图5-1 温度传感器软件流程图 24

图5-2 键盘流程图 25

图5-3 主程序流程图 27

图6-1 降温变化曲线

图6-2 升温变化曲线

表清单

表序号 表名称 页码

表3-1 PID参数与系统时间响应之间的基本关系 10

1 概述 

1。1 恒温箱控制系统的概述

恒温箱控制系统非常复杂，因为它有相当大的滞后时间，而且它经常变化，很不稳定，很难在其中找寻它的规律。这个系统也不是线性系统，因此在今天对于我们现在的水平来说，我们如果想建立它的数学模型话，那真的是非常的困难或者说是根本无法建立。那么我们真的就只能这样束手无策吗？我们都知道现在恒温箱对于我们的生活和生产都有着至关重要的作用[1]。比如说，农业上对于农作物的生长环境的培养，对动物的孵化环境的要求；生物研究中对于细菌或者微生物的培养箱的温度的要求；工业中对于生产某些特殊产品的保温炉的温度要求等等，数不胜数。因此我们不能放弃对恒温箱的研究，尤其是我国对于恒温箱的研究那就更少了。所以说，对恒温箱的研究也是对我们国家提升国力做一份贡献，哪怕微不足道。

我所设计的恒温箱控制系统的原理说起来其实很简单。我把恒温箱温度的接受和控制范围设定在0℃——100℃。然后我在外部事先给它设定一个温度，这个温度就是我所需要的温度。当恒温箱内部的温度达不到我设定的温度的时候，就开始用加热器（电阻丝）进行加热；当恒温箱内部的温度比我设定的温度还要高出许多时，就立即开启冷却系统（风扇）给它降温；当恒温箱内部的温度接近我事先给定的温度（+5℃或-5℃左右）的时候就立刻停止运行[2]。论文网

上面只是简单的说一下，详细的说的话其实就是用户在控制恒温箱时，首先给它设置一个温度，这个温度就是恒温箱内部需要保持的温度。在这个时候我们需要考虑一个外部因素，那就是周围环境的温度。当周围的环境温度比恒温箱内部的温度高时，启动加热器，恒温箱内部温度将会迅速上升[3]。这是由于恒温箱内部的温度没有达到事先设定的值，所以需要加热。在这种情况下，我设计的系统是能够在短时间内完成加热操作的。然而在恒温箱内部的温度比我们设定的温度值要高时，这个时候就需要启动风扇给它降温[4]。在这个时候，我们不难发现，由于降温的时候存在严重的滞后现象，因此想让温度快速的降下来就需要寻求另一个方法。这个方法必须要能够消除我设计的系统的纯滞后性，让我的系统对恒温箱内部的温度能够进行精确的调节尤其是对降温的调整。于是，在众多的方案中我选择了Smith算法，Smith算法能够针对我设计的系统进行补偿。在恒温箱需要降温的时候，它加快了降温的进程，减小了降温的时间，同时它也提高了整个系统的稳定性，并且能够准确的控制[5]。

1。2 研究课题的目的及意义

正如我上文所说的，恒温箱的作用非常之大之广，它正在或者已经部分或者完全渗透到我们的工业生产、生物工程、医疗卫生、农业生产、水产养殖等以及我们自己的生活中去了[6]。

在进行工业生产的工厂里，比如说生产一些精密仪器仪表的厂家，我们经常能看到他们的生产产品的环境必须要达到某种温度，因为只有在那种温度下，这些精密仪器仪表才得以生产、安装和使用，否则在生活中这些精密仪器仪表就无法正常使用或者更严重的情况就是根本无法生产和组装这些仪器仪表。因此必须要保持好生产环节中的温度。