电热恒温水槽控制系统设计
摘 要
近年来，运用单片机控制系统的产业越来越多，单片机的发展越来越迅速，已经广泛的应用于军事、工业、化工、农业，医疗等各种领域。这里面，温度是最基本也是最常见的控制研究对象，在一些方面，比如生物技术，科学研究，农业发展都需要实现对温度的精准控制，需要一个恒温环境。由于温度属于大惯性、大滞后物理量，我们需要设计一种控制效果较好、控制精度较高、响应及时、稳定性更好的恒温水槽控制系统。
本课题设计了一种基于单片机的恒温水槽控制系统。研究过程中完成了系统硬件的设计调试和软件的编写。该系统采用模块化的设计方式，包括温度检测模块、温度设定模块、温度显示模块、电加热模块、嵌入式控制器等，实现了温度信号采集、数据显示、数据计算、超限报警等功能。根据温度变化规律，通过DS18B20的测温结果从而控制加热器的加热功率实现水槽的温度控制，采用了模糊控制算法，实现了水槽的恒温控制，达到了目标要求。实践证明该恒温控制器，其恒温控制的范围在40℃~100℃之间，控制精度在plusmn;0.5℃。
关键词：恒温水槽；模糊算法；单片机；DSB1820
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绪论
- 课题研究背景与意义
随着多年的发展，产品质量的要求越来越高，迫使各个行业规范化的要求越来越高，许多医院，建设，化工等行业都需要利用到恒温水槽的使用。考虑到温度控制[1]在控制系统当中也是比较复杂的一种,因为控制和改变温度的不及时性给设计带来了比较大的困难,而且温度即使在停止加温或者降温的情况下也会惯性的增减[2]，反应速度比较慢。所以在温度控制这一块需要用到高级的控制处理办法。恒温水槽的温度信息的采集和保存控制方面，我们采用温度传感器来设计温度信号，温度传感器将采集来的温度信号处理后发送到单片机,单片机接收并处理,然后将处理好的信号发送到液晶显示器上显示。单片机控制这个系统，是系统运行的核心,外设按键电路，传感器电路液晶显示电路，蜂鸣器报警电路等，可以通过按键控制，方便操作。
恒温水槽的应用广泛是毋庸自疑的。例如，在日常生活上，我们用的电热水器;在工业生产上，有化工、建材、冶金、食品加工、机械制造,还有根据动物生活习性的需求控制饲养棚的温度来进行孵卵或动物培养等;在农业上，可调节温度来控制种子的发芽，植物的生长等;在科学实验上，可调节恒温环境用来培养细菌生长等。由此科研者对恒温水槽的研究也一直持续不断。对恒温水槽的作用研究也越来越多，使得用得到的范围也更为广阔。
现在的时代是科技高速发展的信息时代，微型单片机技术、电子技术的应用更是空前广泛。由于它具有体积小、性价比高、功能强等特点，所以广泛应.用于电子仪表、节能装置、家用电器、工业控制、机器人、军事装置等诸多领域。使产品小型化，智能化，既提高了产品的功能和质量，又降低了成本，简化了设计。它迅猛的发展到了各个领域。这些技术的发展也使得恒温水槽的体积变小，更智能化，功能更齐全，质量也更好。更何况成本还降低了。因此对恒温水槽的研究也具有重要意义。
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- 国内研究状况
吕俊亚[3]针对传统法人工方式难以保证恒温，提出设计一种利用单片机的温度控制系统，并采用软件控制算法对温度进行智能控制，实现对多个孵化箱的统一管理。孙杰，张学军[4]针对电阻炉类烘干设备温度控制系统滞后严重、能源浪费等问题，设计了一种以 AT89C52 单片机为核心，数字温度传感器 DS18B20 采集温度信息、LCD1602 显示和执行模块为一体的温度控制系统。根据设定干燥的温度范围，主加热系统主要进行加热干燥，控温部分采用较小功率的加热管，辅助加热同时调节干燥温度。
