恒温箱的设计.doc

"基于51单片机的恒温箱设计" 本设计旨在实现恒温箱的温度控制，通过对恒温箱温度的检测与变送传到单片机，然后与给定值进行比较，单片机对数据进行处理，根据偏差信号的大小输出驱动PWM输出，通过改变PWM输出的周期和幅值，控制发热丝的功率，从而达到恒温箱内温度控制的目的。 在本设计中，我们选用了 DS18B20 作为恒温箱的温度检测元件，可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号。单片机从外部设置两位拨码开关进行预置数，读入的数据与预置数进行比较，根据偏差的大小，单片机执行程序对PWM进行控制，经过对PWM的输出脉冲进行放大，也就是对恒温箱内电阻丝的驱动，对恒温箱进行加热，使箱内温度升高，热电偶连续对恒温箱进行温度检测，当偏差存在时单片机就继续驱动后继电路进行加热，直到偏差为零。 在设计过程中，我们遇到了不少问题，比如温度测量器件的选用，变换成电压信号还是电流信号，相应的怎么传送等，都经过了考虑才选择了这个方案。单片机的设计中，单片机外部线路的设计，端口的分配和选用，复位和内部时钟的配合和电路的驱动等方面也遇到了不少问题，经过讨论我们都基本上解决了。 加热电路我们选择了 IGBT 作为开关器件，IGBT 可控而且开关频率很高，适合用在控制频繁通断的场合。单片机的设计包括外部时钟和上电复位电路计。单片机对温度的检测可以通过三个LED进行显示。 在控制过程中，存在着检测信号与控制信号之间的滞后关系，因此，在单片机的控制程序里加入了数字PID控制算法，是控制更加的准确。单片机的设计包括外部时钟和上电复位电路计。单片机对温度的检测可以通过1602液晶显示。 在设计中，我们对热电偶和DS18B20两个方案进行了比较和选择。热电偶测量的范围和精度要求都符合本设计的需要，但是热电偶的测量范围和精度要求都需要补偿，而DS18B20芯片可以直接把测量的温度值变换成单片机可以读取的标准电压信号，避免了一些问题。 本设计主要完成了热电恒温箱单片机微机控制系统的硬件电路设计和控制程序的软件编写，对控制系统的主要器件进行了选型和分析，并且对整个控制系统的PID控制程序进行了仿真调试。整个设计基本满足设计要求。