基于单片机的恒温箱课程设计(参考模板)
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。
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．课程设计内容运用所学单片机、模拟和数字电路、以及测控系统原理与设计等方面的知识，设计出一台以AT89C52为核心的恒温箱控制器，对恒温箱的温度进行控制。
完成恒温箱温度的检测、控制信号的输出、显示及键盘接口电路等部分的软、硬件设计，A/D和D/A转换器件可自行确定，利用按键（自行定义）进行温度的设定，同时将当前温度的测量值显示在LED上。
恒温箱控制器要求如下：1）目标稳定温度范围为100摄氏度――50摄氏度。
2）控制精度为±1度。
3）温度传感器输入量程：30摄氏度――120摄氏度，电流4――20mA。
加热器为交流220V，1000W电炉。
二．课程设计应完成的工作1）硬件部分包括微处理器（MCU）、D/A转换、输出通道单元、键盘、显示等；2）软件部分包括键盘扫描、D / A转换、输出控制、显示等； 3）用PROTEUS软件仿真实现；4）画出系统的硬件电路结构图和软件程序框图；5）撰写设计说明书一份(不少于2000字)，阐述系统的工作原理和软、硬件设计方法，重点阐述系统组成框图、硬件原理设计和软件程序流程图。
说明书应包括封面、任务书、目录、摘要、正文、参考文献(资料)等内容，以及硬件电路结构图和软件程序框图等材料。
注：设计说明书题目字体用小三，黑体，正文字体用五号字，宋体，小标题用四号及小四，宋体，并用A4纸打印。
三．课程设计进程安排序号课程设计各阶段名称 1 总体设计，硬件设计 2日期、周次 2021年12月24日~25日，17周绘制软件程序流程图，编写软件 2021年12月26日~28日，17周 13 4 5 软、硬件仿真调试软、硬件仿真调试撰写设计说明书 2021年12月27日，18周 2021年1月2日~3日，18周 2021年1月4日，18周四、．设计资料及参考文献1．王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，19992．《现代测控技术与系统》韩九强清华大学出版社 2021.9 3．《智能仪器》程德福，林君主编机械工业出版社 2021年2月 4．《测控仪器设计》浦昭邦，王宝光主编机械工业出版社 2001 5．Keil C51帮助文档五．成绩评定综合以下因素：(1) 说明书及设计图纸的质量(占60%)。
基于单片机保温箱课程设计
1.前言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本保温箱温控系统所介绍的与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，控制准确，负载广泛，有LED显示相应的工作方式，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机 STC89C51，测温传感器使用 DS18B20，用四位一体共阳极 LED 数码管显示数据，用继电器驱动负载，用PNP三极管驱动。
2.系统概述单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机保温箱的温控系统研究，本恒温箱属于多功能多用途，可以设置上下控制温度，当温度不在设置范围内时，可以驱动相应的负载工作，同时声光报警。
随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。
本文通过采用继电器作为温度的主要控制元件，它可以直接驱动2500W功率的负载，可以应用于家庭、小型工厂等小电量用电设备，亦可以用继电器来控制交流接触器线圈等，就可以实现对大功率负载的控制，应用十分广泛。
采用蜂鸣器作为电声元件的报警，LED发光指示相应的加热或制冷工作。
这种保温箱的温控系统结构简单，可操作性强，应用广泛。
工作时，温度控制范围为上下限之间，当前环境温度若超过设定的临界温度，由单片机发出控制和报警信号，从而负载控制温度的变化。
基于单片机保温箱的温控系统大部分使用是在实验室、工业、医药、农业中。
在实验室中特别是生物实验室，我们为了得到更加准确的实验数据，对于恒温实验环境要求严格。
所以针对实验室来说，恒温箱的作用显得相当重要。
在工业生产过程中我们对于恒温箱的要求也相对更加严格，比如产品的热处理、冷处理等，直接影响着产品的质量。
基于单片机的恒温箱课程设计(参考模板)
成都理工大学工程技术学院《恒温箱控制系统》课程设计报告系别：自动化工程系专业：自动化姓名：杜亮学号： 2011203072022014年6月16日摘要温度的测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。
随着微电子技术的发展，各种高性能的半导体集成温度传感器，在温度测控领域得到了极为广泛的应用。
恒温箱的智能控制系统是用半导体温度传感器做测温器，用单片机控制温度平衡，最终达到恒温的目的。
本文对系统所能实现的功能做了简单介绍，并简单介绍了系统使用的51单片机的性能和发展情况；同时对DS18B20做了介绍。
本文重点介绍了系统硬件的分析与设计，对硬件各部分的电路一一进行了介绍。
绘制了电路原理图，并进行了电路的焊接，完成了系统的硬件调试。
根据硬件的设计和系统所要实现的功能，本设计对软件也进行了设计，并经过反复的模拟运行、调试，完成了系统的软件设计，最后形成了一套完整的智能温度控制系统。
