课程设计---生物培养液微机温度控制系统设计

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1、 1 目录 1 设计要求 2 1.1 初始条件 2 1.2 要求完成的主要任务 . 2 2 设计原理 3 3 硬件设计 4 3.1 单片机选择 4 3.2 温度检测电路 . 6 3.2.1 温度传感器电路 . 6 3.2.2 信号放大电路 . 7 3.2.3 A/D 转换短路 . 8 3.3 加热控制电路设计 9 3.4 降温控制电路设计 . 10 3.5 报警电路 . 11 3.6 键盘（温度设置）模块 . 11 3.7 LED 温度显示模块 12 4 改进 PID 控制算法 . 14 4.1 simulink 仿真 14 4.2 结果分析 15 5 系统软件设计 . 17 5.1 程序流程

2、图 . 17 5.2 程序代码 18 6 总结体会 25 参考文献 . 26 2 生物培养液微机温度控制系统设计 1 设计要求 1.1 初始条件 设计一个生物培养液微型计算机温度控制系统，系统为一阶惯性纯滞后特性，温度在 1525范围内连续可控，温度控制精度为 0.5；通过 LED 显示温度。 1.2 要求完成的主要任务 1. 输入通道及输出通道设计（温度传感器，A/D 转换，PWM 输出控制和温度调节驱动 电路）； 2. 键盘(温度设置)与 LED（温度显示）接口设计； 3. 采用改进 PID 控制算法； 4. 系统软件流程及各程序模块设计； 5. 完成符合要求的设计说明书 3 2 设计原理

3、 要设计完成一个生物培养液微型计算机温度控制系统，我们可以把它的组成分成以下 几个部分：温度检测短路，信号放大短路，A/D 转换电路，加热控制电路，降温电路，报 警电路，键盘（温度设置）模块和 LED（温度显示）模块，单片机判断输入温度信号与设 定的温度的差距，再通过改进的 PID 算法给以调节。 放大器的则是用来放大采集装置采集的温度，由于测量的温度一般较小，所以要先用 放大器进行放大再输入。A/D 转换器是用来把采集到的模拟电压信号量转换成单片机机可 以识别的数字信号。高阻抗加热丝和半导体制冷片是该温度控制系统的温度调节部分，当 采集温度不符合要求时，则通过计算机判断后进行调节。半导体制冷

4、片用来降温，高阻抗 加热丝用来加温。显示部分则用来显示生物培养液微的温度以及设定时设置的温度值。温 度采集装置采用热电阻 AD590 来采集培养液的温度，来看以看是否达到要求。通过以上的 几个部分的组合，则组成了一个生物培养液微型计算机温度控制系统。生物培养液微型计 算机温度控制系统的结构图如下图 1 所示。 图 1 生物培养液微机温度控制系统结构图 报警电路 LED 显示 键盘电路 A T89C51 单片机 加热控 制电路 高阻抗 电阻丝 降温控 制电路 半 导 体 制冷片 A/D 转 换 信号放 大电路 温度传 感电路 生物培 养皿 4 3 硬件设计 3.1 单片机选择 单片机的选择在整个系统设计中至关重要，要满足大内存、高速率、通用性、价格便 宜等要求，本课题选择 AT89C51 最为主控芯片。 AT89C51 是一个低功耗、高性能的 CMOS 8 为单片机，片内含 4K Bytes ISP（In-system programmable）的可反复檫写的只读程序存储器和 128 Bytes 位的随机存取数据存储器， 期间采用ATMEL公式的高密度、 非易失性存储技术制造，