基于单片机的恒温孵化箱控制系统的设计

苏万鸿 刘天宇

摘 要：针对传统法人工方式难以实现准确控制温度，使孵化箱保持恒温的问题，提出设计一种利用单片机的温度控制系统。以AT89C2051单片机为核心，结合DSl8820对孵化箱温度进行采集，通过温控装置自动调整孵化箱温度。实验结果表明，该系统温度控制精度能达到预期的设计目标，具有较高的控制精度，提高了孵化场管理效率，节省了孵化场的成本开支。

关键词：单片机；温度传感器；恒温孵化箱

1 概述

温度在人们的日常生活、科学实验、工、农业生产中都是一个十分重要的参数，传统温控方法操作流程复杂，分辨力不高，随着时代的进步和发展以及现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高，尤其是由单片机电路构成的温控系统，具有测量精度高，响应时间短等特点，使得其在工、农业生产中得到了广泛的应用[1，2]。文章提出设计一种利用单片机的温度控制系统。以AT89C2051单片机为核心，结合DSl8820对孵化箱温度进行采集，通过温控装置自动调整孵化箱温度。该系统可以方便地实现温度采集和显示，并可根据需要任意设定上下限温度，通过温度控制使孵化箱内温度控制在所设定的温度范围内[3，4]。

2 硬件系统组成

该系统有六个部分组成[5]：AT89C51单片机、DSl8820温度传感器、数码显示、复位电路，时钟电路、温度控制和声光报警，系统结构如图1所示。AT89C51为控制和处理核心，负责完成数据的转换、处理、输出显示等；LED显示部分用来显示温度和设定温度；温度传感器用来采集温度和温度转换；复位电路对系统复位；温度控制实现自动调整孵化箱温度。恒温具体过程为：温度传感器采集温度，再将温度信息转换后传输到单片机，经过单片机判断处理后再将温度信息传递到数码管显示，同时，单片机将采集的数据与设定数据进行比对，当发现实际温度低于设定温度时，将启动恒温系统，直至温度升高到设定上限时关闭。

图1 恒温孵化箱系统结构图

3 系统硬件电路

本系统以AT89C51单片机为控制核心，通过编程，可将温度探测器探测到的温度与设定的温度范围进行比对，从而根据比对结果判断是否开启恒温系统。AT89C51单片机具有电压低，性能高等特点，适和孵化箱等低压设备的批量生产；采用DS18B20温度探测器，具有抗干扰能力强，精度高等特点，且价格低廉，适用于大规模生产。其正常工作电压为3V-5.5V，测温范围为-55℃-+125℃，适用于禽类的最佳孵化温度。且由于探测器为一条口线通信，可从数据线本身获得能量，不需要外接电源；温度控制由加热器、直流电压表组成。当单片机监测到传感器测量的实际温度小于设定温度下限时，单片机将开启信号传递给温控装置，从而开启加热器，使温度上升，当温度到达设定温度上限时，单片机再将关闭信号传给温控装置，进而关闭加热器。如此循环往复，达到温度控制的目的。系统硬件电路原理图2所示。

4 系统软件流程

开启设备，设定温度范围（禽类最佳孵化温度为37℃，温度范围可设置为36℃-38℃），单片机开始采集温度感应器探测到的环境温度数值，再与人为设定的温度范围下限进行比对，若高于温度下限，系统停止，若温度低于温度下限，单片机将开启指令发送给恒温装置，进而启动加热器，同时单片机继续收集探测器探测到的环境温度，与人为设定温度范围进行比对，当温度大于或等于设定温度上限时，单片机将关闭指令发送给恒温装置[6]。系统流程如图3所示。

图3 恒温孵化箱系统流程图

5 结束语

本系统以AT89C2051单片机为核心，结合DSl8820对孵化箱温度进行采集，通过温控装置自动调整孵化箱温度，自动功能可靠，并可根据人为设定温度范围进行温度控制。具有成本低，精度高，反应速度快，效率高等特点，有效的减少了人力、财力资源，可广泛应用于工、农业生产。对农业生产自动化有较好的价值。

参考文献

[1]J P Arogyaswami，et a1.An overview of MIMO communication key to gigablt wireless[C].Proceedings of the IEEE，2004，92（2）：198-218.

[2]兰海军.基于单片机的多孵化箱温湿度控制系统的研究[D].华中农业大学，2008.

[3]朱定华，戴汝平.单片微机原理与应用[M].北京：北方交通大学出版社，2003.

[4]徐仁贵，廖哲智.单片机微型计算机应用技术[M].北京：机械工业出版社，2001.

[5]王生成.基于模糊控制温控系统的研究[D].大连理工大学，2002.

[6]马江涛.单片机温度控制系统的设计及实现[J].计算机测量与控制，2004，12（12）：1219-1221.