电热恒温箱的单片微机控制电路设计Word文档格式.docx
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3.硬件设计及工作原理5
3.1电热恒温箱的系统结构设计5
3.2 系统硬件设计8
3.2.1DS18B20测温电路8
3.2.2 DS18B20的特点介绍9
3.3功率控制电路11
3.4单片机控制部分13
3.4.2 键盘管理部分15
4软件设计及程序流程图17
4.1 软件描述17
4.1.1 控制模块17
4.1.2PWM波的产生18
4.1.3主系统程序流程图19
5.结论或讨论20
5.1硬件调试20
5.1.1 脱机检查20
5.1.2 仿真调试21
5.2软件调试21
5.2.1用C语言程序21
5.2.2用汇编语言21
5.3系统仿真21
6设计总结22
参考文献23
致谢24
附录：
25
摘要
在日常生活、工业生产和实验室中电热恒温箱的应用随处可以见到。
在生活中我们保存食物用到恒温箱，工业生产中一些生产原料的保存用到恒温箱，实验室里，特别是生物的培育实验室，恒温箱的应用更是普遍。
在本设计中，我们针对培养箱而设计的一个恒温系统，在系统里，通过对恒温箱温度的检测与变送传到单片机，与给定值进行比较，单片机对数据进行处理，本设计是基于AT89S52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：
温度传感器、显示、控制和报警的设计；
软件包括：
显示程序设计、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LCD数码显示，当加热到设定值后立刻报警。
另外，本系统通过软件实现对按键误差、加热过冲的调整，以提高系统的安全性、可靠性和稳定性。
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AT89S52作为主控芯片，LCD1602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；
温度传感器；
恒温；
控制；
报警
TheDesignofElectricityHeatingIncubatorControlSystemBasedontheMCU
Abstract
Indailylife,industrialproductionandlaboratoryintheelectricalthermostaticboxapplicationscanbeseeneverywhere.Inlifewepreservefoodusethermostaticbox,industrialproductioninthepreservationoftherawmaterialsusedsomelaboratory,constanttemperaturebox,cultivatelaboratory,especiallybiologicalapplicationsofconstanttemperatureboxiscommon.
Inthisdesign,wefocusedonincubatoranddesignofaconstanttemperaturesystem,inthesystem,theconstanttemperatureboxbyinspectionandanalogtomicrocontroller,comparedwithagivenvalueofasinglechipcomputerdataprocessing,thisdesignisbasedontheconstanttemperatureboxAT89S52SCMcontrolsystem,hardwareandsoftwaresystemisdividedintotwoparts,includinghardwareincluding:
temperaturesensors,display,controlandalarmdesign;
Thesoftwareincludes:
showprogramdesign,controlprogramdesignandtemperaturealarmprogramming.Writeaprogramcombininghardwaredebugging,canrealizeSettingsandadjustingtheinitialtemperature,forLCDdigitaldisplay,whenheatedtoimmediatelyaftersettingthepolice.Inaddition,thesystemthroughthesoftwarerealizationofkeyerror,heatingovershootadjustmentstoenhancethesystemsafety,reliabilityandstability.Thisdesignfromtheactualapplicationofselectedthesmallvolume,precisionrelativelyhighdigitaltemperaturesensorDS18B20astemperatureterminal,monolithicintegratedcircuitAT89S52asthemasterasdisplayoutputLCD1602chip,realizethereal-timemeasurementandconstanttemperaturecontrol.
