引言
随着“信息时代”的到来，作为获取信息的手段——传感器技术得到了显著的进步，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。为了提高对传感器的认识和了解，尤其是对温度传感器的深入研究以及其用法与用途，基于实用、广泛和典型的原则而设计了本系统。本文利用单片机结合传感器技术而开发设计了一生物繁殖培养液温度监控系统。文中将传感器理论与单片机实际应用有机结合，详细地介绍了利用热敏电阻作为热敏传感器探测环境温度的过程，以及实现热电转换的原理过程。
    随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。然而，用常规的控制方法，潜力是有限的，难以满足较高的性能要求。采用单片机来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
    各种生物在一定的条件下都有一个最适的生长温度范围，在此温度范围内，生物生长繁殖最快。温度过高或过低都会影响生物的繁殖、发育和生长。本设计整个系统的核心是进行温度监控，包括温度传感器，A/D转换模块，输出控制模块，数据传输模块，温度显示模块和温度调节驱动电路六个部分。文中对每个部分功能、实现过程作了详细介绍。本设计针对生物繁殖的最佳温度要求对生物繁殖培养液温度进行长时间的监督与控制。本设计应用性比较强，如果稍微改装可以做热水器温度调节系统、实验室温度监控系统等等。课题主要任务是完成环境温度检测，利用单片机实现温度调节并通过计算机实施温度监控。设计后的系统具有操作方便，控制灵活等优点。




1设计要求及系统的硬件配置
1.1 设计要求
1.1.1 控制要求
（1）生物繁殖培养液的温度要保证在适于细胞繁殖的温度内，这主要在控制程序设计中考虑。温度控制范围为15 ～25。为了保证控制的准确性,要求升温、降温阶段的温度控制精度要求为0.5度，保温阶段温度控制精度为 0.5度 。
        









图1.1 温度控制曲线
（2）微机自动调节  正常情况下，系统投入自动。
（3）模拟手动操作  当系统发生异常，投入手动操作。
（4）微机监控功能  显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出。

1.1.2 受控对象的数学模型
生物繁殖的培养液主要用于生物的繁殖研究，而温度是影响生物繁殖的重要因素。本系统要求长时间监视培养液的温度，并对当前的温度进行控制。本控制对象为生物繁殖用培养液，采用继电器进行控制。
1.2 系统的硬件配置
1.2.1  单片机和系统总线
单片机：PIC16F877A（PIC16F877A为美国MICORCHIP公司生产的带A/D转换的8位单片机）。
显示系统：商用计算机。
用户内存：256M RAM。
系统总线：RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）RS232 C有25条线，，分为5个功能组，包括4条数据线，11条控制线，3条定时线，7条备用线和未定义线。
操作系统：Windows 2000。
1.2.2  硬件介绍
计算机工作的外围电路设备主要有温度传感器、核心处理单元MicroChip PIC16F877A单片机、RS-232-C接口电路、继电器、半导体降温片及电阻加热丝。
（1） 温度传感器
温度传感器采用补偿型NTC热敏电阻其主要性能如下：
①补偿型NTC热敏电阻 B值误差范围小，对于阻值误差范围在5％的产品，其一致性、互换性良好。适合于一般精度的温度测量和计量设备 。
②外型结构和尺寸：











图1.2 温度传感器结构尺寸图
③主要技术参数：
时间常数≤30S　　
测量功率≤0.1mW
使用温度范围-55～+125℃
耗散系数≥6mW/℃
额定功率0.5W　　
④降功耗曲线：





