【正文】 基于單片機(jī)的恒溫箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的智能恒溫箱設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄摘要 IAbstract II目錄 III前言 1 1 緒論 2 課題研究的背景 2 課題研究的意義 3 課題研究的內(nèi)容 3 2 恒溫箱的系統(tǒng)概述 5 系統(tǒng)的主要功能 5 系統(tǒng)需求分析 6 智能恒溫箱的工作流程 6 恒溫箱的工作過(guò)程 8 本章小結(jié) 8 3 智能恒溫箱的硬件設(shè)計(jì) 9 MCS51單片機(jī)簡(jiǎn)介 9 硬件電路設(shè)計(jì)概述 11 時(shí)鐘頻率電路設(shè)計(jì) 12 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 13 顯示電路的設(shè)計(jì) 14 顯示電路概述 14 七段LED數(shù)碼管的原理 15 顯示電路整體設(shè)計(jì) 16 開(kāi)關(guān)鍵盤設(shè)計(jì) 17 指撥開(kāi)關(guān) 17 指示燈電路 18 溫度采集電路 19 總體硬件原理圖 20 本章小結(jié) 21 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 22 軟件任務(wù)分析 22 程序流程圖 23 本章小結(jié) 27 5 軟件調(diào)試與仿真 28 Keil軟件調(diào)試 28 PROTEUS軟件調(diào)試 29 PROTEUS仿真 31 本章小結(jié) 33 結(jié)論 34 致謝 35 參考文獻(xiàn) 36 附件1 總體硬件原理圖 37 附件2 程序清單 38 46 前言溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域 ，如家電產(chǎn)品、汽車、材料、電力電子等 ，常用的控制電路根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合和所要求的性能指標(biāo)有所不同 ，在工業(yè)企業(yè)中，如何提高溫度控制對(duì)象的運(yùn)行性能一直以來(lái)都是控制人員和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員努力解決的問(wèn)題，開(kāi)發(fā)出性能較好的溫度控制系統(tǒng)對(duì)于測(cè)控技術(shù)的發(fā)展具有很大的意義。采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，因其內(nèi)部集成了A/D轉(zhuǎn)換器，使得電路結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，而且減少了溫度測(cè)量轉(zhuǎn)換時(shí)的精度損失，使得測(cè)量溫度更加精確。數(shù)字溫度傳感器DS18B20只用一個(gè)引腳即可與單片機(jī)進(jìn)行通信，大大減少了接線的麻煩，使得單片機(jī)更加具有擴(kuò)展性。由于DS18B20芯片的小型化，更加可以通過(guò)單跳數(shù)據(jù)線就可以和主電路連接，故可以把數(shù)字溫度傳感器DS18B20做成探頭，探入到狹小的地方，增加了實(shí)用性。更能串接多個(gè)數(shù)字溫度傳感器DS18B20進(jìn)行多范圍的溫度檢測(cè)。由于單片機(jī)功能強(qiáng)大，可大大加快系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與調(diào)試速度，并具有控制方便、簡(jiǎn)單、靈活等特點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)硬件電路以80C51單片機(jī)為核心來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度控制，具有實(shí)用性強(qiáng)、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)。1 緒論 課題研究的背景21世紀(jì)是科技高速發(fā)展的信息時(shí)代，電子技術(shù)、微型單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更是空前廣泛，是隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展而誕生的。由于它具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，所以廣泛應(yīng)用于電子儀表、家用電器、節(jié)能裝置、軍事裝置、機(jī)器人、工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域，使產(chǎn)品小型化。智能化，既提高了產(chǎn)品的功能和質(zhì)量，又降低了成本，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)。