自动恒温箱智能仪器原理与设计课程设计（论文）

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1、智能仪器原理与设计课程设计（论文）题目:自动恒温箱课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器学号学生姓名专业班级课程设计(论文)任务指导教师评语及成绩课程设计（论文）自动温控箱题目设计任务：利用学习过的《智能仪器设计》课程的内容和其他相关课程的内容,根据设计要求设计一个比较完整的智能仪器系统。设计内容：以AT89系列单片机为核心，设计一个自动温控箱。设计要求：1、温控箱的体积为4X0.8X2m3；温度控制范围15~35°C；2、可以通过键盘设定温控箱内的温度值，温控箱采用

2、220VAC加热器；箱内具有空气循环系统，当箱内温度不均衡时启动；3、控制器具有加热和保温功能，能够通过8位数码管显示当前箱内和箱外温度值；4、应用绘图软件画出完整电路图；5、画出程序流程图，编写完整的应用程序；6、课程设计字数:4000字;7、严禁相互抄袭。指导教师签字:第］章自动温控箱设计方案论证41.1自动温控箱的应用意义41.2温度传感器的选用41.3控制执行部件的选用41・4总体设计方案框图及分析5第2章自动恒温箱各部分电路设计52.1电源电路的设计52.2数码管显示电路的设计62.3温度

3、采集、温度设定及复位电路的设定72.4温控自动电路的设计9第3章自动恒温箱整体电路设计103.1整体电路工作原理103.2整体电路图11第4章程序设计124.1总程序流程图设计124.2键盘程序流程图设计124.3总程序14参考文献18第1章自动温控箱设计方案论证1.1白动温控箱的应用意义生活中，我们经常会使用与温度相关的设备。如化学实验室利用自动温控箱进行相关实验，养殖行业利用自动温控箱进行孵化等等，应用十分广泛。本系统采用高精度的温度传感器，用单片机控制，能实时显示箱内箱外温度，并根据使用者设定

4、的温度自动在相应温度时作出加热或通风动作，精确度高，动作准确，使温度始终保持在设定值左右。1.2温度传感器的选用温度传感器可有以下几种方案可供选择：方案一：选用热敏电阻作为感测温度的核心元件，通过运算放大器放大由于温度变化引起热敏电阻阻值的变化，进而导致的输岀电压的微弱变化信号，再用AD转换芯片ADC0809将模拟信号转化为数字信号输入单片机处理。方案二：采用热电偶作为感测温度的核心元件，配合桥式电路，运算放大电路和AD转换电路，将温度变化信号输入单片机处理。方案三：采用数字式集成温度传感器DS18

5、B20作为感测温度的核心元件，直接输岀数字温度信号供单片机处理。对于方案一，采用热敏电阻有价格便宜、元件易购得优点，但热敏电阻对温度的细微变化不敏感，在信号采集、放大、转换过程中还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大误差，虽然可以通过一定电路予以纠正，但不仅将电路复杂稳定性降低，而且在人体所处环境温度变化中难以检测到小的温度变化。故该方案不适合本系统。对于方案二，采用热电偶和桥式测量电路相对于热敏电阻其对温度的敏感性和器件的非线性误差都有较大提高，其

6、测量范围也非常宽，从-50摄氏度到1600摄氏度都可测量。但是依然存在电路复杂，对温度敏感性达不到本系统要求的标准，故不采用该方案。对于方案三，由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，温度误差小，并且由于其感测温度的原理与上述两种方案的原理有着本质的区别，使得其温度的分辨率极高。温度值在器件内部转换成数字量直接输岀，简化了系统程序设计，又由于该传感器采用先进的单总线技术（1-WRTE）,与单片机的借口变得非常简洁，抗干扰能力强。1.3控制执行部件的

7、选用方案一：采用数模转换芯片AD0832控制，由单片机根据当前温度值送出相应数字量到AD0832,由AD0832产生模拟信号控制品闸管的导通角，从而配合无级调速电路实现温控时的自动无级调节。方案二：采用继电器，继电器的接有控制品闸管导通角的电阻的接入电路与否由单片机控制，根据当前温度值在相应管脚送岀高低电平，决定某个继电器的导通角控制电阻是否接入电路。对于方案一，该方案能够实现加热器在温控状态吋也能无级调速，但是DA转换芯片价格较高，与其温控状态下无级调节功能相比性价比不高。对于方案二，虽然在温控状

8、态下只能实现关和闭两种状态，但采用继电器价格便宜,控制可靠，且岀于在温控状态时无级控制不是特别需要的功能，综合考虑采用方案二。1.4总体设计方案框图及分析本系统由集成温度传感器、单片机、LED数码管、继电器、双向品闸管及其它外围器件组成。使用具有廉价易购的AT89S52单片机编程控制，通过修改程序可方便实现系统升级。系统的框图结构如下：图1.1系统框图第2章自动恒温箱各部分电路设计2.1电源电路的设计电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件，用典型接法，220V