基于單片機恒溫孵化控制系統的設計與實現

孔德尉　楊芳芳

摘要：恒溫孵化器是以恒溫控制系統為核心的一個恒溫裝置。它能夠使容器內的溫度恒定，是用以飼養或培養生物的箱型器具。對于恒溫孵化器來說，最為關鍵的就是對溫度的精確控制。單片機的特點是功耗低，微處理器的性能好，控制精準，價格便宜。因此，本系統以單片機為主控對象，實現控制功能。

關鍵詞：單片機；孵化器；溫度

本系統是以STC89C52為主體，采用DSl8820單總線式數字溫度傳感器作為溫度采集裝置而設計制作的恒溫孵化控制系統。該系統的主要功能是實時采集恒溫孵化器內的溫度數值，并且同步顯示；與此同時，用戶也可以設定恒溫孵化器內的溫度閾值，此時系統將采集回來的溫度數據與用戶所設定的溫度值進行比較分析，通過差分算法得出實際溫度與理想溫度的偏差量，進而根據這個偏差量的大小來控制制冷、制熱裝置的輸出功率大小，從而連續而穩定地將孵化器內的溫度穩定在用戶所設定的溫度閾值內，實現恒溫控制的目的。

1硬件系統

本系統采用的是模塊化的設計，主要可分為以下幾個部分：溫度原始數據采集、數據的初級處理與分析、溫度數據的實時顯示、溫度閾值的設定、PWM控制算法、執行裝置等。

單片機模塊：采用STC89C52型號單片機的最小系統電路是整個溫度控制系統的核心電路，最小系統電路包括晶體時鐘振蕩電路、復位電路、供電電路三大部分。

溫度采集電路：本系統選擇DSl 8820作為溫度傳感器。與傳統的溫敏電阻相比，DSl8820具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強，精度高的特點。現場溫度直接以“一線總線”的數字方式傳輸，大大提高了系統的抗干擾性。

溫度顯示與鍵盤電路模塊：本系統的顯示部分只是用來顯示和設置溫度數值，不用于其他顯示，所以采用兩位七段數碼顯示器作為顯示機構；作為一個恒溫孵化器來說，唯一的可設置對象為預期的溫度值，可以采用自增和自減的控制方法，因此，使用三個獨立按鍵即可實現。

電源電路設計模塊：本設計采用兩級電壓變換，由于電壓從供給到需求由高到低，所以首先要產生12V的直流電。半導體制冷片工作所需要的+12V直流電對電壓的穩定性要求不大，但對電流有較大需求，所以在這里采用技術成熟的外置開關電源，即220V轉12V的開關變換器。

2軟件系統

本系統控制程序的主要功能是實時采集恒溫孵化器內的溫度數值，并且同步顯示；與此同時，用戶也可以設定恒溫孵化器內的溫度閾值，這時程序將采集回來的溫度數據與用戶所設定的溫度值進行比較分析，通過差分控制算法得出實際溫度與理想溫度的偏差量，進而根據這個偏差量的大小來控制制冷、制熱裝置的輸出功率的大小，從而連續而穩定地將孵化器內的溫度穩定在用戶所設定的溫度閾值內。實現叵溫控制的目的。

控制系統程序分為三大部分，分別為溫度采集模塊、PWM控制算法以及參數的顯示按鍵控制模塊，本系統的整體程序流程圖，如圖1所示：

3結論

本方案的特點在于：可以準確測量環境的溫度值，并且通過顯示機構實時地進行顯示，同時用戶可以準確的設定并控制裝置的溫度，使其接近理想溫度值。并且，這個方案還具備報警功能，可以在控制失效時及時提醒用戶并且做出相應的應急操作，以減少事故的損失。