基于单片机恒温孵化控制系统的设计与实现
摘要：恒温孵化器是以恒温控制系统为核心的一个恒温装置。它能够使容器内的温度恒定，是用以饲养或培养生物的箱型器具。对于恒温孵化器来说，最为关键的就是对温度的精确控制。单片机的特点是功耗低；微处理器的性能好，控制精准；价格便宜。因此，本系统以单片机为主控对象，实现控制功能。
关键词：单片机；孵化器；温度；
本系统是以STC89C52为主体，采用DS18B20单总线式数字温度传感器作为温度采集装置而设计制作的恒温孵化控制系统。该系统的主要功能是实时采集恒温孵化器内的温度数值，并且同步显示；与此同时，用户也可以设定恒温孵化器内的温度阈值，这时系统将采集回来的温度数据与用户所设定的温度值进行比较分析，通过差分算法得出实际温度与理想温度的偏差量，进而根据这个偏差量的大小来控制制冷、制热装置的输出功率大小，从而连续而稳定地将孵化器内的温度稳定在用户所设定的温度阈值内，实现恒温控制的目的。
1、硬件系统
本系统采用的是模块化的设计，主要可分为以下几个部分：温度原始数据采集、数据的初级处理与分析、温度数据的实时显示、温度阈值的设定、PWM控制算法、执行装置等。
单片机模块：采用STC89C52型号单片机的最小系统电路是整个温度控制系统的核心电路，最小系统电路包括晶体时钟振荡电路、复位电路、供电电路三大部分。
温度采集电路：本系统选择DS18B20作为温度传感器。与传统的温敏电阻相比，DS18B20具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性。
温度显示与键盘电路模块：本系统的显示部分只是用来显示和设置温度数值，不用于其它显示，所以采用两位七段数码显示器作为显示机构；作为一个恒温孵化器来说，唯一的可设置对象为预期的温度值，所以可以采用自增和自减的控制方法，因此，使用三个独立按键即可实现。
电源电路设计模块：本设计采用两级电压变换，由于电压从供给到需求由高到低，所以首先要产生12V的直流电。半导体制冷片工作所需要的+12V直流电对电压的稳定性要求不大，但对电流有较大需求，所以在这里采用技术成熟的外置开关电源，即220V转12V的开关变换器。
2、软件系统
本系统控制程序的主要功能是实时采集恒温孵化器内的温度数值，并且同步显示；与此同时，用户也可以设定恒温孵化器内的温度阈值，这时程序将采集回来的温度数据与用户所设定的温度值进行比较分析，通过差分控制算法得出实际温度与理想温度的偏差量，进而根据这个偏差量的大小来控制制冷、制热装置的输出功率的大小，从而连续而稳定地将孵化器内的温度稳定在用户所设定的温度阈值内。实现恒温控制的目的。
控制系统程序分为三大部分，分别为温度采集模块、PWM控制算法以及参数的显示按键控制模块，本系统的整体程序流程图，如图1所示。
图1 整体程序流程图
3、结论
本方案的特点在于：可以准确的测量环境的温度值，并且通过显示机构实时的进行显示，同时用户可以准确的设定并控制装置的温度，使其接近理想温度值。并且，这个方案还具备报警功能，可以在控制失效时及时提醒用户并且做出相应的应急操作，以减少事故的损失。
参考文献：
[1] 李晓荃．单片机原理与应用[M]．https://www.kj009.net，2000．
[2] 刘和平．单片机原理与应用[M]．重庆：重庆大学出版社，2002：50-14．
[3] 张毅刚．单片机应用设计[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997：21-45．
作者简介：
孔德尉( 通讯作者)，1983 年10 月，女，汉族，辽宁人，沈阳工学院， 教师，讲师，硕士学位，专业：农业电气化与自动化。
杨芳芳，1984年，国电电力发展股份有限公司和禹水电开发公司，研究生，工程师。
