基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)

1、泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng) 物理與信息工程 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07 級(jí) 1 班學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 講師 完成日期 2011年3月 教務(wù)處 制基于單片機(jī)的恒溫箱控制系統(tǒng)物理與信息工程學(xué)院 07級(jí)電子信息科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師 講師【摘 要】恒溫箱控制系統(tǒng)是通過(guò)采集溫度，將溫度反饋給系統(tǒng)，與系統(tǒng)所設(shè)的溫度進(jìn)行比較，通過(guò)判斷決定進(jìn)行加熱或制冷工作。本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)按鍵設(shè)置溫度范圍，由溫度傳感器DS18B20采集箱中空氣的溫度，并反饋給STC89C51單片機(jī)，與設(shè)置的溫度進(jìn)行比較，決定要進(jìn)行加熱或制冷工

2、作。用半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行加熱、制冷工作，通過(guò)STC89C51給出指令控制兩個(gè)繼電器開(kāi)關(guān)，以改變電流的正負(fù)極，實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體的加熱、制冷工作，同時(shí)在半導(dǎo)體制冷片上配以風(fēng)扇，當(dāng)半導(dǎo)體朝向箱內(nèi)的一面進(jìn)行制冷工作時(shí)，風(fēng)扇可將朝向箱外加熱的一面的熱量散開(kāi)，以防影響箱內(nèi)制冷效果。【關(guān)鍵字】STC89C51；DS1820;半導(dǎo)體制冷片；恒溫箱目錄0. 引言31. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3 1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)3 1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案32. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3 2.1總體設(shè)計(jì)框圖3 2.2系統(tǒng)主要部分設(shè)計(jì)方案論證4 2.2.1單片機(jī)控制模塊4 2.2.2穩(wěn)壓模塊4 2.2.3溫度采集器件的設(shè)計(jì)方案5 2.2.4顯示方案的設(shè)計(jì)5 2.2.

3、5加熱或制冷方案的設(shè)計(jì)5 2.3各部分設(shè)計(jì)模塊介紹6 2.3.1溫度傳感器DS18B206 2.3.2顯示電路LCD16027 2.3.3繼電器控制電流正負(fù)極原理7 2.3.4半導(dǎo)體制冷片的介紹73.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)8 3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主流程圖8 3.2 DS18B20溫度采集流程圖9 3.3 LCD1602顯示流程圖94.實(shí)際調(diào)試10 4.1硬件調(diào)試10 4.2軟件調(diào)試105.系統(tǒng)實(shí)際測(cè)量106.結(jié)束語(yǔ)117.設(shè)計(jì)心得11 致辭11 參考文獻(xiàn)12附錄1：原理圖14附錄2：PCB圖15附錄3：總程序160.引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，能源、環(huán)境問(wèn)題日益突出，節(jié)能、環(huán)保已成為當(dāng)今社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。

4、在生產(chǎn)、生活、軍用、工業(yè)探傷等領(lǐng)域，甚至檢測(cè)疾射的學(xué)術(shù)研究和實(shí)驗(yàn)使用中，我們經(jīng)常需要一個(gè)相對(duì)特定且穩(wěn)定的溫度環(huán)境?；诤銣叵涞膹V泛使用，本作品以此為基點(diǎn)，設(shè)計(jì)制作小型恒溫箱控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)以單片機(jī)STC89C51為核心，對(duì)恒溫箱進(jìn)行控制。利用溫度傳感器DS18B02作為恒溫箱的溫度檢測(cè)元件，DS18B02可以直接把測(cè)量的溫度值變換成單片機(jī)可讀取的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)而用戶無(wú)需進(jìn)行任何操作。LCD顯示屏可顯示空氣溫度及通過(guò)按鍵所設(shè)置的溫度范圍。根據(jù)溫度傳感器DS18B20反饋給單片機(jī)STC89C51的溫度與設(shè)置的溫度進(jìn)行比較，判斷進(jìn)行加熱或制冷工作，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”響聲報(bào)告箱內(nèi)溫度在設(shè)置范圍之外。

