生物培养液微机温度控制系统_课程设计任务书（可编辑）

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1、生物培养液微机温度控制系统_课程设计任务书课程设计任务书题目生物培养液微机温度控制系统的设计初始条件　设计一个生物培养液微型计算机温度控制系统系统为一阶惯性纯滞后特性温度在1525℃范围内连续可控温度控制精度为05℃通过LED显示温度要求完成的主要任务输入通道及输出通道设计温度传感器AD转换PWM输出控制和温度调节驱动电路键盘温度设置与LED温度显示接口设计采用改进PID控制算法系统软件流程及各程序模块设计完成符合要求的设计说明书2011年6月20日2011年6月30日指导教师签名年月日系主任或责任教师签名年月日目录1设计要求42总体设计方案及框图421系统设计方案论证422

2、系统结构框图43硬件设计531单片机选择532温度传感模块833AD转换模块1034键盘温度设置模块1235LED显示模块1336加热控制电路设计1537降温控制电路设计1638报警电路174软件设计1841采用改进PID控制算法1842系统软件流程205总结体会216参考文献227附件2371系统原理图2372程序24摘要随着社会的发展温度的测量及控制变得越来越重要温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了这一温度监控系统本文详细地讲述了基于单片机AT89C51和温度传感器LM35的温度控制系统的设计方案与软硬件实现方案系统采用

3、数字温度传感器LM35采集温度电压信号经ADC0809AD转换成单片机可识别的数字电压信号数码管显示温度测量值当温度低于设定值时单片机控制继电器启动加热器加热当温度高于设定值时单片机控制继电器启动半导体制冷器制冷从而实现了控制温度的目的关键字单片机温度控制传感器数码管生物培养液微机温度控制系统设计1设计要求设计一个生物培养液微型计算机温度控制系统系统为一阶惯性纯滞后特性温度在1525℃范围内连续可控温度控制精度为05℃通过LED显示温度2总体设计方案及框图21系统设计方案论证实现温度控制的方法主要有以下几种方案一采用纯硬件的闭环控制系统该系统的优点在于速度较快但可靠性比较差控

4、制精度比较低灵活性小线路复杂调试安装都不方便且要实现题目所有的要求难度较大方案二FPGACPLD或采用带有IP内核的FPGACPLD方式即用FPGACPLD完成采集存储显示及AD等功能由IP核实现人机交互及信号测量分析等功能这种方案的优点在于系统结构紧凑可以实现复杂的测量与与控制操作方便缺点是调试过程复杂成本较高方案三单片机与高精度温度传感器结合的方式即用单片机完成人机界面系统控制信号分析处理由前端温度传感器完成信号的采集与转换这种方案克服了方案一二的缺点所以本课题任务是基于单片机和温度传感器实现对温度的控制22系统结构框图系统主要包括温度采集部分温度放大转换部分温度驱动调节

5、部分实时温度显示部分和报警部分以及温度设定的键盘输入部分单片机判断输入温度信号与设定的温度的差距再通过改进的PID算法给以调节系统框图如图1所示　　图1生物培养液微型计算机温度控制系统图2单片机引脚图32温度传感模块LM35是由NationalSemiconductor所生产的温度感测器其输出电压与摄氏温标呈线性关系转换公式如式10°C时输出为0V每升高1°C输出电压增加10mV即LM35有多种不同封装型式外观如图所示在常温下LM35不需要额外的校准处理即可达到±°14C的准确率其电源供应模式有单电源与正负双电源两种其引脚如图所示正负双电源的供电模式可提供负温度的量测两种接法

6、的静默电流-温度关系如图所示单电源模式在25°C下静默电流约50μA非常省电图2　　LM35封装及引脚排列　　图3　单电源模式　　　　　　　　　　　　　　图4　双电源模式由课程任务书可知温度在1525℃范围内连续可控因此只需要单电源模式即可满足要求又由于LM35输出的电压太小因此将输出用非反相放大器放大十倍其电路图如下图5所示33AD转换模块由于LM35温度传感器输出的是模拟量的温度电压值单片机无法直接识别因此需要对采集到的电压信号进行AD转换将其转化为单片机能识别的数字量本设计采用ADC0809AD转换器下面介绍ADC0809的特性1．主要特性　　18路8位A／D转换器即分

7、辨率8位　　2具有转换起停控制端　　3转换时间为100μs　　4单个＋5V电源供电　　5模拟输入电压范围0～＋5V不需零点和满刻度校准　　6工作温度范围为-40～＋85摄氏度　　7低功耗约15mW2．内部结构　　ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器内部结构如图13．22所示它由8路模拟开关地址锁存与译码器比较器8位开关树型D／A转换器逐次逼近3．外部特性引脚功能　　ADC0809芯片有28条引脚采用双列直插式封装如图13．23所示下面说明各引脚功能　　IN0～IN78路模拟量输入端　　2