基于单片机的T5灯管恒温箱设计_开题报告

（一）课题的背景及意义 

近年来，随着国内外照明行业的迅速发展，T5荧光灯以高效、节能等技术优势在世界各国得到广泛应用。但是，由于T5荧光灯的光、电、色参数受环境温度因素影响较大，只有在35℃环境下才能达到最好的发光效率，因此光源的检测环境十分重要。这种专门为满足热阴极弧光放电型低压汞灯在特定环境温度下同步进行光通、颜色、电及温度等参数测试的专用设备--恒温箱被TOSHIBA、PHILIPS等公司大力应用和推广，目前生产该类型恒温箱的厂商有德国的LMT、美国的LABSPHERE和中国的LINKCOLOR等。

从结构上来说，目前市场上的恒温箱内部大都采用涡轮风扇强制空气循环系统，通过风扇的作用直接将箱内的冷气或热气铺匀，实现恒温箱内任一角落都达到一个恒定的温度。但T5荧光灯管恒温试验箱不同，为了满足荧光灯热阴极不受风的干扰，所以设计成一个双层长方体腔体式，分内腔、外腔。内腔长2000mm，可安装≤1500mm灯管，内壁喷涂高漫反射BaSo4涂料。为避免T5荧光灯自身温度对温度监测的影响，将温度传感器分别放置于灯管两端，左右两端各两个温度传感器，布置于距离灯丝30cm处。外腔夹层则用来循环通风。

从通讯模式来说可分为有线通讯和无线通讯两大类。常规的高低温恒温箱一般通过各种数据线实现温度采集和温度控制，并通过数码管或液晶屏显示。同时也可以通过RS232/485等现场总线将数据信号传送至计算机，实现PC机与单片机之间的通讯。传统的恒温箱布线方式相对过于复杂，而且设计成本也相对较高。

作为专门针对T5荧光灯的测试恒温箱，区别于传统恒温箱的设计有以下两点：第一、采用无线传输模式，取代了复杂的布线模式，增加了系统的灵活性与可靠性；第二、由于本设计的针对性，T5灯只需控制在35℃环境下进行光、电、色参数的测试，所以本设计可以省略温度设置与温度实时显示的功能，同时也节约了成本。

现在的时代是科技高发展的信息时代，微型单片机技术、电子技术的应用更是空前广泛。由于它具有体积小、性价比高、功能强等特点，所以广泛应用于电子仪表、节能装置、家用电器、工业控制、机器人、军事装置等诸多领域。使产品小型化，智能化，既提高了产品的功能质量，又降低了成本，简化了设计。它的迅猛发展延伸到了各个领域。这些技术的发展也使得恒温箱更智能化，功能更齐全，质量也更好。因此，对恒温箱的研究有重要意义。

（二）国内外发展现状

温度是工业上常见的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品加工、机械制造等领域，恒温控制系统被广泛应用于加热炉、热处理炉、反应炉等。在一些温度控制系统电路中，广泛使用的是通过热电偶、热敏电阻和结温测量电路通过相应的信号调理电路，并转换成模数转换器可以接收模拟量，然后通过采样/保持电路、模数转换，最终进入单片机及其外围电路，完成监控。但由于传统信号调理电路的复杂性，容易受到干扰，难以控制，精度不高。本文介绍单片机通过数字温度传感器检测外部温度对水箱进行恒温控制的设计，采用PID算法来控制PWM波形的产生，进而控制电炉的加热来实现恒温控制。因此，本系统采用一种新型的可编程温度传感器（DS18B20），不需复杂的信号处理电路和A／D转换电路就能直接与单片机完成数据采集和处理，实现方便、精度高，可根据不同需要用于各种场合。在日常生活中，也经常用到电烤箱、微波炉、电热水器、烘干箱等需要进行温度检测与控制的家用电器。

随着计算机控制技术的发展，恒温控制己在工业生产领域中得到了广泛应用，并取得了巨大的经济和社会效益。在不同的领域内，由于控制环境、目标、成本等因素，需要针对具体情况来设计系统结构和功能，以取得最佳的控制效果。其中，恒温环境的自动化控制技术在工业生产、商业运营中是一个重要研究课题。 

1.国外恒温控制的发展现状及趋势 

自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展，以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外恒温控制系统发展迅速，并在智能化，自适应参数的自整定等方面取得了很大的科技成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优异的温度控制器及仪器仪表。 

目前，国外温度控制系统和仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方向发展。虽然温度控制系统在国内产业的应用已经非常广泛，但在国内生产的温度控制器和技术，发展的总体水平仍然不高，与国外，日本，美国，德国等先进国家相比，还有很大差距。 

2.国内恒温控制的发展现状及趋势 

我国目前在恒温控制技术的整体技术水平在上世纪80年代末，成熟的产品主要是为了“控制”和“常规的控制器”，它只能适应一般的温度控制系统，难以控制滞后、复杂、时变的温度控制系统。在智能控制和自适应控制领域，国内的技术还不十分成熟，而控制系统的应用较少。因此，我国在恒温控制和其他控制仪表等行业中也存在一定的差距。 

从过程量的检测角度出发，温度是最常见的过程变量之一，它是一个非常重要的过程变量，因为它直接影响燃烧、化学反应、发酵、烘烤、煅烧、蒸馏、浓度、挤压成形，结晶以及空气流动等物理和化学过程。而恒温控制技术在工业领域应用非常广泛，由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点,它对控制调节器要求较高。其温度控制不好就可能引起生产安全，产品质量和产量等一系列问题。尽管恒温控制很重要，但是要控制好温度常常会遇到意想不到的困难。 

随着嵌入式系统开发技术的迅速发展，其在各个领域的广泛应用，人们对电子产品的小型化和智能化的要求越来越高，作为一种高新技术，单片机作为其体积小、价格低、可靠性高、适用范围广等优点，在各个领域和行业得到了广泛的应用。

二、^范文提纲

1  绪论

1.1  课题的背景及意义

1.2  国内外发展现状

1.3  本文的主要内容

2  系统整体方案设计

2.1  恒温箱总体设计框架

2.2  主机结构图

2.3  从机结构图

3  硬件系统设计

3.1  系统芯片介绍

3.2  硬件电路设计

4  软件程序设计

4.1  系统软件总体说明

4.2  主机软件结构框架以及部分主要程序

4.3  从机软件结构框架以及部分主要程序

4.4  通信协议

4.5  软件调试与说明

4.6  仿真实现及实物运行结果分析

5  结   论

三、参考文献

[1]何立民.MCS51单片机应用系统设计－系统配置与接口技术.北京航天大学出版社，1998.

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[7]沈红卫.单片机应用系统设计实例与分析.北京：北京航空航天大学出版社，2003.

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