箱温度计算机控制系统中最为关键的便是单片机，主要是其能够有效地控制温度，并且能够对数字信号进行相应的处理。
恒温箱的使用流程如下：键盘按键，输入温度范围，采集温度值，对比温度，判断温度，启动升降温装置等。
一旦单片机采集的温度与输入的温度范围不相符合，便要运用升降温装置，在范围下限时，则要加热升温；在范围上限时，则要冷却降温。
此时，温度的升降主要是通过二极管实现的，红色发光的二极管代表升温，绿色发光的二极管代表降温。
二极管的发光是由继电器闭合实现的，在这一过程中，显示屏将对温度范围与实时的温度进行显示[1]。
2 恒温箱计算机控制系统的设计2.1 在硬件设计方面系统的硬件设计主要包括主控模块、采集模块、对话模块与控制模块等，下面将对不同的模块进行阐述。
主控模块也可以称之为CPU模块，CPU不仅具有运算功能，还具有控制功能，因此，在控制系统中，CPU是最为重要的器件。
数字温度传感器的标定方法
山西安防网 山西安防网 山西安防，山西监控，太原安防，山西监控摄像机，山西物联网，为您服务 数字温度传感器的测试方法
温度传感器型号：DS18B20
生产商：美国DALLAS 公司
测温范围：-55∽+125℃，在-10∽+85℃时精度为±0.5℃。
DS18B20温度传感器提供的是数字信号，计算机将其读出、显示，测温的精度是厂家出厂时保证的。
也不能重新用软件标定。
因为其优异的总线性能和精度，特别适合混凝土蒸汽养护的温度检测使用。
因为该种温度传感器是一种全新概念的新型温度传感器，计量测试所一般没有专用的仪表与之连接，所以，在测试时，一般采用“比对法”进行标定。
具体办法是：同时使用我们的测温系统和计量所的测温系统，将数字温度传感器和计量所的标准温度传感器，放入同一介质中（例如恒温箱、或者简单的冷水瓶和热水瓶），将我们的系统上显示的温度与计量所仪表上显示的温度，进行比较，就能确定我们的系统是否测温正确。
考虑到计量收费的问题，一般检测两个温度点即可。
例如20℃和50℃。
计量检定收费是按照每支传感器的测温点收取的。
计量所向用户出具的是测试报告。
各地、各厂都是这么做的。
根据规定，确定检测的温度传感器的数量。
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这个温度控制器通过继电器控制加热管加热，恒温设定温度要比环境温度高几摄氏度才能正常工作，需要设定两个参数，一个是上限关负载温度设定，分辨率0. 1摄氏度，范围2－80摄氏度，另一个是下限开负载温度设定，分辨率0.1摄氏度，范围也是2－80摄氏度，如果下限设置比上限高，自动修改下限值，以上限减去2摄氏度做为下限。
两组数码管显示，上面的显示当前温度，下面的交替显示设置的上下限值
共有四个控制按键，从左到右依次是K1,K2,K3,K4。
1）下限设置：
按下K1，进入温度上限设置，数字闪烁，同时左第1位最上面显示一横，表示上限设置，按一次K2温度值加0.1摄氏度，按一次K3，温度值减小0.1摄氏度，设置好上限；
这时再按K1一次，进入下限温度设置，数字闪烁，同时左第1位最下面显示一横，表示是下限设置，按一次K2温度值加0.1摄氏度，按一次K3，温度值减小0.1摄氏度，设置好下限，再按一次K1，退出上下限设置，并把设置好的上下限参数保存到EEPROM中。
2）负载载控制开关控制：
有时不需要控制负载，就是待机状态，在工作状态下，按下K4，下面的数码管会关显示，什么也不显示，表示不控制负载，这时再按下K4，又回到工作状态，设置状态也保存EEPROM中，交替显示所设定的温度上下限值。
有原理图和源程序，编译环境是ICCAVR
(原文件名:18B20.jpg)
引用图片
(原文件名:温控器.jpg)
引用图片
(原文件名:ALL.jpg)
引用图片。