源模式由课程任务书可知温度在范围内连续可控。因此，只需要单电源模式即可满足要求。又由于，输出的电压太小，因此将输出用非反相放大器放大十倍，其电路图如下图所示。图温度传感模块电路信号放大电路由于温度传感器输出的电压范围为,虽然该电压范围在转换器的输入范围允许范围内，但该电压信号较弱，如果不进行放大直接进行转换则会导致转换侧很难过的数字量太小精度低。系统中选用通用型放大器对输出的电压信号进行幅度放大，还可以对其进行阻抗匹配波形变换噪声抑制等处理。系统采取同相输入，电压放大倍数为倍，电路图如下所示图信号放大短路图转换短路转换课采用进行，是单片型逐次逼近式转换器，它由路模拟开关地址锁存与译码器比较器位开关树型转换器逐次逼近寄存器三态输出锁存器等其它些电路组成。因此，可处理路模拟量输入，且有三态输出能力，既可与各种微处理器相连，也可单独工作。输入输出与兼容。图中运算放大器输出电压,送入模拟输入通道，单片机控制的开始转换延时等待结束以及读出转换好的位数字量至单片机进行处理。转换芯片引脚图如下图所示。图转换芯片引脚图转换芯片引脚功能芯片有条引脚，采用双列直插式封装路模拟量输入端。位数字量输出端。位地址输入线，用于选通路模拟输入中的路地址锁存允许信号，输入，高电平有效。转换启动信号，输入，高电平有效。转换结束信号，输出，当转换结束时，此端输出个高电平转换期间直为低电平。数据输出允许信号，输入，高电平有效。当转换结束时，此端输入个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于。基准电压。电源，单。地。为地址锁存允许输入线，高电平有效。当线为高电平时，地址锁存与译码器将三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。，和为地址输入线，用于选通上的路模拟量输入。本系统中的转化电路如下图所示。图转换电路接线图加热控制电路设计在读取到从温度传感模块采集到的温度数值后，与事先设定好的温度值进行比较，若当前检测得的温度比设定的温度低，则需要对培养液进行加热处理。本系统利用高阻抗的电阻丝来对培养液加热。如下图所示，在检测到温度比设定的温度低时，管脚输出高电平，从而管道通，驱动继电器启动，从而为高阻抗加热电阻丝通电加热生物培养液。利用改进的算法来计算脉宽得出控制输出。从而根据检测到的温度而自动调节继电器导通时间。图培养液电阻丝加热模块降温控制电路设计若当前检测得的温度比设定的温度高，则需要对培养液进行降温处理。本系统利用半导体降温片来对培养液进行降温。其优点是是无运动部件，可靠性也比较高，且无污染。实物如下图。实际使用中也是同电阻丝加热模块样，采用继电器，在满足制冷条件下继电器接通，接通制冷电源，利用改进的算法来计算脉宽得出控制输出。从而达到根据检测到的温度而自动调节继电器导通时间当然，实际使用时也可以采用电风扇，即再在满足制冷条件下继电器接通，电风扇的电机接通电源而转动制冷。也是利用改进的算法来计算脉宽得出控制输出。从而达到根据检测到的温度而自动调节风扇的转速。图半导体制冷片实物图报警电路如果培养液里的温度过高或者是过低了，超出了其允许的个温度范围，则系统会自动报警，提醒用户，可以让用户采取更为快速和有效地措施来避免或是减少损失。报警电路图下图所示。当微机判断当前温度值超出范围时，将管脚置低电平，利用非门来驱动喇叭报警。图报警电路图键盘温度设置模块键盘模块是本控制系统的人机交流模块部分，主要为用户提供进行温度的设置功能。该设置功能模块中包括了到的数字按键，启动设置按键，即设置按钮，输入时的删除按键，及删除键。由于按键较多，为了节省口的资源，本系统采用矩阵式键盘方案。由于变成扫描定式扫描的键盘工作方式过多的占用时间，本系统为了不过的占用时间，采用中断扫描方式。其中断方式接法如图所示。其键盘接线连接图如下图所示。图中断方式接法图图键盘模块接线图温度显示模块由于任务书要求使用显示温度，而且温度在范围内连续可控，温度控制精度为。因此，本系统采用了四位共阳极的七段数码管。如图所示为位段数码管的原理图。由于所有的段选线并联到同个，由这个口来控制，因此，若是所有的位段都选通的话，位段将会显示相同的字符。要使各个位的段显示不同的字符，就必须采用动态扫描方法来轮流点亮每位段，即在每瞬间只选通位段进行显示单独的字符。在此段点亮时间内，段选控制口输出要显示的相应字符的段选码，而位选控制口则输出位选信号，向要显示的位送出选通电平共阴极则送出低电平，共阳极则送出高，此时的波形如图。图时的波形图由图，图，图我们可以观察到当增大时系统超调量增大，当减小时系统超调量减小。