关键词：温度平衡 DS18B20 51单片机目录摘要 ............................................................................................................................................. - 1 - 目录 ............................................................................................................................................. - 2 -前言 ............................................................................................................................................. - 3 -1 系统设计分析.......................................................................................................................... - 4 -1.1 设计题目要求............................................................................................................... - 4 -1.2 设计方案选择............................................................................................................... - 4 -2 硬件电路设计.......................................................................................................................... - 5 -2.1 硬件电路设计............................................................................................................... - 5 -2.1.1 传感器................................................................................................................ - 5 -2.1.2 温度传感器DS18B20 ....................................................................................... - 6 -2.1.3 LED数码管显示电路........................................................................................ - 6 -2.2 硬件总电路图............................................................................................................... - 7 -3 程序设计.................................................................................................................................. - 7 -3.1 程序设计介绍............................................................................................................... - 7 -3.2 程序编写....................................................................................................................... - 7 -4 总结 ....................................................................................................................................... - 14 -前言近年来为了保证产品的质量，各个行业行为规范就越来越高，众多机械类、医药类、化工类、建筑类等工业和企业都离不开恒温箱的使用；为了确保恒温箱许多主要技术的指标可以达到国家技术所要求的规定，必须对其进行检测，保证产品的质量[1]。
基于单片机控制的恒温箱设计
（2011届）毕业设计（论文）资料（2011届）专科毕业设计（论文）基于单片机控制的恒温箱设计学院（部）：电气与信息工程学院专业：机电一体化技术学生姓名：刘勇班级：机电0821学号024指导教师姓名：周翔职称讲师最终评定成绩2011年6年摘要本设计以单片机AT89c51为核心部件，采用单总线型数字式的温度传感器DS18B20作为温度采集，设计制作了带键盘输入控制，动态显示和越限报警功能的恒温控制系统。
该系统既可以对当前温度进行实时显示，又可以对温度进行控制，并使其恒定在某一温度范围。
控制键盘设计使设置温度简单快捷，两位整数一位小数的显示方式具有更高的显示精度。
通过对系统软件和硬件的合理规划，发挥单片机自身集成多系统功能单元的优势，在不减少功能的前提下有效降低了成本，系统操作简便。