5、單片機(jī)STC89C51給予指令控制兩個(gè)繼電器，以改變電流的正負(fù)極，使系統(tǒng)進(jìn)行加熱或制冷操作。當(dāng)在箱內(nèi)的半導(dǎo)體的一面進(jìn)行制冷在箱外的一面進(jìn)行加熱時(shí)，放置在箱外半導(dǎo)體一面的風(fēng)扇便會(huì)工作，將該面的熱量散去，以防影響箱內(nèi)半導(dǎo)體一面的制冷效果，并且在加熱或制冷過(guò)程中，LCD可及時(shí)顯示恒溫箱內(nèi)的溫度進(jìn)行監(jiān)控。1.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 1.1系統(tǒng)功能本設(shè)計(jì)基于溫度傳感器DS18B20采集箱內(nèi)的溫度反饋給單片機(jī)STC89C51,而單片機(jī)STC89C51判斷，并給予指令控制兩個(gè)繼電器，以控制繼電器的電流正負(fù)極，以決定半導(dǎo)體加熱或制冷，而不管進(jìn)行加熱還是制冷工作，蜂鳴器都會(huì)發(fā)出“嘀嘀”的響聲以報(bào)告此時(shí)箱內(nèi)的溫度在設(shè)置的范

6、圍之外。當(dāng)采集的箱內(nèi)溫度低于設(shè)置的最低溫度TL，則半導(dǎo)體朝向箱內(nèi)的一面加熱，朝向箱外的一面制冷；反之，當(dāng)采集的箱內(nèi)溫度高于設(shè)置的最高溫度TH，則半導(dǎo)體朝向箱內(nèi)的一面制冷，朝向箱外的一面加熱，同時(shí)朝向箱外一面上的風(fēng)扇工作，將朝外一面加熱的熱量盡快散開(kāi)，防止影響朝向箱內(nèi)一面的制冷效果。由此反復(fù)工作，以使箱子達(dá)到恒溫的效果。 1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)的目的在于使箱內(nèi)有一個(gè)恒溫環(huán)境，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)要使溫度能夠降低，當(dāng)溫度過(guò)低時(shí)要使溫度能夠升高。溫度傳感器DS18B20是“一線總線”接口，且可以直接讀出被測(cè)溫度，測(cè)溫范圍大1，因此選擇DS18B20來(lái)采集溫度,。半導(dǎo)體制冷片是用直流電流使其運(yùn)轉(zhuǎn)的，可以連續(xù)

7、的工作，且既有加熱和制冷兩種功能2，使用兩個(gè)繼電器改變半導(dǎo)體的電流方向以實(shí)現(xiàn)加熱（制冷）工作。顯示方面則選用LCD1602,可以顯示英文及數(shù)字，質(zhì)量輕，耗電小，而且顯示內(nèi)容多3。整個(gè)系統(tǒng)選擇由STC89C51最小系統(tǒng)控制，STC89C51系列單片機(jī)具有強(qiáng)抗干擾、高速、低功耗的功能，且指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可任意選擇4。2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 2.1總體設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)主要由七個(gè)部分組成，總體設(shè)計(jì)框圖如下圖1所示： 圖1 總體設(shè)計(jì)框圖 2.2系統(tǒng)主要部分設(shè)計(jì)方案論證本系統(tǒng)模塊主要包括MCU處理模塊,穩(wěn)壓模塊，鍵盤和顯示模塊,溫度采集模塊，半導(dǎo)體制冷或加熱