它迅猛的發(fā)展到了各個(gè)領(lǐng)域，人們也越來(lái)越感到應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)越性，因而單片機(jī)也得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，它也不斷地完善和發(fā)展。智能恒溫箱的溫度是醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)和食品加工等領(lǐng)域的關(guān)鍵，因此對(duì)溫度的測(cè)量及控制始終占據(jù)著重要的地位。市場(chǎng)上常見(jiàn)的溫度傳感器以電壓輸出為主要形式，不同的傳感器其非線性曲線也各不相同，缺乏一個(gè)產(chǎn)品應(yīng)具備的通用性和互換性。溫度傳感器應(yīng)用范圍很廣、使用數(shù)量很大，但是在常規(guī)的環(huán)境參數(shù)中由于溫度受其它因素影響較大，而且難以校準(zhǔn)，因此，溫度也是最難準(zhǔn)確測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。常規(guī)方法測(cè)量溫度誤差大、準(zhǔn)確度低、測(cè)量滯后的時(shí)間長(zhǎng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)傳感器正向著集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和單片機(jī)的方向發(fā)展，為開(kāi)發(fā)新一代溫度測(cè)量系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件。在智能恒溫箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，用數(shù)字傳感器將溫度信號(hào)以數(shù)字信號(hào)的方式傳送給單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理后的溫度數(shù)值，一方面送LED數(shù)碼管顯示；另一方面與給定值經(jīng)行比較，判斷溫度高低，從而采取相應(yīng)的措施：加熱或者制冷。使溫度達(dá)到設(shè)定值。智能恒溫箱主要是用來(lái)控制溫度，他為農(nóng)業(yè)研究、生物技術(shù)、測(cè)試提供所需的各種環(huán)境模擬條件，因此可廣泛適用于藥物、紡織、食品加工等無(wú)菌試驗(yàn)、穩(wěn)定性檢查以及工業(yè)產(chǎn)品的原料性能、產(chǎn)品包裝、產(chǎn)品壽命等測(cè)試。隨著單片機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通過(guò)單片機(jī)對(duì)被控制對(duì)象控制日益廣泛，具有體積小、功能強(qiáng)、性價(jià)比高等特點(diǎn)，把單片機(jī)應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)中可以起到更好的控溫作用，智能恒溫箱是使用單片機(jī)進(jìn)行溫度控制的典型應(yīng)用，采用單片機(jī)做主控單元可完成對(duì)溫度的采集和控制等的要求。 課題研究的意義智能恒溫箱的性能主要取決于對(duì)溫度控制的性能，本課題采用單片機(jī)為主控制器，通過(guò)數(shù)字傳感器測(cè)得箱內(nèi)溫度，再將溫度信號(hào)送入主控制器，來(lái)完成恒溫箱的溫度控制系統(tǒng)的硬件。箱內(nèi)溫度可保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。當(dāng)設(shè)置的溫度高于實(shí)時(shí)溫時(shí)，單片機(jī)送出加熱信號(hào)；當(dāng)設(shè)置的溫度低于實(shí)時(shí)溫度時(shí)，單片機(jī)送出制冷信號(hào)。 課題研究的內(nèi)容本次課題只設(shè)計(jì)溫度采集，溫度顯示，和溫度控制信號(hào)的送出部分，對(duì)于如何保溫，如何加熱和制冷不在此次設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。本系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)智能恒溫箱，系統(tǒng)上電后默認(rèn)設(shè)定的恒溫溫度為20℃，使用時(shí)可以自行調(diào)節(jié)預(yù)期的恒溫溫度，調(diào)節(jié)范圍為0~99℃。調(diào)節(jié)好后系統(tǒng)會(huì)將采集來(lái)的實(shí)時(shí)溫度與設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行比較，如果實(shí)時(shí)溫度比設(shè)定溫度高就開(kāi)啟制冷設(shè)備，如果實(shí)時(shí)溫度比預(yù)期溫度低就開(kāi)啟加熱設(shè)備。如果溫度一樣則不開(kāi)啟加熱或制冷設(shè)備。