关键词：单片机，恒温控制，AT89C51，DS18B20，精度ABSTRACTThis design with single-chip microcomputer AT89c51 as the core component with single bus-control digital temperature sensor DS18B20 as temperature gathering, design with a keyboard input control, the dynamic display and the limit alarm function of temperature control system. This system not only can real-time display of the current temperature and temperature control, and make its constant in a certain temperature range. Control the keyboard design makes set temperature simple and quick, two integer a decimal display mode has higher precision of the show. Through the system software and hardware reasonable planning, play microcontroller itself more system function unit integrated advantage, in not reduce functionality premise to reduce the cost and system easy operation.Key words: single-chip ，microcomputer temperature control，AT89C51 single chip ，DS18B20 ，precision目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景错误!未定义书签。
单片机课设报告—温度控制系统,恒温箱。我自己的作品,含有全部程序 全面详细
2011年电气工程及其自动化专业《计算机原理及应用》课程设计任务书班级：学号：姓名：题目3 简易温度控制系统设计并制作一个简易的单片机温度自动控制系统（见图一）。
控制对象为自定。
图一恒温箱控制系统（一）设计要求如下（1）温度设定范围为40℃～90℃，最小区分度为1℃（2）用十进制数码显示实际温度和设定温度。
（3）显示加热器工作时间。
（4）显示加热器的工作状态：加热、恒温保持。
（5）温度控制的静态误差≤2℃。
（6）当温度越过上限时（自己设定），声光报警（二）扩充功能：（1）控制温度可以在一定范围内设定，并能实现自动调整，以保持设定的温度基本保持不变（测量温度时只要求在现场任意设置一个检测点）。
（2）显示调节时间和超调量目录摘要 (1)第一章硬件设计 (2)1.1控制电路和显示电路方案与选择 (2)1.2测温电路方案选择 (2)1.3调温电路方案选择 (3)1.4硬件电路设计 (3)1.4.1 温控系统硬件接线原理图 (3)1.4.2 单片机设计 (3)1.4.3 温度传感电路设计 (4)1.4.4 温控电路的设计 (5)第二章软件设计 (6)2. 1 主程序设计 (6)2.2 DS18B20初始化程序设计 (7)2.3 DS18B20读写子程序设计 (7)2.3.1 DS18B20写入子程序框图 (8)2.3.2 DS18B20读取子程序框图 (9)2.4 键盘扫描子程序设计 (10)2.5 温度调节子程序设计 (11)第三章实物调试 (13)第四章功能总结 (16)附录 (20)附件一：电路原理图 (20)附件二：程序 (21)摘要本系统采用MCS-52单片机为核心，结合综合实训板与温控接口板，设计了一个简易数字温控系统，具有对环境温度进行实时测量及显示、可自动调整温度范围、温度在超限的情况下进行调整并报警、显示调节时间、温度差值等功能，其功能完善，目的是保证环境保持在限定的温度中。
温控系统用六位LED数码管显示测量的实时温度，可以设定最高限报警温度值和最低报警温度值。
基于单片机的智能恒温箱设计
钟周期为1/12μs。
2.3 复位电路设计
•单片机的第9脚RST为硬件 复位电路，只要在该端加上 持续4个机器周期的高电平 即可实现复位，复位后单片 机的各个状态都恢复到初始 化状态，其电路图如右图所 示。 •手动复位时，按一下图中 的按钮即可，当按键按下的 时候，单片机的9脚RST管脚 处于高电平，此时单片机处 于复位状态。
• 温度采集和计算：单片机通过与温度传感器进行 通信，获取实时温度信息，并将所获取的温度信 息数据转化为摄氏温度的形式存储起来。
• 温度比较和温度调节：将存储的实时摄氏温度与 设定的预期温度经行比较。
• 实时温度显示：将实时温度显示在LED数码管上。
• 设定温度显示：按下“温度显示切换”按键，然后 LED显示器就会显示设定预期的温度，显示时间为 数秒。
2.4 七段LED数码管的原理
LED数码管显示器由8 个发光二极管中的7个 长条发光二极管按a、 b、c、d、e、f、g顺 序组成“8”字形，另一 个点形的发光二极管 放在右下方，用来显 示小数点。
2.5 显示电路设计
图中RP1为电阻盒，相 当于8个独立的电阻的 一端接在一起并接电 源，另外一端分别接 出引线，在显示电路 中作为上拉电阻。图 中有2个七段LED数码 管，它们的公共端1、 2分别接到单片机的 P2.0、P2.1口，单片机 的这2个I/O口输出位选 信号用于动态扫描。
2.8 温度采集电路
DS18B20内部的低温度系 数振荡器是一个振荡频 率随温度变化很小的振 荡器，为计数器1提供一 个频率稳定的计数脉冲。 高温度系数振荡器是一 个振荡频率对温度很敏 感的振荡器，为计数器2 提供一个频率随温度变 化的计数脉冲。
基于单片机保温箱课程设计
1.前言随着人们生活水平的不断提高,单片机控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。
本保温箱温控系统所介绍的与传统的温度计相比，具有读数方便，测温范围广，控制准确，负载广泛，有LED显示相应的工作方式，其输出温度采用数字显示，主要用于对测温比较准确的场所，或科研实验室使用，该设计控制器使用单片机 STC89C51，测温传感器使用 DS18B20，用四位一体共阳极 LED 数码管显示数据，用继电器驱动负载，用PNP三极管驱动。