图1.3 温度传感器功耗曲线图
（2）核心处理单元MicroChip PIC16F877A单片机
MicroChip PCI16F877A单片机主要性能：
具有高性能RISC CPU
仅有35条单字指令。
除程序指令为两个周期外，其余的均为单周期指令。
运行速度：DC-20M时钟输入。
DC-200ns指令周期。
8K*14个FLASH程序存储器。
368*8个数据存储器（RAM）字节。
引脚输出和PIC16C73B/74B/76/77兼容。
中断能力（达到14个中断源）。
8级深度的硬件堆栈。
直接，间接和相对寻址方式。
上电复位（POR）。
上电定时器(PWRT)和震动启动定时器。
监视定时器（WDT），它带有片内可靠运行的RC振荡器。
可编程的代码保护。
低功耗睡眠方式。
可选择的振荡器。
低功耗，高速CMOS FLASH/EEPROM工艺。
全静态设计。
在线串行编程(ICSP)。
单独5v的内部电路串行编程(ICSP)能力。
处理机读/写访问程序存储器。
运行电压范围2.0v到5v。
高输入/输出电流25mA。
商用，工业用温度范围。
低功耗：
在5v,4MHz时典型值小于2mA。
在3v,32KHz时典型值小于20uA。
典型的静态电流值小于1uA。
外围特征：
Timer 0 ：带有预分频的8位定时器/计数器。
Timer 1 ：带有预分频的16位定时器/计数器，在使用外部晶体时钟时在
SLEEP期间仍能工作。
Timer 2 ：带有8位周期寄存器，预分频和后分频器的8位定时器/计数器
2个捕捉器，比较器和PWM模块。
其中 ：捕捉器是16位的，最大分辨率为12.5nS。
比较器是16位的，最大分辨率为200nS。
PWM最大分辨率为是10位。
10位多通道模/数转换器。
带有SPI（主模式）和I2C（主/从）模式的SSP。
带有9位地址探测的通用同步异步接收/发送（USART/RCI）。
带有RD,WR和CS控制（只40/44引脚）8位字宽的并行从端口。
带有降压的复位检测电路。
（3）RS-232-C接口电路
计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通讯和并行通讯二种方式 。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。 在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同 的设备可以方便地连接起来进行通讯。 RS-232-C接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口 。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信号的电平加以规定 。
①接口的信号内容 实际上RS-232-C的25条引线中有许多是很少使用的，在计算机通讯中一般只使用3-9条引线。RS-232-C最常用的9条引线的信号。
摘 要
本次设计是用单片机设计一个温度监控系统，该控制系统是对生物培养液进行温度监控。过快的温度变化对生物繁殖显然是不利的，因此在本系统中采用的是高阻抗小功率加热电阻丝进行温度的小范围调节。控制系统中引入单片机，可以充分利用单片机在对采集数据加以分析并根据所得结果做出逻辑判断等方面的能力，编制出符合某种技术要求的控制程序、管理程序，实现对被控参数的控制与管理。单片机把测到的温度进行处理后得出升温或降温输出，经过D/A转换后，来控制执行机构。本控制系统能按照设计要求对培养液的温度进行长时间的监视和控制。但系统传输线分布参数上下位机间波特率的误差会影响通信的可靠性，而导致系统存在控制误差。
关键词： 单片机；温度传感器；温度控制；半导体制冷器。











Abstract

The design of the microcontroller is a temperature control system, which carries on the temperature monitoring to the biological nutrient fluid. Rapid changes in the temperature of biological reproduction is obviously disadvantageous, therefore ,high-impedance low-power resistance heating wires are used in the system for the small-scale adjustment of the temperature. Control system introduced microcontroller, SCM can be fully utilized in the collection of data and its analysis. According to that , the logic of the judgment can be made, some technical requirements of the control procedures and management procedures can be prepared, then the control and management of parameters can be carried out. After dealing with temperature that have been tested ,SCM can put the increasing or decreasing of the temperature out. After that ,it will be transformed to control the executive body. The control system  can last a long period of surveillance and control for the biological nutrient fluid in accordance with the design requirements. But in the system the error is likely to affect the reliability of communications so that  the error control system exist ,which is caused by the baud rate of distribution parameter of transmission line between the upper and lower computer.

Keywords : SCM，Temperature sensor， Temperature control， Semiconductor cooler.

论坛比。。。不知道是什么东西