8、模塊。 2.2.1單片機(jī)控制模塊本設(shè)計(jì)使用STC89C51控制整個(gè)電路，STC89C51系列是從引腳到內(nèi)核都完全兼容標(biāo)準(zhǔn)8051的單片機(jī)，如圖2所示，TC系列單片機(jī)，可靠性高，性價(jià)比高，選用40腳的單片機(jī)確保了I/O能夠滿足系統(tǒng)需要；具有看門狗保護(hù)功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障，電路中看門狗將通過(guò)RESET 信號(hào)向CPU 做出反應(yīng)，保密性能佳；只需使用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)化，通過(guò)串口將單片機(jī)與PC機(jī)連接，通過(guò)下載助手可以容易的將程序載進(jìn)單片機(jī)內(nèi)部。圖2為STC89C51外部框圖。主要特性4：與MCS-51 兼容8K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 壽命：1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年全靜態(tài)工作：0Hz

9、-24Hz三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定512內(nèi)部RAM32可編程I/O線兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5個(gè)中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 圖2 STC89C51外部框圖 2.2.2穩(wěn)壓模塊本設(shè)計(jì)中涉及到12v和5v兩種電源，除半導(dǎo)體制冷片和繼電器使用12v電源外其余均使用5v電源， 而設(shè)計(jì)中只使用一個(gè)電源端子，必須使用穩(wěn)壓電源將12v電源轉(zhuǎn)為5v電源，本設(shè)計(jì)采用78L05三短穩(wěn)壓器件。78L05是線性降壓型 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，不僅成本較低，而且簡(jiǎn)單易用。設(shè)計(jì)圖如圖3所示： 圖3 穩(wěn)壓模塊設(shè)計(jì)圖 2.2.3溫度采集器件的設(shè)計(jì)方案溫度采集器件使用溫度傳感器，溫度傳感器包括熱電偶、

10、熱敏電阻、RTD和IC溫度傳感器等幾種，本設(shè)計(jì)中采用DS18B20溫度傳感器，該溫度傳感器應(yīng)用時(shí)不需要任何外部器件即可實(shí)現(xiàn)測(cè)溫電路，只通過(guò)一條數(shù)據(jù)線即可實(shí)現(xiàn)通信，精度可達(dá)到0.0625，測(cè)量溫度可從-55+125，且內(nèi)部設(shè)有溫度上、下限告警功能5。設(shè)計(jì)如圖4所示：圖4 溫度采集設(shè)計(jì)圖 2.2.4顯示方案的設(shè)計(jì)顯示方式可選擇LED數(shù)碼管，也可選擇字符型LCD顯示。本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示，LCD1602不僅質(zhì)量輕，體積、功耗小，而且顯示的內(nèi)容豐富，可以顯示英文和數(shù)字。設(shè)計(jì)如圖5所示： 圖5 顯示設(shè)計(jì)圖 2.2.5加熱或制冷方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用半導(dǎo)體制冷片實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的加熱和制冷。MCU通過(guò)繼

11、電器控制電流的正負(fù)極來(lái)控制制冷片的工作，通過(guò)電流方向控制從而使半導(dǎo)體制冷片實(shí)現(xiàn)切換于制冷與加熱的狀態(tài)。由于半導(dǎo)體制冷片沒(méi)有任何滑動(dòng)部件，所以它的靜音效果特別好，降溫時(shí)不使用任何化學(xué)添加劑，也不產(chǎn)生氟利昂6。該方案選擇半導(dǎo)體制冷片不僅環(huán)保，而且溫控范圍廣。設(shè)計(jì)圖如圖6所示：圖6 實(shí)現(xiàn)加熱、制冷功能設(shè)計(jì)圖 2.3各部分設(shè)計(jì)模塊介紹 2.3.1溫度傳感器DS18B20溫度傳感器DS18B20是數(shù)字式溫度傳感器，是一種改進(jìn)型的只能溫度傳感器，“一線總線”接口，相對(duì)于傳統(tǒng)溫度傳感器精度高、穩(wěn)定性好、電路簡(jiǎn)單、控制方便。能直接讀出被測(cè)溫度，并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式5。D

