摘 要

恒温箱作为高精度的测温和控温的设备，在工业的应用和日常的生活中都有着非常广泛的应用。尤其是在需要恒温环境的实验中，恒温的重要性更加不言而喻，而且精度要求非常之高。一般的恒温箱的控温精度只有0.1摄氏度，但是，在某些特别场合要求温度稳定性达到0.0001摄氏度。高精度的恒温控制设备基本上被国外垄断，但是设备价格太高。而国内又很少有精度如此之高的控制设备。

本次设计的最终目的就是设计一个控温精度达到0.0001摄氏度的恒温控制系统。本系统采用STC89C51单片机作为处理器单元，利用DS18B20采集温度数据。数据被单片机处理过后获得温度的数据，然后将温度信息显示到LCD1602上。本设计体统能够设置温度，用键盘来设置温度的上下限。设置完温度上下限之后，系统检测到所采集到的温度如果低于之前设置的温度下限，控制加热的继电器吸合，当温度大于等于设定温度上限是将停止加热。当系统采集到的温度高于之前所设置的温度的上限时，将开启风扇进行降温。

该系统操作简单，控温精度很高，具有很强的现实意义。与现如今国内外的各种测温控温设备相比，该系统具有更高的控温精度。

关键词：超高精度；控温；恒温箱

Abstract

Thermostat as a high-precision temperature measurement and temperature control equipment, in industrial applications and daily life has a very wide range of applications. Especially in the need for constant temperature environment experiments, the importance of constant temperature is more self-evident, and the accuracy requirements are very high. General thermostat temperature control accuracy of only 0.1 degrees Celsius, but in some special occasions require temperature stability of 0.0001 degrees Celsius. High-precision thermostatic control equipment is basically a foreign monopoly, but the equipment price is too high. While the domestic and very few such a high precision control equipment.

The ultimate goal of this design is to design a temperature control accuracy of 0.0001 degrees Celsius temperature control system. The system uses STC89C51 microcontroller as a processor unit, the use of thermistor coupled with differential amplifier to improve accuracy, while the data collected through the analog-to-digital converter to the microcontroller. Data is processed by the microcontroller to obtain temperature data, and then the temperature information displayed on the LCD1602. The design of the system can set the temperature, with the keyboard to set the upper and lower temperature limit. After setting the temperature upper and lower limits, the system detects that the collected temperature is below the lower limit of the previously set temperature and controls the heating of the relay to reach the heating when the temperature is greater than or equal to the set temperature upper limit. When the temperature collected by the system is higher than the upper limit of the previously set temperature, the fan will be released to cool down.

The system is simple to operate, the temperature control precision is very high, has a very strong practical significance. Compared with the current temperature control equipment at home and abroad, the system has a higher temperature control accuracy.

Key Words:Ultra-high precision; temperature control;thermostat

目 录

第1章 绪论 1

1.1 设计的背景及意义 1

1.2 温度控制的起源发展和现状 1

1.3本次设计的目的 3

1.4系统设计概述 3

第2章 硬件结构设计 4

2.1 温度采集模块 5

2.1.1温度传感器设计 5

2.1.2差动放大电路 7

2.1.3 AD转换电路 8

2.1.4 STC89C51单片机最小系统 8

2.2 电源模块 9

2.3 温度显示模块 11

2.4 温度设定模块 12

2.5 加热冷却模块 12

第3章 软件系统设计 14

3.1 主流程图设计 14

3.2 LCD1602液晶显示子程序设计 16

3.3 温度采集模块子程序设计 17

3.4 键盘程序设计 19

第4章 系统调试 20

4.1系统调试 20

4.2 调试时遇到的问题 20

第5章 总结与展望 25

5.1 总结 25

5.2 展望 25

参考文献 27

附录 28

致谢 37

第1章 绪论

1.1 设计的背景及意义

随着社会的不断发展，人们对温度的测量和控制的需求在不断增长。温度本身就是指示物体温度的物理量。人们为了更好地使用温度的概念，发明的温标,也就是我们常说的摄氏温标，华氏温标等,这也使得温度这一概念在人们的生活和工作中占据着着越来越重要的地位。在日常生活中，人们使用的空调，冰箱，电热水器等家电都体现了现代社会人们对温度的高要求。人们的生活也会直接受到温度的影响，比如冬天夏天人们的穿着，饮食，及娱乐活动都会有所不同。而在工业生产中对温度的要求更加严格，特别是在冶金，化工，建材，食品，机械，石油等行业中。温度体现着举足轻重的作用。其温度的控制精度将会直接影响着所生产处的产品的质量。还有很多实验的操作要在恒温的环境下进行，比如热电阻的标定。绝大部分电子产品也要在恒温恒湿的条件下测试性能。而且，电子产品会在超过一定的温度后或者温度过低时会发出警报，甚至停止运行。温度对电子产品的寿命有很大的影响，很多精密的元器件对温度的要求格外的高。温室植物也需要在恒温恒湿的环境中生长,如果昼夜温度和湿度相差很大,那么植物的生长极为不利。温度对刚出生的动物和婴儿也很重要，新生儿和珍稀动物宝宝都要求在恒温室里成长。可见，温度的测量与控制广泛的应用在我们社会的各个方面。而在不同的环境条件下，所要求的精度要求也都不一样。所以，所需要的元器件和测温方法也不尽相同^[1]。

随着电子技术的飞速发展,电子测温和温度控制技术也在迅速发展。并且被应用在了各个领域。因为所生产的产品不同，所要求的控温精度也会有所不同，所以实现方法也将不同。随着微型计算机的不断发展，微机测控技术也得到了很大的发展，并且被应用在了各个领域。利用微型计算机来进行温度测量和控制的技术也在不断发展，不断完善。但是现有的很多元器件体积都比较大，操作比较复杂，从而阻碍了其在应用方面的发展。如今很多高校和企业也都在进行相关的研究，在高校方面关于温度控制的研究主要停留在理论方面，而企业在温度控制方面研究的重点放在市场需求上面。目前，虽然控温设备有很多，但是很少能看到有国内生产的高精度恒温控制系统，国外厂商的产品具有精度高，工作稳定的优势。但是其高昂的价格又令人们望而却步，这也为国外厂商获取了巨大利益。因此，高精度恒温控制系统在国内具有广阔的前景和巨大的现实意义^[2]。