【正文】 基于單片機(jī)的雞雛孵化室恒溫控制器設(shè)計(jì)摘 要溫度是一個(gè)很重要的基本物理量，在很多領(lǐng)域都要涉及到，例如：冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、造紙行業(yè)、機(jī)械制造、電加熱爐及家用電器等，都需要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量和控制，使被控溫度保持在預(yù)先設(shè)定的范圍內(nèi)（即恒溫控制）。在本課題研究的雞雛孵化室恒溫控制器中,要求室溫恒定保持在38℃之間,且精度要達(dá)到177。1℃,因此這里需考慮加熱控制和散熱裝置。在恒溫控制方面運(yùn)用基于單總線多點(diǎn)循環(huán)技術(shù)進(jìn)行溫度采樣,最終利用繼電器控制加熱裝置實(shí)現(xiàn)加熱控制。另外也可通過(guò)儀器控制面板實(shí)現(xiàn)溫度的設(shè)定與顯示。關(guān)鍵詞：STC89C51 雞雛孵化室 溫度控制目 錄一、緒論 5（一）溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義 5（二）本設(shè)計(jì)的應(yīng)用及意義 5（三）雞雛孵化室恒溫控制系統(tǒng)完成的功能 5二、系統(tǒng)框圖 6三、方案比較與論證 6（一）溫度的采集取樣 6（二）溫度的顯示 6（三）單片機(jī)的控制 6（四）溫度加熱 6（五）溫度散熱 7四、單元模塊設(shè)計(jì) 7（一） 溫度檢測(cè)模塊 7（二）顯示模塊 8（三）報(bào)警模塊 8（四）溫度控制模塊 8（五）單片機(jī)模塊 8五、DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介 9（一）溫度傳感器的歷史及簡(jiǎn)介 9（二）DS18B20的工作原理 9（三）DS18B20的測(cè)溫原理 11六、硬件設(shè)計(jì) 12（一）溫度采集電路 12（二）顯示電路 13（三）時(shí)鐘電路 13（四）復(fù)位電路 14（五）報(bào)警電路 14（六）按鍵電路 15（七）總電路 15（八）PCB板電路 16七、軟件設(shè)計(jì) 17（一）主程序流程圖 17（二）本設(shè)計(jì)源碼 17（三）程序仿真電路 25八、結(jié)束語(yǔ) 25參考文獻(xiàn) 26基于單片機(jī)的雞雛孵化室恒溫控制器設(shè)計(jì)一、緒論（一）溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的背景、發(fā)展歷史及意義隨著社會(huì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，以及測(cè)溫儀器在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，智能化已是現(xiàn)代溫度控制系統(tǒng)發(fā)展的主流方向。特別是近年來(lái)，溫度控制系統(tǒng)已應(yīng)用到人們生活的各個(gè)方面，但溫度控制一直是一個(gè)未開發(fā)的領(lǐng)域，卻又是與人們息息相關(guān)的一個(gè)實(shí)際問(wèn)題。針對(duì)這種實(shí)際情況，設(shè)計(jì)一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，具有廣泛的應(yīng)用前景與實(shí)際意義。溫度是科學(xué)技術(shù)中最基本的物理量之一，物理、化學(xué)、生物等學(xué)科都離不開溫度。在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)研究中，像電力、化工、石油、冶金、航空航天、機(jī)械制造、糧食存儲(chǔ)、酒類生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi)，溫度常常是表征對(duì)象和過(guò)程狀態(tài)的最重要的參數(shù)之一。比如，發(fā)電廠鍋爐的溫度必須控制在一定的范圍之內(nèi)；許多化學(xué)反應(yīng)的工藝過(guò)程必須在適當(dāng)?shù)臏囟认虏拍苷＿M(jìn)行；煉油過(guò)程中，原油必須在不同的溫度和壓力條件下進(jìn)行分餾才能得到汽油、柴油、煤油等產(chǎn)品。沒(méi)有合適的溫度環(huán)境，許多電子設(shè)備就不能正常工作，糧倉(cāng)的儲(chǔ)糧就會(huì)變質(zhì)霉?fàn)€，酒類的品質(zhì)就沒(méi)有保障。因此，各行各業(yè)對(duì)溫度控制的要求都越來(lái)越高?？梢?，溫度的測(cè)量和控制是非常重要的。單片機(jī)在電子產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越廣泛，在很多的電子產(chǎn)品中也用到了溫度檢測(cè)和溫度控制。隨著溫度控制器應(yīng)用范圍的日益廣泛和多樣，各種適用于不同場(chǎng)合的智能溫度控制器應(yīng)運(yùn)而生。近年來(lái)，人類的生產(chǎn)和生活方式發(fā)生了巨大的變化，產(chǎn)生這一變化的重要原因就是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生至今僅僅幾十年的時(shí)間，計(jì)算機(jī)的性能已經(jīng)大大提高，價(jià)格不斷的下降，從而使之可以迅速而廣泛地應(yīng)用于人類的生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域。然而雞雛孵化室的溫度控制的發(fā)展無(wú)疑得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。（二）本設(shè)計(jì)的應(yīng)用及意義本設(shè)計(jì)以保質(zhì)、節(jié)能、安全和方便為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)了一個(gè)雞雛孵化室恒溫控制器，根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析和處理，由此完成對(duì)雞雛孵化室溫度的采樣和控制。