12、S18B20的性能特點(diǎn)5：可通過(guò)數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：3.05.5V； 測(cè)溫范圍：-55+125；無(wú)須外部器件，獨(dú)特的單線接口僅需要一個(gè)端口引腳進(jìn)行通信； 多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)組網(wǎng)功能；零待機(jī)功耗；用戶可定義的非易失性溫度報(bào)警設(shè)置；報(bào)警搜索命令識(shí)別并標(biāo)志超過(guò)程序限定溫度（溫度報(bào)警條件）的器件；可編程的分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125和0.0625；負(fù)壓特性：電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20的引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)分別如圖7、圖8所示：圖7 DS18B20的引腳圖 圖8 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) D

13、S18B02內(nèi)部結(jié)構(gòu)由64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警器TH和TL、配置器四個(gè)部分組成。溫度的測(cè)量是：當(dāng)溫度轉(zhuǎn)換命令執(zhí)行后，經(jīng)轉(zhuǎn)換而獲得的溫度值以二字節(jié)補(bǔ)碼形式存放在高速暫存存儲(chǔ)器的第0和第1個(gè)字節(jié)。單片機(jī)通過(guò)單線接口讀到該數(shù)據(jù)，讀取時(shí)低位在前，高位在后，數(shù)據(jù)格式以0.0625/LSB形式表示。對(duì)應(yīng)的溫度計(jì)算：當(dāng)符號(hào)位S=0時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為正值，可直接將二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制；當(dāng)S=1時(shí)，表示測(cè)得的溫度值為負(fù)值，要先將補(bǔ)碼變?yōu)樵a，再計(jì)算十進(jìn)制值。 DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后，將測(cè)得的溫度值與RAM中的TH、TL字節(jié)內(nèi)容進(jìn)行比較。如果TTH，或者TTL，則將該器件內(nèi)的報(bào)警標(biāo)

14、志位置位，并對(duì)主機(jī)發(fā)出的報(bào)警搜索命令作出響應(yīng)。 在64位ROM的最高有效字節(jié)中存儲(chǔ)有循環(huán)冗余檢驗(yàn)碼（CRC）。主機(jī)根據(jù)ROM的前56位來(lái)計(jì)算CRC值，并存入DS18B20的CRC值作比較，以判斷主機(jī)收到的ROM數(shù)據(jù)是否正確。 2.3.2顯示電路LCD1602本設(shè)計(jì)中顯示部分采用的是LCD1602液晶顯示模塊，具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富，超薄輕巧7等優(yōu)點(diǎn)，在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的運(yùn)用。字符型液晶顯示模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件。LCD1602液晶顯示屏不僅可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5V電源供電，而且外圍電路配置簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，具有很高的性價(jià)比。

15、 LCD1602外觀如圖9所示：RS R/W E DB0DB7 V0 Vss Vdd LEDA LEDK 4 5 6 714 3 1 2 15 16 圖9 LCD1602外觀圖液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示的區(qū)域進(jìn)行控制，有電通過(guò)的地方就會(huì)顯示，而沒(méi)電通過(guò)的地方則就不會(huì)顯示，這樣即可顯示出相應(yīng)的圖形。LCD1602液晶模塊內(nèi)部的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，而這些字符每一個(gè)都有一個(gè)固定的代碼，只要將字符的代碼即地址發(fā)送我們便可看到相應(yīng)的點(diǎn)陣字符7。 2.3.3 繼電器控制電流正負(fù)極原理繼電器一共有五個(gè)引腳，其中一邊有三只腳，中間是輸出出點(diǎn)的公共端子，另外兩個(gè)引腳