系统软件设计程序流程图图单片机系统主控制流程图开始单片机系统初始化有键按下温度采样与转换调用温度显示温度超出调用数据处理程序控制量的输出报警程序温度设置程序高温指示灯亮设定的温度值低温指示灯亮设定的温度值保持温指示灯亮程序代码共阳段码表不亮列扫描控制字读出温度暂放存放采集的数据结果初始化函数默认选择第通道启动转换用中断法扫描键盘检查按键情况扫描第列键扫描第列键扫描第列键返回按键键值显示扫描函数温度显示时位扫描位扫描控制数据显示小数点显示位选温度数据处理温度值正负判断负温度求补码,标志位置取小数部分的值存入小数部分显示值取中间八位,即整数部分的值取百位数据暂存取后两位数据暂存取十位数据暂存计算当前温度把当前温度储存到发送缓存区运算函数,比例项输出积分项输出微分项输出维持功率项积分分离输出函数周期为秒输出百分比加热停止加热总结体会通过两周的课程设计对温度控制系统有了初步的了解，在本次课程设计中，通过查阅资料基本完成了硬件的设计，然后根据硬件电路进行软件设计，基本实现了生物培养液微机温度控制系统的设计。在老师的指导和同学们的帮助下，我顺利完成了这次课程设计，通过这次课程设计，使我对单片机的应用微控控制技术传感器技术等等好多专业知识有了更深的了解，解决了许多在学习过程中不能理解的知识，并且提高了自己理论联系实际的能力，为今后在工作中专业知识的应用积累了宝贵的经验。通过这次毕业设计，使我对单片机原理有了更新的认识，掌握了常用芯片如等器件的功能，懂得了这些器件在实际生产中的最基础的应用，掌握了的使用方法，及进步了解了的仿真应用，真的是受益非浅。参考文献于海生计算机控制技术，机械工业出版社，陈立周陈宇编著单片机原理术及应用，机械工业出版社，何立民单片机应用系统设计，北京航空航天大学出版社,林立张俊亮编著单片机原理及应用，电子工业出版社，刘红丽传感与检测技术，国防工业大学出版社，目录设计要求初始条件要求完成的主要任务设计原理硬件设计单片机选择温度检测电路温度传感器电路信号放大电路转换短路加热控制电路设计降温控制电路设计报警电路键盘温度设置模块温度显示模块改进控制算法仿真结果分析系统软件设计程序流程图程序代码总结体会参考文献生物培养液微机温度控制系统设计设计要求初始条件设计个生物培养液微型计算机温度控制系统，系统为阶惯性纯滞后特性，温度在范围内连续可控，温度控制精度为通过显示温度。要求完成的主要任务输入通道及输出通道设计温度传感器，转换，输出控制和温度调节驱动电路键盘温度设置与温度显示接口设计采用改进控制算法系统软件流程及各程序模块设计完成符合要求的设计说明书设计原理要设计完成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，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，由于测量的温度般较小，所以要先用放大器进行放大再输入。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所示。图生物培养液微机温度控制系统结构图报警电路显示键盘电路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转换信号放大电路温度传感电路生物培养皿硬件设计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，本课题选择最为主控芯片。是个低功耗高性能的为单片机，片内含的可反复檫写的只读程序存储器和位的随机存取数据存储器，期间采用公式的高密度非易失性存储技术制造，兼容标准指令系统及引脚结构，芯片内集成了通用位中央处理器和存储单元，功能强大的微型计算机的可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。芯片具有以下特性口口是组位漏极开路双向口，也郎地址数据总线复用口，作为输出口用是，每位能吸收电流的方式驱动个逻辑门电路，对端口写可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时，在组口线分是转换地址低位和数据总线复用，在访问期间激活内部上拉电阻。在编程时，口接收指令字节，而在程序校验时，输出指令字节，校验时，要外接上拉电阻。口口是个带内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级课驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对端口写，通过内部的上拉电阻吧端口拉到搞电平，此时课作为输入口。作为输入口使用时，因为内部上拉电阻，个引脚被外部信号拉低时会输出个电流。编程和程序校验期间，接收低位地址。口口是个带有内部上拉电阻的位双向口，的输出缓冲级课驱动吸收或输出电流个逻辑门电路。对端口写，通过内部的上拉电阻把端口拉到搞电平，此时可作为输入口，作为输入口使用时，因为内部存在上拉电阻，个引脚外部信号拉低时会输出个电流。在访问外部程序存储器或位地址的外部数据存储器时，口送出高位地址数据。在访问位地址的外部数据存储器时，口线上的内容，在整个访问期间不改变。编程或校