通過(guò)本設(shè)計(jì)掌握使用高級(jí)語(yǔ)言對(duì)單片機(jī)編程技術(shù)以及一線總線制在單片機(jī)方面的應(yīng)用及利用繼電器控制加熱裝置，從而控制大功率的加熱設(shè)備，提高實(shí)際工作技能。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心的溫度采集與控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，在很大程度上提高了生產(chǎn)、生活中對(duì)雞雛孵化室溫度的控制水平。本文的設(shè)計(jì)正是一個(gè)本著學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和服務(wù)人類的思想的機(jī)器設(shè)計(jì)，讓機(jī)器按照自己預(yù)定的想法和目的運(yùn)作。（三）雞雛孵化室恒溫控制系統(tǒng)完成的功能本設(shè)計(jì)是對(duì)雞雛孵化室溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本的溫度控制功能：當(dāng)溫度低于設(shè)定下限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)按程序設(shè)計(jì)的順序利用繼電器使加熱裝置對(duì)雞雛孵化室進(jìn)行加溫，使溫度上升。當(dāng)溫度上升到下限溫度以上時(shí)，按順序停止加熱裝置加溫；當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，系統(tǒng)停止加溫。當(dāng)溫度高于設(shè)定上限溫度時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)按程序設(shè)計(jì)的順序利用散熱裝置對(duì)雞雛孵化室進(jìn)行降溫。溫度在上下限溫度之間時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不執(zhí)行。四個(gè)數(shù)碼管即時(shí)顯示溫度，精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。二、系統(tǒng)框圖 時(shí)鐘電路 測(cè)溫電路 單 片復(fù)位電路 顯示電路 機(jī) 報(bào)警電路 溫度控制電路三、方案比較與論證（一）溫度的采集取樣方案一：采用熱敏電阻。熱敏電阻是一種隨溫度變化阻值隨之變化的器件。當(dāng)溫度變化時(shí)熱敏電阻的阻值，電阻兩端產(chǎn)生的電壓也隨之變化。通過(guò)比較器設(shè)置的電壓進(jìn)行比較 ，對(duì)電壓的變化來(lái)判斷溫度的變化。從而可以控制加熱的時(shí)間。采用熱敏電阻時(shí)，比較電路需要很精確的設(shè)計(jì)，且對(duì)電路要求跟高。方案二：采用溫度芯片DS18B20進(jìn)行溫度采集。該溫度芯片不需要接外圍電路，可以直接接至單片機(jī)，通過(guò)單片機(jī)直接讀取溫度值。這樣可以省掉部分電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)電路也變得更簡(jiǎn)潔，控制更好。綜合上述的方案，我們采用方案二。方案二電路比較簡(jiǎn)單合理。（二）溫度的顯示方案一：采用LED顯示。LED點(diǎn)陣可以顯示多種字符以及圖形，可用軟件進(jìn)行調(diào)制，有很強(qiáng)的兼容性以及可操作性。但是對(duì)于本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)其成本比較高。方案二：采用數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管體積小，又便于單片機(jī)控制。本系統(tǒng)需要顯示1到9，硬件只需通過(guò)控制單片機(jī)來(lái)直接控制數(shù)碼管的顯示。采用數(shù)碼管節(jié)約I/O口，同時(shí)減少成本。綜合上述的方案，我們采用方案二。（三）單片機(jī)的控制方案一：采用普通繼電器控制電熱器加熱。通過(guò)單片機(jī)輸出的PWM脈沖來(lái)控制繼電器的接通和斷開。由于電磁繼電器相應(yīng)存在延遲（20MS25MS左右）相對(duì)于單片機(jī)而言相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，而且存在電火花（?。┑炔话踩蛩?。普通繼電器性能不是很優(yōu)越，反映慢。方案二：采用固態(tài)繼電器控制電熱器加熱。通過(guò)單片機(jī)輸出的PWM脈沖來(lái)控制繼電器的接通和斷開。固態(tài)繼電器交流端采用無(wú)觸點(diǎn)接通和斷開，性能優(yōu)越反映快。方案三：利用MOC3021光電耦合器控制加熱裝置，響應(yīng)及時(shí)。不會(huì)存在安全隱患。綜合上述的方案，我們采用方案二。（四）溫度加熱方案一：采用電烙鐵加熱。電烙鐵價(jià)格較貴，存在一些安全隱患，并且加熱區(qū)域較小。方案二：采用100W燈泡加熱。100W燈泡價(jià)格便宜，使用方便，材料常見，便于更換。方案三：采用電熱管加熱。電熱管加熱不夠安全。由于燈泡價(jià)格便宜，且設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，易于采購(gòu)，所以采用方案二。（五）溫度散熱方案一：采用制冷空調(diào)散熱降溫?？照{(diào)價(jià)格比較昂貴，不易于安裝。散熱速度快，但經(jīng)常啟動(dòng)停止會(huì)致使空調(diào)損壞。方案二：采用電風(fēng)扇散熱降溫。電風(fēng)扇價(jià)格比較便宜，且便于放置和更換。由于空調(diào)價(jià)格昂貴，而電風(fēng)扇價(jià)格便宜，且方便利于普及，所以采用方案二。四、單元模塊設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)主要分為5個(gè)模塊： 溫度檢測(cè)模塊 顯示模塊 報(bào)警模塊