16、是線圈引腳，即接驅(qū)動(dòng)端，還有兩個(gè)腳分別是常開(kāi)和常閉點(diǎn)。將公共端子和常開(kāi)或常閉引腳連接，即可控制繼電器的開(kāi)關(guān)8。通過(guò)控制與兩個(gè)繼電器連接的兩個(gè)單片機(jī)引腳的高低電平即可實(shí)現(xiàn)電流正負(fù)極的改變。 2.3.4半導(dǎo)體制冷片的介紹半導(dǎo)體制冷片也叫熱電制冷片，是一種熱泵，他的工作原理是用直流電源，它既可制冷又可加熱，通過(guò)改變直流電流的極性來(lái)決定該半導(dǎo)體制冷片兩面哪面加熱哪面制冷，而這個(gè)結(jié)果的產(chǎn)生采用的就是通過(guò)熱電的原理。半導(dǎo)體制冷片的優(yōu)點(diǎn)是不需要任何的制冷劑，沒(méi)有污染源，沒(méi)有滑動(dòng)部件，是一種固體片件，工作是沒(méi)有噪音、振動(dòng)，壽命長(zhǎng)，安裝容易。半導(dǎo)體制冷片雖然可以進(jìn)行制冷工作，又可以進(jìn)行加熱工作，但是制冷效率一般

17、不高，而制熱效率比較高，一般都大于1。它的溫差范圍可以從-130到+90。半導(dǎo)體制冷片的工作原理是：當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對(duì)時(shí)，在這個(gè)電路中接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸熱熱量，成為冷端,由P型元件流向N 型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。吸熱和放熱的大小則是通過(guò)電流的大小以及半導(dǎo)體材料N、P的元件對(duì)數(shù)來(lái)決定9。 半導(dǎo)體制冷片的特點(diǎn)9：a、 不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒(méi)有污染源沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒(méi)有滑動(dòng)部件，是一種固體片件，工作時(shí)沒(méi)有振動(dòng)、噪音、壽命長(zhǎng)、安裝容易。b、 半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷。又能加

18、熱，制冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠(yuǎn)大于1。因此使用一個(gè)片件就可以代替分立的加熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)。c、 半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件，通過(guò)輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制，再加上溫度檢測(cè)和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。d、 半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差。e、 半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電。f、 半導(dǎo)體制冷片的單個(gè)制冷元件對(duì)的功率很小，但組成電堆，用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話，功率就可以做得很大，因此制冷功

19、率可以做到幾毫瓦到上萬(wàn)瓦的范圍。而半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫90C到負(fù)溫度130C都可以實(shí)現(xiàn)。3. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 3.1系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主流程圖系統(tǒng)程序主流程圖如圖10所示：圖10 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)主流程圖如圖10所示，本設(shè)計(jì)中控制模塊采用STC89C51，將DS18B20所采集到的溫度和按鍵所設(shè)置的溫度送到LCD顯示出來(lái)，同時(shí)判斷DS18B20所采集的溫度是否在設(shè)置的溫度范圍之內(nèi)，并比較大小，給出指令以控制半導(dǎo)體加熱或制冷工作。 3.2 DS18B20溫度采集流程圖DS18B20溫度采集流程圖如圖11所示：圖11 DS18B20溫度采集流程圖DS18B20從測(cè)溫結(jié)束到將溫度轉(zhuǎn)化為數(shù)字量需要一定的

20、轉(zhuǎn)化時(shí)間，所以要保證足夠的延時(shí)時(shí)間以保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的正確性。 3.3 LCD1602顯示流程圖LCD1602顯示流程圖如圖12所示：圖12 LCD1602顯示流程圖 4.實(shí)際調(diào)試 4.1硬件調(diào)試根據(jù)畫好的電路圖畫好PCB圖，制好板并焊接，焊接好后檢查電路是否有錯(cuò)誤，并檢查焊接是否有出現(xiàn)短路、斷路或虛焊等情況。利用串口下載程序到實(shí)驗(yàn)板中，看是否可以下載程序。將DS18B20溫度傳感器、LCD1602子程序下載至單片機(jī)STC89C51，檢查DS18B20溫度傳感器是否能正確采集到溫度，LCD1602能否正常工作，顯示結(jié)果。通過(guò)按鍵設(shè)置溫度范圍，檢查蜂鳴器是否可以按照預(yù)期的，當(dāng)溫度不在設(shè)置的范圍之內(nèi)時(shí)