在顯示電路上通常顯示的是實(shí)時(shí)的溫度，即傳感器采集來(lái)的溫度，如果想要顯示人們?cè)O(shè)定的預(yù)期溫度可以按顯示切換鍵，這時(shí)顯示器上就會(huì)顯示預(yù)期溫度，幾秒鐘后跳回，顯示實(shí)時(shí)溫度。顯示實(shí)時(shí)溫度時(shí)，表示顯示的是實(shí)時(shí)溫度的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。而顯示預(yù)期溫度的時(shí)候，表示顯示的是預(yù)期溫度的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。本論文章節(jié)的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容如下：。簡(jiǎn)要介紹了智能恒溫箱的發(fā)展現(xiàn)狀，說(shuō)明了課題研究的內(nèi)容。說(shuō)明了恒溫箱的工作過(guò)程和主要功能，介紹了設(shè)計(jì)中需要用的單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)，確定了本課題要達(dá)到的設(shè)計(jì)目標(biāo)。詳細(xì)描述了本課題各個(gè)組成電路單元的設(shè)計(jì)。編寫程序。安裝軟件，設(shè)置軟件并錄入程序調(diào)試。繪制電路圖并作電氣檢測(cè)，導(dǎo)入程序進(jìn)行仿真。總結(jié)本次設(shè)計(jì)，指出設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題，提出改善意見(jiàn)，并展望未來(lái)的設(shè)計(jì)。2 恒溫箱的系統(tǒng)概述 系統(tǒng)的主要功能本系統(tǒng)是借用單片機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)的智能恒溫箱，包括溫度設(shè)定按鈕、溫度顯示、溫度調(diào)節(jié)、實(shí)時(shí)溫度顯示和預(yù)定溫度顯示轉(zhuǎn)換按鈕、溫度采集等（根據(jù)需要也可另設(shè)或者多設(shè)相關(guān)功能）。顯示系統(tǒng)除了顯示實(shí)時(shí)的溫度還能顯示設(shè)定的溫度，也就是人們想要保持的溫度。 系統(tǒng)主要功能模塊框圖本系統(tǒng)是采用模塊化設(shè)計(jì)的智能恒溫箱，在生活中有廣泛的應(yīng)用，系統(tǒng)上電后默認(rèn)設(shè)定的恒溫溫度為20℃，使用時(shí)可以自行調(diào)節(jié)預(yù)期的恒溫溫度，調(diào)節(jié)范圍為0~99℃。調(diào)節(jié)好后系統(tǒng)會(huì)將采集來(lái)的實(shí)時(shí)溫度與設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行比較，如果實(shí)時(shí)溫度比設(shè)定溫度高就開(kāi)啟制冷設(shè)備，如果實(shí)時(shí)溫度比預(yù)期溫度低就開(kāi)啟加熱設(shè)備。如果溫度一樣則不開(kāi)啟加熱或制冷設(shè)備。在顯示電路上通常顯示的是實(shí)時(shí)的溫度，即傳感器采集來(lái)的溫度，如果想要顯示人們?cè)O(shè)定的預(yù)期溫度可以按顯示切換鍵，這時(shí)顯示器上就會(huì)顯示預(yù)期溫度，幾秒鐘后跳回，顯示實(shí)時(shí)溫度。顯示實(shí)時(shí)溫度時(shí)，表示顯示的是實(shí)時(shí)溫度的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。而顯示預(yù)期溫度的時(shí)候，表示顯示的是預(yù)期溫度的發(fā)光二極管點(diǎn)亮。單片機(jī)整個(gè)恒溫箱的核心，內(nèi)部電路設(shè)計(jì)用匯編語(yǔ)言編寫。它完成了溫度參數(shù)設(shè)定，溫度采集計(jì)算，溫度顯示，溫度比較，溫度調(diào)節(jié)等功能。 系統(tǒng)需求分析。~99℃的范圍內(nèi)，人們可以自由調(diào)節(jié)預(yù)期達(dá)到的溫度。，以正常調(diào)節(jié)溫度。，當(dāng)按下顯示切換鍵后能顯示幾秒鐘的預(yù)期溫度。 智能恒溫箱的工作流程智能恒溫箱的基本工作原理：在使用恒溫箱時(shí)，系統(tǒng)會(huì)將從溫度傳感器采集來(lái)的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為攝氏度的形式，與事先設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行對(duì)比，然后根據(jù)比對(duì)的結(jié)果采取相應(yīng)的措施（加熱，或制冷）來(lái)不斷地接近以至于達(dá)到預(yù)期的溫度。并且系統(tǒng)能夠顯示實(shí)時(shí)的溫度和設(shè)定的預(yù)期溫度。： 恒溫箱工作流程 恒溫箱的工作過(guò)程。如果想調(diào)節(jié)預(yù)期