2.系统概述单片机技术已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术,本文将介绍一种基于单片机保温箱的温控系统研究，本恒温箱属于多功能多用途，可以设置上下控制温度，当温度不在设置范围内时，可以驱动相应的负载工作，同时声光报警。
随着现代工农业技术的发展及人们对生活环境要求的提高，人们也迫切需要检测与控制温度。
本文通过采用继电器作为温度的主要控制元件，它可以直接驱动2500W功率的负载，可以应用于家庭、小型工厂等小电量用电设备，亦可以用继电器来控制交流接触器线圈等，就可以实现对大功率负载的控制，应用十分广泛。
采用蜂鸣器作为电声元件的报警，LED发光指示相应的加热或制冷工作。
这种保温箱的温控系统结构简单，可操作性强，应用广泛。
工作时，温度控制范围为上下限之间，当前环境温度若超过设定的临界温度，由单片机发出控制和报警信号，从而负载控制温度的变化。
基于单片机保温箱的温控系统大部分使用是在实验室、工业、医药、农业中。
在实验室中特别是生物实验室，我们为了得到更加准确的实验数据，对于恒温实验环境要求严格。
所以针对实验室来说，恒温箱的作用显得相当重要。
在工业生产过程中我们对于恒温箱的要求也相对更加严格，比如产品的热处理、冷处理等，直接影响着产品的质量。
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成都理工大学工程技术学院《恒温箱控制系统》课程设计报告系别：自动化工程系专业：自动化姓名：杜亮学号： 2011203072022014年6月16日摘要温度的测量与控制在工业、农业、国防等行业有着广泛的应用。
随着微电子技术的发展，各种高性能的半导体集成温度传感器，在温度测控领域得到了极为广泛的应用。
恒温箱的智能控制系统是用半导体温度传感器做测温器，用单片机控制温度平衡，最终达到恒温的目的。
本文对系统所能实现的功能做了简单介绍，并简单介绍了系统使用的51单片机的性能和发展情况；同时对DS18B20做了介绍。
本文重点介绍了系统硬件的分析与设计，对硬件各部分的电路一一进行了介绍。
绘制了电路原理图，并进行了电路的焊接，完成了系统的硬件调试。
根据硬件的设计和系统所要实现的功能，本设计对软件也进行了设计，并经过反复的模拟运行、调试，完成了系统的软件设计，最后形成了一套完整的智能温度控制系统。
关键词：温度平衡 DS18B20 51单片机目录摘要 ............................................................................................................................................. - 1 - 目录 ............................................................................................................................................. - 2 -前言 ............................................................................................................................................. - 3 -1 系统设计分析.......................................................................................................................... - 4 -1.1 设计题目要求............................................................................................................... - 4 -1.2 设计方案选择............................................................................................................... - 4 -2 硬件电路设计.......................................................................................................................... - 5 -2.1 硬件电路设计............................................................................................................... - 5 -2.1.1 传感器................................................................................................................ - 5 -2.1.2 温度传感器DS18B20 ....................................................................................... - 6 -2.1.3 LED数码管显示电路........................................................................................ - 6 -2.2 硬件总电路图............................................................................................................... - 7 -3 程序设计.................................................................................................................................. - 7 -3.1 程序设计介绍............................................................................................................... - 7 -3.2 程序编写....................................................................................................................... - 7 -4 总结 ....................................................................................................................................... - 14 -前言近年来为了保证产品的质量，各个行业行为规范就越来越高，众多机械类、医药类、化工类、建筑类等工业和企业都离不开恒温箱的使用；为了确保恒温箱许多主要技术的指标可以达到国家技术所要求的规定，必须对其进行检测，保证产品的质量[1]。
本系统所设计、研发的数字恒温箱能非常好地解决这些问题。
温度的控制系统是自动控制系统较为复杂的控制，其控制的滞后性是整个系统中最难克服的难题，因为温度的变化是纯滞后环节，而温度的控制也是一个惯性大，应变慢的控制对象[2]。
在温度的控制系统中一般用到的是较为先进的控制系统理论和控制算法。
本系统中采用了PID算法，其算法应用到了系统软件的设计中，对整个加热过程使用模糊PID控制方案，对于加热过程中所产生的各种干扰和恒温箱的惯性问题都进行了分析[3]。
恒温箱的智能控制系统采用半导体集成温度传感器满足温度测量要求，温度传感器将采集的温度信号转换成电流信号，然后再由转换电路将电流信号转换为电压信号，通过放大电路和模/数转换芯片将电压信号转换成数字信号，由单片机处理后，将测量得到的温度值显示于液晶显示器上。
系统的全部输入输出控制集中由单片机统一管理,各有关运行参数的设定，可通过键盘输入，设定温度、箱温实时值在液晶显示模块上显示，操作方便。
该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。
当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。
设计任务为：用单片机设计一个控制温度范围在30℃～80℃的智能温度控制系统。
设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
1 系统设计分析1.1 设计题目要求根据《计算机控制技术》课程的知识点，设计一个基于单片机的恒温箱控制系统。
设计任务书要求设计一个以8088CPU或PC总线为核心，以AI、DI和AO、DO通道为主要接口，外配LED显示、键盘操作以及包括传感变送器及执行器的小型计算机控制系统。
在Proteus下仿真进行验证。
1.2 设计方案选择本设计的目的在于使箱内有一个恒温环境，当温度过高时要使温度能够降低，当温度过低时要使温度能够升高。
温度传感器DS18B20是“一线总线”接口，且可以直接读出被测温度，测温范围大，因此选择DS18B20来采集温度。
半导体制冷片是用直流电流使其运转的，可以连续的工作，且既有加热和制冷两种功能，使用两个继电器改变半导体的电流方向以实现加热（制冷）工作。
显示方面则选用LCD1602,可以显示英文及数字，质量轻，耗电小，而且显示内容多。
整个系统选择由STC89C51最小系统控制，STC89C51系列单片机具有强抗干扰、高速、低功耗的功能，且指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可任意选择。
2 硬件电路设计2.1 硬件电路设计图2.1系统总体框图2.1.1 传感器温度采集器件使用温度传感器，温度传感器包括热电偶、热敏电阻、RTD和IC温度传感器等几种，本设计中采用DS18B20温度传感器，该温度传感器应用时不需要任何外部器件即可实现测温电路，只通过一条数据线即可实现通信，精度可达到0.0625℃，测量温度可从-55℃~+125℃，且内部设有温度上、下限告警功能。
设计如图2.2所示：图2.2 DS18B20温度传感器2.1.2 温度传感器DS18B20温度传感器DS18B20是数字式温度传感器，是一种改进型的只能温度传感器，“一线总线”接口，相对于传统温度传感器精度高、稳定性好、电路简单、控制方便。
能直接读出被测温度，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。
DS18B20的性能特点：①．可通过数据线供电，电压范围：3.0~5.5V；②．测温范围：-55~+125℃；③．无须外部器件，独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信；④．多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能；⑤．零待机功耗；⑥．用户可定义的非易失性温度报警设置；⑦．报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件；⑧．可编程的分辨率为9~12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃0.25℃、0.125℃和0.0625℃；⑨．负压特性：电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20的引脚图和内部结构分别如图2.3所示：图2.3 DS18B20封装图2.1.3 LED数码管显示电路显示方式可选择LED数码管，也可选择字符型LCD显示。