温度控制技术在被控目标不同的依据下可以划分成两种：一个是动态跟踪，一个是恒值控制。动态跟踪达到的目的是让控制对象的温度值按照开始设定好的方案进行改变。工业生产中的很多地方都需要达到这个目标；恒值控制的最终结果是让控制对象在预先设置好的温度值上保持不变，而且需要保证它的误差不能大于某个值。本文所述系统就是要达到所设定温度值保持恒定的目的。

1。3  系统总体设计方案

1。3。1  设计要求

（1）硬件电路要制作方便，布局合理，性能稳定。

（2）完成温度的智能控制，假如预设温度为40℃，那么要让温度保持在设定值正负0。5℃范围内恒定。

该自动温控系统分为信号采集电路，按键电路，温度控制电路等部分，且运用PID控制算法来完成温度的控制。

根据任务要求，认真剖析PID温控系统的各项指标，完成系统软件和硬件的设计。目标温度信号通过键盘电路输送到单片机，同时采样电路实时采集温度信号输送到单片机上，然后单片机依据预设和实时采集的偏差完成PID计算，并将计算结果反馈给温控电路，从而进行加热或降温。显示电路则用来进行实时温度的显示。

1。3。2  设计方案

本系统在以STC89C51单片机为核心的前提下，使用风扇模拟制冷控制系统，发热芯片模拟加热控制系统，并与防水型DS18B20测温，矩阵键盘输入，液晶LCD1602显示输出等部分相结合构成的PID温度测量与控制系统,其能够方便地进行温度测量、控制以及显示，原理框图如图1。1所示。单片机用来实现本系统温度控制的模块。单片机有着尺寸小、节能、适应性强、性价比高、内部结构简单、生产方便等明显优势，它在温控系统中的使用可以极大地提升控制精度和效率以及自动化程度，存在很高的生产利润和推广价值。在温控系统中，单片机扮演着重要的的无法代替的角色。该技术也在逐渐地得到越来越普遍的使用。

图1。1系统结构框图

在绝大多数的温控系统中，测温元件有很多的选择，如二极管、三极管、热敏电阻、集成温度传感器等[3]。其中，集成温度传感器具有明显优点如：线性度好、适应性强、互换性强、操作方便等，所以在许多地方都得到了极多的使用。本设计采用DS18B20数字温度传感器来完成温度的测量，因为它结构里面包含了A/D转换器，从而让电路结构变得更加简单，同时也减少了测量出的温度进行转换时可能发生的精确度变小的问题，使得结果具有更高的准确度。而且通过和单片机相连的按键可以随时设置测控温度。本系统还可以连接对应所需的外部冷却电路和加热电路，当实际温度比设定温度低时，单片机命令加热装置开始工作从而使温度上升，当温度比目标温度高时加热装置停止同时冷却装置开始工作，达到让温度在预设温度上保持恒定目的。而在这当中，应用最多的就是PID控制技术，其具有算法简单，计算量小，保持恒温效果明显等优点。所以本系统使用PID控制。

本系统软件主体由初始化程序、主程序、测量与控制程序、显示程序等组成。这之中的初始化程序用来设置单片机接口的工作状态；显示程序是对显示模块进行初始化、设置显示方式和输出显示；主程序则是进行数据的采集进而对其进行处理与控制。

1。4  本章小结

本章主要介绍了本课题的研究背景和发展现状，描述了系统总体的设计要求、设计方案及最终所要达到的目的。

2  器件和模块的选用

2。1  控制芯片的选择