单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统的设计
引言…………………………………………………………………………4页
【Abstract】
This research project is the temperature control optimization problems, the incubator to maintain constant temperature for accurate temperature control, the thermostat is difficult to guarantee for the traditional method of artificial way, a chip temperature control system. The design AT89C51 microcontroller as the core, combined with DS18B20 digital temperature sensor, digital circuit electronic technology for online control of the temperature of the incubator, and software control algorithm for intelligent control of the temperature. The temperature control system with high control accuracy, improve the hatchery management efficiency, saving the costs of the hatchery.
Keywords: temperat *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
ure，microcontroller，sensor;
引 言
温度是一个永恒的话题，它与人类的生活密切相关。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大的影响，因此对温度的测量、控制至关重要。
温度是工业生产中主要的被控参数之一。与之相关的各种温度控制系统广泛应用于机械，冶金，化工，食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
温度对家禽孵化的影响很大，本课题就是基于单片机的恒温孵化器恒温控制系统的设计。此系统要能够检测到恒温箱中的温度，并实时的传到单片机进行处理，实时显示，并要求系统能够对温度自动调节。 这类系统不仅具有控制方便、组态简单、灵活性大、成本较低、可靠性高等优点，而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而大大提高产品的质量和数量。
该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。
设计任务：用单片机设计一个控制温度范围在37℃—39℃的温度控制系统。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
一、系统原理设计
（一）设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用等展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的单片机技术，传感器技术，电工技术去设计基于单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统。AT89C51单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。设计的温度控制系统需要实现以下功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。该系统的温度控制设定范围为37-39℃，因为这是鸡雏最佳的孵化温度范围。
（二）系统框图
图1 鸡雏孵化器恒温控制系统框图
孵化器恒温控制系统的实现是利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论与实际相结合，采用AT89C51单片机与DS18B20传感器 ，运用自动控制理论，实现孵化箱的恒温控制。
二、硬件设计
（一）单片机AT89C51
1.简介
AT89C51是一种带4k字节的FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚排列如图2所示。
图2 AT89C51引脚排列
2.主要特性
（1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程FLASH存储器
（3）寿命：1000写/擦循环
（4）数据保留时间：10年
（5）全静态工作：0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
（9）两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
3.管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高组输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
说明：引脚1，GND：接地
引脚2，DQ：单线运用的数据输入/输出引脚漏极开路
引脚3，VCC：可选VDD引脚两种供电方式
图3 DS18B20引脚
4.DS18B20工作原理
DS18B20测温原理如图4所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
【Abstract】
This research project is the temperature control optimization problems, the incubator to maintain constant temperature for accurate temperature control, the thermostat is difficult to guarantee for the traditional method of artificial way, a chip temperature control system. The design AT89C51 microcontroller as the core, combined with DS18B20 digital temperature sensor, digital circuit electronic technology for online control of the temperature of the incubator, and software control algorithm for intelligent control of the temperature. The temperature control system with high control accuracy, improve the hatchery management efficiency, saving the costs of the hatchery.
Keywords: temperat *好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
ure，microcontroller，sensor;
引 言
温度是一个永恒的话题，它与人类的生活密切相关。温度的变化会给我们的生活、工作、生产等带来重大的影响，因此对温度的测量、控制至关重要。
温度是工业生产中主要的被控参数之一。与之相关的各种温度控制系统广泛应用于机械，冶金，化工，食品等领域。温度控制是工业生产过程中经常遇到的过程控制，有些工艺过程对其温度的控制效果直接影响着产品的质量，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
温度对家禽孵化的影响很大，本课题就是基于单片机的恒温孵化器恒温控制系统的设计。此系统要能够检测到恒温箱中的温度，并实时的传到单片机进行处理，实时显示，并要求系统能够对温度自动调节。 这类系统不仅具有控制方便、组态简单、灵活性大、成本较低、可靠性高等优点，而且可以大幅度提高被控制温度的技术指标，从而大大提高产品的质量和数量。
该系统具有实时温度显示和温度设定功能，还具有温度上、下限报警和自动控制功能。当温度高于或低于设定值一定程度时，发出生光报警，消除由于单片机系统意外失控所造成的危险，提高了恒温箱工作的可靠性和使用安全性。
设计任务：用单片机设计一个控制温度范围在37℃—39℃的温度控制系统。设计要求：完成该系统的软硬件设计，学习掌握单片机采集测控系统的设计方法，提高学习新知识、新技能的能力，培养独立设计的能力。
一、系统原理设计
（一）设计思想
此次设计是针对于单片机原理及其应用等展开的。其中包含了我们大学三年中所学到的相关知识，运用我们所学的单片机技术，传感器技术，电工技术去设计基于单片机的鸡雏恒温孵化器恒温控制系统。AT89C51单片机好比一个桥梁，联系着传感器和报警电路设备。设计的温度控制系统需要实现以下功能：当温度低于设定下限温度时，系统自动启动加热继电器加温，使温度上升。当温度上升到下限温度以上时，停止加温；当温度高于设定上限温度时，系统自动启动风扇降温，使温度下降。当温度下降到上限温度以下时，停止降温。温度在上下限温度之间时，执行机构不执行。该系统的温度控制设定范围为37-39℃，因为这是鸡雏最佳的孵化温度范围。
（二）系统框图
图1 鸡雏孵化器恒温控制系统框图
孵化器恒温控制系统的实现是利用单片机原理与接口技术、传感器技术、数字电路电子技术、模拟电子技术等相关基本理论与实际相结合，采用AT89C51单片机与DS18B20传感器 ，运用自动控制理论，实现孵化箱的恒温控制。
二、硬件设计
（一）单片机AT89C51
1.简介
AT89C51是一种带4k字节的FLASH存储器的低电压、高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。引脚排列如图2所示。
图2 AT89C51引脚排列
2.主要特性
（1）与MCS-51 兼容
（2）4K字节可编程FLASH存储器
（3）寿命：1000写/擦循环
（4）数据保留时间：10年
（5）全静态工作：0Hz-24MHz
（6）三级程序存储器锁定
（7）128×8位内部RAM
（8）32可编程I/O线
（9）两个16位定时器/计数器
（10）5个中断源
（11）可编程串行通道
（12）低功耗的闲置和掉电模式
（13）片内振荡器和时钟电路
3.管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P0口的管脚第一次写1时，被定义为高组输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的低八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须接上拉电阻。
说明：引脚1，GND：接地
引脚2，DQ：单线运用的数据输入/输出引脚漏极开路
引脚3，VCC：可选VDD引脚两种供电方式
图3 DS18B20引脚
4.DS18B20工作原理
DS18B20测温原理如图4所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对 低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重 新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。图3中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
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