单片机恒温箱的温控系统制作

　　系统的主要性能指标有：（1）恒定温度值设定范围：20-50℃,最小区分度：1℃;f 2）数码管显示实际温度值，显示范围：0-99℃;最小区分度：0.1℃;（3）温度控制误差：≤4-1℃;（4）显示精度：温度控制的绝对误差≤±3℃.鉴于风扇冷却，环境温度高于20℃.恒温下限相应上移。

　　一、系统方案设计

　　本系统是基于经典C51系列单片机的应用开发，集环境温度的信号采集、数据的处理及温度的保持控制等等为一体的数字控制系统。同时，该系统设计有友好的人机交互界面以及简易的设置按键。

　　系统由如下功能模块组成：MCU模块，显示模块。电源模块，按键设置模块，温度采集模块。

　　冷却模块以及加热模块。系统方案框图如图1所示。

图1系统方案框

　　二、元器件选择

　　本设计的MCU采用sTC89C52单片机；考虑到节省器件使用的需要。温度传感器则采用单总线制的数字温度传感器DSl8820,无需接A,D转换器，采样值可直接送单片机处理，简易方便；系统采用普通单刀继电器HK4100F作为控制开关；两个水泥电阻（10W,10Ω）串联作为加热器件，低压（最高24V）供电，安全可靠；以5V直流供电小型风扇达到降温或使容器受热均匀的目的；采用普通的按键开关，实现恒温温度的可调设置功能；三位一体的数码管实时显示当前容器的温度值，简易低廉，实现了人机交互界面之目标。

　　三、硬件电路设计

　　依据系统方案，概述主要模块接口电路；1、电源模块。12~24V交流输入，输入的交流电压为水泥电阻的发出热量提供电能；输入交流电压经整流滤波，接入稳压芯片7805转变为5V直流电压（VCC）以供给MCU及其外设系统使用。

　　2、显示模块。共阳数码管，段选接MCU I/013的P1组管脚。以9012三极管作为数码管位选开关，位选分别由P2'5、P2'6、P2"7等管脚控制，三位数码管显示当前温度（采样温度）值，其中有一个为小数位。其余两个分别为十位和各位。

　　3、加热模块。主要根据设定恒温值与采样温度值的比较结果进行工作。即，采样温度值大于设定值时。继电器闭合并接通水泥电阻加热，否则断开。

　　图2中，JDl、JD2分别接串联水泥电阻及交流电源的一端，该继电器由单片机的P2'4管脚控制。

图2 电路原理图

　　4、按键设置模块。为了节省材料和硬件资源，系统设计了三个按键，设置恒温值时，一个用于递增输入；另一个用于递减输入；第三个预留。三个按键的一端接地。另一端分别接MCU的P2'1、P2'3、P2"2管脚。

　　5、冷却模块。安装小型风扇，以5V直流电压供电，以继电器控制风扇的工作状态，以实现智能化控制。主要根据设定恒温值与采样温度值的比较结果进行工作。即当采样温度值大于设定值时，继电器闭合并启动风扇冷却。否则断开。该继电器由单片机的P2"3管脚控制。

　　6、温度采集模块，温度采集模块。以单总线操作的DSl8820温度传感器作为温度采集器。从温度传感器获取温度值的方法非常简洁，无须接A,D转换器。即可实现对温度测量并将测量数据直接送单片机处理。且可使系统实现温度的巡回测量和显示。其中，温度传感器的数据管脚接单片机的P3"5管脚。