21、會(huì)發(fā)出“嘀嘀”的聲響。利用單片機(jī)STC89C51給出指令，檢查半導(dǎo)體制冷片是否能正常進(jìn)行加熱或制冷工作。檢測(cè)結(jié)果每部分均能正常工作，說(shuō)明硬件部分沒(méi)問(wèn)題。 4.2軟件調(diào)試將寫好的程序進(jìn)行編譯，編譯成功后下載至實(shí)驗(yàn)板上，發(fā)現(xiàn)未能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能，LCD1602上顯示的溫度固定在85，分析可能是因?yàn)檠訒r(shí)不夠?qū)е?，檢查程序延時(shí)時(shí)間是足夠的。重新嘗試，結(jié)果一樣，將DS18B20溫度傳感器子程序載入單片機(jī)，LCD顯示的還是一樣的結(jié)果，始終保持不變的溫度，溫度傳感器DS18B20雖然可以工作，但是可能由于某方面的原因無(wú)法正常工作。重新?lián)Q一個(gè)DS18B20溫度傳感器發(fā)現(xiàn)溫度可以正常顯示。通過(guò)按鍵設(shè)置溫度范圍，當(dāng)

22、箱內(nèi)的溫度在設(shè)置的溫度范圍內(nèi)時(shí)，蜂鳴器不會(huì)發(fā)出“嘀嘀”聲響，并且溫度半導(dǎo)體不會(huì)進(jìn)行工作，而當(dāng)溫度不在設(shè)置的溫度范圍內(nèi)時(shí)，蜂鳴器便會(huì)發(fā)出“嘀嘀”的聲響，以示警告，并且半導(dǎo)體進(jìn)行加熱和制冷工作。當(dāng)箱內(nèi)的溫度高于設(shè)置的最高溫度時(shí)，半導(dǎo)體箱內(nèi)的一面會(huì)進(jìn)行制冷，箱外的一面則進(jìn)行加熱工作，同時(shí)風(fēng)扇也開(kāi)始工作。相反當(dāng)箱內(nèi)的溫度低于設(shè)置的最低溫度時(shí)，半導(dǎo)體箱內(nèi)的一面會(huì)進(jìn)行加熱工作，箱外的一面進(jìn)行制冷工作，此時(shí)風(fēng)扇停止工作。發(fā)現(xiàn)當(dāng)半導(dǎo)體箱內(nèi)的一面進(jìn)行加熱工作時(shí)，溫度升得很慢。將半導(dǎo)體拿下直接用直流穩(wěn)壓電源，電壓用12v同時(shí)將電流慢慢增加，發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體加熱的一面溫度升得很快。分析結(jié)果是因?yàn)橛?2v直流電源直接從插頭

23、引出的電壓雖然足夠達(dá)到12v但是電流太小，導(dǎo)致半導(dǎo)體加熱的一面工作效率不高，溫度上升得比較慢。5. 系統(tǒng)實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)實(shí)際測(cè)量如圖13所示，因電源是直接從插座引入12v電壓，電流較小，溫度的改變較慢。當(dāng)且箱內(nèi)溫度高于設(shè)置的最高溫度時(shí)，半導(dǎo)體箱外的一面進(jìn)行加熱工作時(shí)，風(fēng)扇才會(huì)工作。圖13 實(shí)際測(cè)量圖 測(cè)量過(guò)程中不斷改變最高溫度和最低溫度，在不同的天氣下（使恒溫箱內(nèi)的實(shí)際溫度不同）分別測(cè)量。當(dāng)實(shí)際溫度在最高溫度和最低溫度時(shí)，溫度保持不變，受空氣和箱子的密封性影響有時(shí)會(huì)有稍許的改變，但是改變的范圍很??；當(dāng)實(shí)際溫度低于所設(shè)置的最低溫度時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”的聲音，半導(dǎo)體朝向箱內(nèi)的一面會(huì)加熱使箱內(nèi)的溫度升

