恒温箱实验报告 - 图文

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≤100W 30cm 10cm 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℃。

二、设计方案

1.电源模块

对于电源模块，利用变压器把220V的交流电转为正负12V的交流电，再用二极管桥式整流电路，整流出直流电，之后用电容滤波。 2.温度传感器

采用数字式温度传感器DS18B20，此类传感器为数字式传感器，可以直接将温度信号变成单片机需要的数字信号，此过程就可以不需要A/D转换，从成本和优化系统的角度上，是合适的。另外其测量精度高，抗干扰能力强，测量范围

－55℃～+125℃。

3.显示部分

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。显示字母和数字比较方便，控制简单，成本较低。我们设计的系统需要显示更多的信息，所以考虑显示功能更好的液晶显示，要求能显示更多的数据，增强显示信息的可读性，看起来更方便。

4.输出控制

采用晶闸管，控制信号与输出信号可以很好的隔离，增强了系统的安全性和抗干扰能力，同时能有效平滑的控制电压的输出以及对温度的精确控制，本课题采用的晶闸管为BTA16--600B,其电压V=>600V,触发电流I<=(18mA~25mA)。

三、硬件电路设计及工作原理 1.系统功能及工作流程介绍

根据恒温箱控制器的功能要求，以AT89C52作为电路系统的控制核心。恒温箱控制器的总体布局如下图所示。按键将设置好的温度值传给单片机，通过温度显示模块1602显示出来。初始温度设置好后，单片机开启输出控制模块，使电灯泡开始加热，同时将从数字温度传感器DS18B20测量到的温度值实时的显示出来，当加热到设定温度值时，单片机控制声光报警模块，发出声光报警，当超过设置温度关闭电灯泡。当自然冷却到设定温度以下时，单片机再次启动电灯泡，如此循环反复，以达到恒温控制的目的。