课程设计---生物培养液微机温度控制系统设计

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1、目录1设计要求21.1初始条件21.2要求完成的主要任务22设计原理33硬件设计43.1单片机选择43.2温度检测电路63.2.1温度传感器电路63.2.2信号放大电路73.2.3A/D转换短路83.3加热控制电路设计93.4降温控制电路设计103.5报警电路113.6键盘（温度设置）模块113.7LED温度显示模块124改进PID控制算法144.1simulink仿真144.2结果分析155系统软件设计175.1程序流程图175.2程序代码186总结体会25参考文献2626生物培养液微机温度控制系统设计1设计要求1.1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

2、为一阶惯性纯滞后特性，温度在15~25℃范围内连续可控，温度控制精度为0.5℃；通过LED显示温度。1.2要求完成的主要任务1.输入通道及输出通道设计（温度传感器，A/D转换，PWM输出控制和温度调节驱动电路）；2.键盘(温度设置)与LED（温度显示）接口设计；3.采用改进PID控制算法；4.系统软件流程及各程序模块设计；5.完成符合要求的设计说明书262设计原理要设计完成一个生物培养液微型计算机温度控制系统，我们可以把它的组成分成以下几个部分：温度检测短路，信号放大短路，A/D转换电路，加热控制电路，降温电路，报警电路，键盘（温度设置）模块和LED（温度显示）模块，单片机

3、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。放大器的则是用来放大采集装置采集的温度，由于测量的温度一般较小，所以要先用放大器进行放大再输入。A/D转换器是用来把采集到的模拟电压信号量转换成单片机机可以识别的数字信号。高阻抗加热丝和半导体制冷片是该温度控制系统的温度调节部分，当采集温度不符合要求时，则通过计算机判断后进行调节。半导体制冷片用来降温，高阻抗加热丝用来加温。显示部分则用来显示生物培养液微的温度以及设定时设置的温度值。温度采集装置采用热电阻AD590来采集培养液的温度，来看以看是否达到要求。通过以上的几个部分的组合，则组成了一个生物培养液微型

4、计算机温度控制系统。生物培养液微型计算机温度控制系统的结构图如下图1所示。高阻抗电阻丝加热控制电路生物培养皿AT89C51单片机报警电路降温控制电路半导体制冷片LED显示键盘电路信号放大电路A/D转换温度传感电路图1生物培养液微机温度控制系统结构图263硬件设计3.1单片机选择单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格便宜等要求，本课题选择AT89C51最为主控芯片。AT89C51是一个低功耗、高性能的CMOS8为单片机，片内含4KBytesISP（In-systemprogrammable）的可反复檫写的只读程序存储器和128Bytes位的随

5、机存取数据存储器，期间采用ATMEL公式的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89C51芯片具有以下特性：P0口：P0口是一组8位漏极开路双向I/O口，也郎地址/数据总线复用口，作为输出口用是，每位能吸收电流的方式驱动8个TTL逻辑门电路，对端口写“1”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，在组口线分是转换地址（低8位）和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在

6、Flash编程时，P0口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要外接上拉电阻。P1口：P1口是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，P1的输出缓冲级课驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻吧端口拉到搞电平，此时课作为输入口。作为输入口使用时，因为内部上拉电阻，某个引脚被外部信号拉低时会输出一个电流。Flash编程和程序校验期间，P1接收低8位地址。P2口：P2口是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2的输出缓冲级课驱动（吸收或输出电流）4个TTL逻辑门电路。对端口写“1”，通过内部的上拉电阻把端口拉到搞电平，此时可

7、作为输入口，作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，某个引脚外部信号拉低时会输出一个电流。在访问外部程序存储器或16位地址的外部数据存储器时，P2口送出高8位地址数据。在访问8位地址的外部数据存储器时，P2口线上的内容，在整个访问期间不改变。Flash编程或校验时，P2亦接收高位地址和其他控制信号。26P3口：P3口是一组带有内部上拉电阻的8位双向I/O口，P3口输出缓冲级课驱动4个TTL逻辑门电路，对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并最为输入端口。作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。P3