24、高到設(shè)置的最低溫度，然后保持不變；當(dāng)實(shí)際溫度高于所設(shè)置的最高溫度時(shí)，蜂鳴器發(fā)出“嘀嘀”的聲音，半導(dǎo)體朝向箱內(nèi)的一面會(huì)進(jìn)行制冷工作使箱內(nèi)的溫度降低到設(shè)置的最高溫度，然后保持不變。將部分測(cè)量記錄成表1：表1 部分測(cè)量記錄表TL()TH()實(shí)際溫度（）一段時(shí)間后的溫度（）152318.518.5121719.0 17.0 132019.519.5182118.918.9122119.319.3192218.819.0 測(cè)量過(guò)程中曾試過(guò)將最低溫度和最高溫度設(shè)置成一樣的，這樣可使得恒溫箱永遠(yuǎn)保持在一個(gè)溫度點(diǎn)，但是效果較差，始終無(wú)法使使恒溫箱保持在一個(gè)溫度點(diǎn)，而只能保持在一個(gè)溫度范圍內(nèi)。原因在于半導(dǎo)體制冷

25、片同時(shí)具有加熱和制冷功能，當(dāng)有電流通過(guò)的時(shí)候半導(dǎo)體制冷片一定會(huì)工作，或加熱或制冷，而不可能不工作，所以恒溫箱始終只能保持在一個(gè)溫度范圍內(nèi)，而無(wú)法保持在一個(gè)溫度點(diǎn)上。6.結(jié)束語(yǔ)本次設(shè)計(jì)的恒溫箱控制系統(tǒng)主要是以STC89C51為控制核心，通過(guò)按鍵設(shè)置溫度范圍，以DS18B20溫度傳感器采集溫度，相關(guān)信息則是通過(guò)無(wú)背光顯示屏LCD1602顯示，半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行加熱或制冷工作，通過(guò)STC89C51給予指令控制繼電器改變電流的正負(fù)極以控制半導(dǎo)體的加熱或制冷工作，蜂鳴器可以報(bào)警，以示溫度是否在設(shè)置范圍之內(nèi)。這次設(shè)計(jì)的恒溫箱控制系統(tǒng)成本低，易于實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)實(shí)生活中被廣泛應(yīng)用，具有一定的實(shí)用意義。本設(shè)計(jì)的不足之

26、處就是電源的選擇，設(shè)計(jì)中是用12v直流電源直接提供，雖電壓可以達(dá)到要求但是由于電流太小，導(dǎo)致半導(dǎo)體工作效率較低。當(dāng)然，本設(shè)計(jì)也還有可以改進(jìn)的地方，比如可以給系統(tǒng)配上語(yǔ)音功能，以實(shí)現(xiàn)報(bào)溫功能。6. 設(shè)計(jì)心得本次設(shè)計(jì)是硬件與軟件的相結(jié)合，讓我學(xué)到了很多以前所沒(méi)學(xué)到的，這次用的器件部分是以前沒(méi)用過(guò)的，我翻閱了很多相關(guān)書籍，這不僅讓我學(xué)習(xí)到了更多的知識(shí)，同時(shí)也讓我懂得了更得的學(xué)習(xí)方法。在這以前我的軟件編程一直很差，通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我的軟件編程能力有了一定的提高。整個(gè)設(shè)計(jì)做下來(lái)，雖然碰到不少問(wèn)題，但都一一解決，在檢測(cè)自己所學(xué)知識(shí)的掌握情況的同時(shí)也提高了自己的分析問(wèn)題能力以及解決問(wèn)題的能力。 致謝在本次的

