1.1研究背景

采用科学的计算方法，集成了多种先进技术的测量和控制可以有效地控制每一个生产环节，不仅保证了标准化生产，提高产品质量，降低成本，但也能确保安全生产。因此，测量和控制技术已广泛应用于炼油，化工，冶金，电力，电子，轻工和纺织工业。

单片机以其集成度高、运算速度快、体积小、运行可靠、价格低廉等优势，在过程控制、数据采集、机电一体化、智能化仪表、家用电器以及网络技术等方面得到了广泛的应用，特别是单片机技术的开发与应用，标志着计算机发展史上又一个新的里程碑。作为计算机两大发展方向之一的单片机，以面向对象的实时控制为己任，嵌入到如家用电器、汽车、机器人、仪器仪表等设备中，使其智能化。

1.2 研究目的

恒温水浴装置控制系统在工业生产、科学研究和人们的生活领域中，得到了广泛应用。在工业生产过程中，很多时候都需要对水温进行严格的监控，以使得生产能够顺利的进行，产品的质量才能够得到充分的保证。使用恒温水浴装置控制系统可以对生产环境的温度进行有效控制，保证生产的自动化、智能化能够顺利、安全进行，从而提高企业的生产效率。水温控制系统应用十分广阔。

1.3研究意义

随着社会的发展，在各个领域的科学与技术中的应用和测量仪器的发展中，智能化是现代温度控制系统的主流。温度测量与控制系统，控制对象的温度。广泛应用于日常生活和工业温度控制领域，如温室、发酵罐、电源和其他地方的温度控制。和温度控制完成人工并没有足够的重视，在很多地方都需要的温度监测，以防止发生意外。

针对这一问题，该系统的设计，实现了连续的温度控制系统，温度控制精度高，它被广泛使用，功能强大，小巧美观，携带方便，是一种实用，价廉的控制系统。特别是近年来，温度控制系统已经应用到人们的生活的每一个方面，温度控制的发展和人们的生活密切相关。水是一种重要的资源，我们的生存，无论是在工业和农业生产，我们的日常生活中随处可见不能沸水。为了控制水温，可以大大提高了生产效率，节约资源，提高我们的生活质量。在当今水资源日益匮乏，具有简单和扩展温度控制系统，对我们社会的可持续发展，都具有十分重要的意义。

2.1本课题设计的主要研究内容

恒温水浴箱是一种常用的实验加热装置，用于实验室中的恒温加热和其他温度实验。恒温水浴箱需要高精度的控制温度。温度传感器是利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。

由温度传感器和精密电阻构成的测量电路输出微弱的电压信号，电压信号经过精密放大电路完成调零和放大后送到A／D电路，再将模拟信号变换成数字信号。单片机根据输入量和设定量进行模糊运算，输出二路开关量。开关量控制制冷装置和加热装置，将温度控制在设定值。本文综合运用温度传感器技术、数模转换技术、单片机技术、看门狗技术及抗干扰技术设计出一套恒温水浴箱温度控制系统，由于使用了单片机控制，更改或升级写入芯片的控制程序，从而达到可持续应用和人性化设计的效果。

本课题主要是根据水浴箱系统的功能要求，建立其数学模型；并在数学模型基础上，设计合适的控制方法；完成系统硬件电路的设计；并绘制原理图、接线图；完成相应的软件设计，绘制流程图；系统对可靠性、稳定性的要求方面的电路设计。系统应该具备高可靠性、抗干扰能力强、易于操作维护、能够实时显示、易于扩展、报警等功能。

最终通过硬件搭建和软件编程实现水浴箱温度指标的控制功能。

2.2预期目标：

水浴箱温度控制系统设计控制系统应实现如下的功能：

1)采用键盘实现温度的设定；

2)采用温度传感器实现水浴箱内部温度的检测以及液晶显示；

3)以单片机实现PID控制规律的计算；

4)单片机控制电加热装置，实现水浴箱温度的控制。

3.1单片机芯片的选择方案

方案一:

采用STC89C52芯片作为硬件核心。STC89C52内部具有4KB ROM 存储空间,512字节数据存储空间，带有2K字节的EEPROM存储空间，与LY-51s系列单片机完全兼容,STC89C52可以通过串口下载。

方案二:

采用AT89S51，AT89S51芯片内具有4K字节程序存储空间，256字节的数据存储空间没有EEPROM存储空间，也与MCS-51系列单片机完全兼容，具有在线编程可擦除技术。

两种单片机都完全能够满足设计需要，STC89C52相对ATS89C51价格便宜，且下载简单方便。考虑到方便因素，因此选用STC89C52。

3.2温度传感器设计方案

方案一:

由于本设计是测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化 的电压或电流采集过来，进行A/D转换后，就可以用单片机进行数据的处理，在显示电路上，就可以将被测温度显示出来，这种设计需要用到A/D转换电路，感温电路比较麻烦。

方案二:

进而考虑到用温度传感器，在单片机电路设计中，大多都是使用传感器，所以这是非常容易想到的，所以可以采用一只封装的温度传感器 DS18B20，此传感器，可以很容易直接读取被测温度值，进行转换，就可以满足设计要求。

从以上两种方案，两种都完全能够满足设计需要，很容易看出，采用方案二，电路比较简单，软件设计也比较简单，故采用了方案二。

3.3显示模块方案论证

方案一：1602液晶模块

1602液晶也叫1602字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等显示模块它有若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形 它的优点是微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧。

方案二：数码管显示

数码管是一种半导体发光器件，其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管：按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管，共阳数码管在应用时应将公共极COM接到 5V，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阴极为高电平时，相应字段就不亮。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管，共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上，当某一字段发光二极管的阳极为高电平时，相应字段就点亮，当某一字段的阳极为低电平时，相应字段就不亮。由于它的价格便宜使用简单在电器特别是家电领域应用极为广泛。

综上所诉：LCD1602虽然显示较全；但数码管已完全能显示温度值，价格也差6倍之多，数码管更适合本设计，所以本设计用数码管作为显示模块。

3.4电路设计最终方案决定

综上各方案所述，对此次作品的方案选定：采用STC89C51单片机作为主控制系统；采用封装的DS18B20为传感器；采用数码管作为显示器件。

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起讫日期

工作内容

2022-01-07～2022-03-11

查阅相关技术资料，熟悉项目需求,撰写开题报告。

2022-03-12～2022-04-08

工程功能分析,绘制系统结构框图。

2022-04-09～2022-05-06

软硬件设计。

2022-05-07～2022-05-20

软硬件调试。

2022-05-28～2022-06-04

整理毕业设计文档，撰写、修改毕业设计论文。

2022-06-04～2022-06-07

提交毕业论文，准备答辩。