恒温箱温度控制系统设计
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
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。
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。
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。
基于单片机的恒温箱温度控制系统毕业论文带pid控制
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。
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恒温箱温度控制系统设计 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
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。