27、畢業(yè)設(shè)計(jì)中，林順達(dá)老師給了我很大的支持，在各方面都給予了我寶貴的意見(jiàn)，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我關(guān)心，給予我悉心的指導(dǎo)，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的完成，對(duì)此我表示由衷的感謝。同時(shí)衷心感謝林配暉同學(xué)在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我的指導(dǎo)與幫助。參考文獻(xiàn)：1趙健.基于DS18B20溫度傳感器溫室測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008年25期.2徐德勝.半導(dǎo)體制冷與應(yīng)用技術(shù)M.上海：上海交通大學(xué)出版社，1999.3王立文，邵曉根，席建中,等.LCD1602在CO2增施控制器中的應(yīng)用J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（33）.4張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用M.北京：高等教育出版社,2006.5李鋼，趙彥峰.1-Wire

28、總線溫度傳感器DS18B20原理及應(yīng)用J.現(xiàn)代電子技術(shù)，2005，28（21）.6半導(dǎo)體制冷片.百度百科.7于志贛，劉國(guó)平，張旭斌.液晶LCD1602模塊的應(yīng)用J.機(jī)電技術(shù)，2009，32（3）.8繼電器.百度百科.9半導(dǎo)體制冷片.百度百科.The constant temperature box based on single-chip microcomputer control systemColloge of Physics and Information Engineering Electronic information science and technology major ZH

29、ANG Xiao-fen LIN Shun-da lecturerAbstract: Thermostat control system is a system that gathers heat,and then delivers the heat to the system to compare the temperature with the set temperature in the system,from which to decide whether to heat up or refrigerate the temperature.This design aims to uti

30、lize single-chip microcomputer to control the whole system.Temperature can be set by pressing the button, and the temperature of the air in the thermostat is gathered and reflected to the single-chip microcomputer STC89C51 by temperature sensor DS18B20 to make a comparison between the sensed tempera

31、ture and the set temperature and then temperature adjustment will be made. This design applys semiconductor refrigeration chip to heat up or refrigerate the temperature.The single-chip microcomputer STC89C51 will give orders to control the state of the two relays,through which the polarity of electr

32、ic current will be changed and the operation of temperature adjustment of the semiconductor can be accomplished.Meanwhile,there is a fan in the semiconductor refrigeration chip,therefore,when the semiconductor do the job of refrigeration to the inside side of the incubator, the pan will disperse the

33、 heat heated in the outside side in case of affecting the refrigeration results. Key words:STC89C51; DS1820; Semiconductor refrigeration slices.;Thermostatic box附錄1：原理圖 附錄2：PCB圖附錄3：主程序#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit DQ = P37; /定義DS18B20端口DQ sbit BEEP=P36 ;

34、/蜂鳴器驅(qū)動(dòng)線sbit jdq1=P27;sbit jdq2=P26;bit presence,flag;bit compare_th,compare_tl,alarm_on_off=0,temp_th,temp_tl;sbit LCD_RS = P35; sbit LCD_RW = P34;sbit LCD_EN = P33;sbit K1 = P20;sbit K2 = P21;sbit K3 = P22;sbit K4 = P23;uchar code cdis1 = READ_ROMCORD ;uchar code cdis2 = ;uchar code cdis3 = DS18B20

35、 ERR0R ;uchar code cdis4 = PLEASE CHECK ;uchar code cdis5 = TEMP: ;uchar code cdis6 = TH: TL: ;unsigned char data temp_data2 = 0x00,0x00;unsigned char data temp_alarm2 = 0x00,0x00;unsigned char data display5 = 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00; /溫度值顯示unsigned char data display13 = 0x00,0x00,0x00; /溫度報(bào)警值顯示/un

36、signed char code ditab16 = 0x00,0x01,0x01,0x02,0x03,0x03,0x04,0x04,/ 0x05,0x06,0x06,0x07,0x08,0x08,0x09,0x09;unsigned char data RomCode8 = 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00;unsigned char code mytab18 = 0x0C,0x12,0x12,0x0C,0x00,0x00,0x00,0x00;unsigned char code mytab28 = 0x01,0x1b,0x1d,0x19,0x1d,0x1b,0x01,0x00;/小喇叭#define delayNOP(); _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();unsigned char T