Keywords
DS18B20;
MCU;
Constanttemperaturecontrol;
1-wiretransmission
1前言
温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足重轻的作用，其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
对于不同场所、不同工艺、所需温度高低范围不同、精度不同，则采用的测温元件、测温方法以及对温度的控制方法也将不同；
产品工艺不同、控制温度的精度不同、时效不同，则对数据采集的精度和采用的控制算法也不同。
因而，对温度的测控方法多种多样。
随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术也得到了迅速的发展和广泛的应用。
利用微机对温度进行测控的技术，也便随之而生，并得到日益发展和完善，越来越显示出其优越性。
然而现有的温度传感元件大多为模拟器件（热电耦）体积大、应用复杂、而且不容易实现数字化等缺点，阻碍了应用领域的扩展。
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AT89S52作为主控芯片，LCD液晶作为显示输出，实现了对温度的实时测量与恒定控制。
单片机已经在测控中获得了广泛的应用，它除了可以测量电信号以外，还可以用于温度、湿度等非电信号的测量，能独立工作的单片机温度检测、温度控制系统已经广泛应用到很多领域。
单片机的接口信号是数字电信号，要想用单片机获取温度这类非电信号的信息，毫无疑问，必须使用温度传感器。
温度传感器的作用是将温度信息转换为电流或电压输出，如果转换后的电流或电压输出是模拟信号，那么还必须进行A/D转换，以满足单片机接口的需要。
传统的温度检测大多以热敏电阻为温度传感器，但热敏电阻的可靠性差、测量温度准确率低，而且必须经过专门的接口电路转换成数字信号后才能由单片机进行处理。
随着微电子技术的发展，单片微处理器功能日益增强，价格低廉，在各方面得到广泛应用。
在温度控制器中应用单片机，具有设计简单、可靠性高、控制精度高，功能易扩展，有较强的通用性等优点。
温度控制器主要实现对恒温箱温度的控制，并满足不同用户的个性需求。
因此一个较完善的控制器应具有以下功能：
温度的测量与显示；
用户设定功能（如温度设定，定时设定等）；
对电加热管的控制功能；
一些功能键（如定时自动加热，恒温控制，手动加热等）；
安全措施（漏电检测，安全失效保护，限温保护等）。
本文将采用一种数字温度传感器来实现基于51单片机的恒温箱控制系统设计。
整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
2设计方案
设计51单片机的恒温箱控制系统时，需要考虑下面3个方面的内容：
1）选择合适的温度传感器芯片。
显然，本文中的核心器件是单片机和温度传感器，单片机采用常用的51单片机即可，而温度传感器的选择则比较重要，好的温度传感器能起测出更高的精度范围。
2）单片机和温度传感器的接口电路设计。
3）控制温度传感器实现温度信息采集以及数据传输的软件设计。
2.1温度传感器的选择
方案一：
采用热敏电阻，可满足40～90℃的测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性都比较差，其测量温度范围相对较小，稳定性较差，不能满足本系统温度控制的范围要求。
方案二：
采用温度传感器铂电阻Pt1000。
铂热电阻的物理化学性能在高温和氧化性介质中很稳定，它能用作工业测温元件，且此元件线性较好。
在0—100摄氏度时，最大非线性偏差小于0.5摄氏度。
方案三：
采用模拟温度传感器AD590K，AD590K具有较高精度和重复性（重复性优于0.1℃），其良好的非线性可以保证优于±
0.1℃的测量精度。
但其测量的值需要经过运算放大、模数转换再传给单片机，硬件电路较复杂，调试也会相对困难，所以本系统不宜采用此法。
方案四：
采用数字温度传感器DS18B20，DS18B20提供九位温度读数，测量范围-55℃—125℃，采用独特1-WIRE总线协议，只需一根口线即实现与MCU的双向通讯，具有连接简单，高精度，高可靠性等特点。
并且,DS18B20支持一主多从,若想实现多点测温,可方便扩展。
综合以上四种方案，本设计采用第四种方案，利用数字温度计DS18B20作为温度传感器。
2.2CPU的选择
方案1：
可以用逻辑电路搭建一个控制器，实现PID控制。
但系统还要附加显示、温度设定等功能，要附加很多电路，总体的电路设计和制作比较繁琐。
方案2：
采用8031芯片，其内部没有程序存储器，需要进行外部拓展，这给电路增加了复杂度。
方案3：
本方案的CPU模块采用2051芯片，其内部有2KB单元的程序存储器，不需要外部拓展程序存储器，但由于系统用到较多的I/O口，因此此芯片的资源不够用。
方案4：
采用AT89S52单片机，其内部有8KB单元的程序存储器，不需要外部扩展程序存储器，而且其I/O口达32个，完全满足本次设计需要。
比较这4种方案，综合的考虑单片机各部分资源，由于本设计需采用大量数据采集及处理单元，因此，采用方案4不仅减少了硬件电路，同时提高了最大功率点实时采集速度，精度。
2.3加热方案和功率电路的选择
方案1：
加热的装置，根据题目，可以使用电热炉或热得快进行加热，控制电炉的功率岂可控制加热速度。
水温过高时，一般只能关掉电炉，让其自然冷却。
为求更好的控制效果，也可以装置一个小风扇，电炉加
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