对于研究生物的学者们来说，在他们培养细菌或者微生物的时候，培养皿或者培养箱中的温度也一定要把握好。譬如说，有的生物只能在20℃的环境中生存，为了研究和培养它们，生物学家们必须把培养皿或者培养箱内部的温度调整到20℃，并且温度还务必要保持长时间的不变[7]。不然的话就没有办法来对要培养的生物进行观察和研究了。

除了上面所说的两个方面之外，还有在农业生产的方面上。许多时候农民伯伯们需要温室大棚来培育瓜果蔬菜，因此也就有了现在的反季节蔬菜和水果，我们才能在冬天吃到夏季才有的西瓜[8]。不仅如此，温室大棚还能在出现极端恶劣的天气下保护农作物。如果没有温室大棚的话，瓜果蔬菜会因为受到恶劣天气的影响而减产，导致农民伯伯们收成降低，同时也会导致物价疯涨，人们买不起食物，严重的话会进而影响到饥荒的出现。

作为以水产养殖为生的人们，恒温箱也及其重要。我们可以把饲养和存放水产品的水族箱看成是恒温箱[9]。有的水产品是需要恒定不变的水温的，因此在冬天或者夏天能自动调节温度的水族箱就显得尤为重要。这种恒温的水族箱能够不受外部环境的影响自动的调节水族箱内部的水的温度，让水产品依然能够养殖在里面。

现在，智能家居越来越得到重视[10]。想象一下，当夏天外面天气异常炎热或者冬天外面天气极其寒冷时，你一回到家是不是就想吹着空调或者开着暖风？有了能自动调节室内温度的家居之后，你就可以一回到家就能享受到大森林般的舒畅或者是火炉般的温暖。我们把家看成是一个巨大的恒温箱，这样就实现了自动调节室内的温度，让我们一回到家就能体会到家的温馨。

像这样的例子还有很多。可见，一个小小的恒温箱的功能竟然如此众多，恒温箱对我们的生产和生活也产生了巨大的帮助，让我们的研究、生产和生活都能取得更大的进步。

1。3 国内外研究现状

1。4 设计要求和内容

1。4。1  设计要求

（1）  系统性能良好。

（2）  可手动输入设定温度，降温时，把恒温箱内部的温度预设为5℃；升温时把恒温箱内部的温度设定为55℃。

（3）  能实时显示温度，周围环境的温度为25℃。

（4）  由电阻丝加热，风扇降温。

（5）  采用Smith算法。

1。4。2 设计内容

（1）  根据设计所提供的要求，设计出恒温箱控制系统框图，画出设计时所必要的原理图和框图。

（2）  确定系统各部分参数。文献综述

（3）  确定电路的各组成部分。

（4）  完成电路的设计。

（5）  经过Simulink对Smith算法进行检验。

2  恒温箱控制系统方案设计

2。1 恒温箱系统总框图

经过确定设计要求和设计内容之后，我需要对自己的设计确立一个初步的方案，选取合适的硬件、软件，还要确保硬件和软件的兼容性，并且还需要保证硬件和软件都能正常实施[15]。除此之外，还要考虑最为经济最为简单的方案，并尽量使得误差降到最低。最后经过我的反复的深思熟虑之后，最终确定了选取方案。单片机我用的是AT89C2051，显示器我选用的是MAX7219，温度传感器我采纳的是DS18B20。由这些硬件，我绘制了如图2-1的系统框图。

 恒温箱控制系统总体框图

2。2 过零检测的意义

    过零检测电路不仅可以让晶闸管的损耗降到最低，而且可以延长晶闸的管寿命。由于过零检测有很多种方法，我寻求了三极管这一方案[16]。这个方法的好处就是对我们来说这个检测的电路变得非常简易而且成本也很低，所以说是很便携很经济的。我们把检查测量到的过零信号传给单片机，由于单片机是可以自动的控制晶闸管的，因此我们通过单片机来导通晶闸管。