计算机控制课程设计-基于单片机恒温箱设计.doc

计算机控制技术与应用
课程设计
课题: 基于单片机恒温箱设计
专业: 电气工程与自动化
姓名: 来永亮
学号; B



摘要
恒温箱控制系统是通过采集温度,将温度反馈给系统,与系统所设的温度进行比较,通过判断决定进行加热或制冷工作。本设计采用单片机控制整个系统,通过按键设置温度范围,由温度传感器DS18B20采集箱中空气的温度,并反馈给STC89C51单片机,与设置的温度进行比较,决定要进行加热或制冷工作。用半导体制冷片进行加热、制冷工作,通过STC89C51给出指令控制两个继电器开关,以改变电流的正负极,实现半导体的加热、制冷工作,同时在半导体制冷片上配以风扇,当半导体朝向箱内的一面进行制冷工作时,风扇可将朝向箱外加热的一面的热量散开,以防影响箱内制冷效果。
【关键字】STC89C51;DS1820;半导体制冷片;恒温箱
目录
第一章绪论 3
第二章系统方案设计 3
3
3
第三章系统硬件设计 4
4
5
5
5
6
7
8
8
9
继电器控制电流正负极原理 9
9
第四章系统软件设计 10
10
DS18B20温度采集流程图 11
LCD1602显示流程图 11
第五章调试与仿真 12
13
14
第一章
绪论
随着社会经济的进一步发展,能源、环境问题日益突出,节能、环保已成为当今社会关注的重点。在生产、生活、军用、工业探伤等领域,甚至检测疾射的学术研究和实验使用中,我们经常需要一个相对特定且稳定的温度环境。基于恒温箱的广泛使用,本作品以此为基点,设计制作小型恒温箱控制系统。
本设计以单片机STC89C51为核心,对恒温箱进行控制。利用温度传感器DS18B02作为恒温箱的温度检测元件,DS18B02可以直接把测量的温度值变换成单片机可读取的标准电压信号而用户无需进行任何操作。LCD显示屏可显示空气温度及通过按键所设置的温度范围。根据温度传感器DS18B20反馈给单片机STC89C51的温度与设置的温度进行比较,判断进行加热或制冷工作,同时蜂鸣器发出“嘀嘀”响声报告箱内温度在设置范围之外。单片机STC89C51给予指令控制两个继电器,以改变电流的正负极,使系统进行加热或制冷操作。当在箱内的半导体的一面进行制冷在箱外的一面进行加热时,放置在箱外半导体一面的风扇便会工作,将该面的热量散去,以防影响箱内半导体一面的制冷效果,并且在加热或制冷过程中,LCD可及时显示恒温箱内的温度进行监控。
第二章
系统方案设计

本设计基于温度传感器DS18B20采集箱内的温度反馈给单片机STC89C51,而单片机STC89C51判断,并给予指令控制两个继电器,以控制继电器的电流正负极,以决定半导体加热或制冷,而不管进行加热还是制冷工作,蜂鸣器都会发出“嘀嘀”的响声以报告此时箱内的温度在设置的范围之外。当采集的箱内温度低于设置的最低温度TL,则半导体朝向箱内的一面加热,朝向箱外的一面制冷;反之,当采集的箱内温度高于设置的最高温度TH,则半导体朝向箱内的一面制冷,朝向箱外的一面加热,同时朝向箱外一面上的风扇工作,将朝外一面加热的热量尽快散开,防止影响朝向箱内一面的制冷效果。由此反复工作,以使箱子达到恒温的效果。

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[1],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[2],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[3]。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[4]。

第三章
系统硬件设计

总体设计框图