基于C8051F350单片机的体视显微镜温控系统设计

摘要

传统的体视显微镜通常在室温条件下观测样品，为了能够在所需温度环境下进行显微图像的观察，拓展体视显微镜的用途，本文以C8051F350单片机为主控制器，设计适用于体视显微镜的温控系统，以满足生物样品在一定温度环境中的显微观察。
　　论文阐述了体视显微镜温控系统的研究意义和国内外相关温控设备的发展现状，讨论了国内温控产品目前存在的不足，改进了显微温控系统的设计，进一步提高了温控精度。
　　主要研究内容如下:
　　(1)硬件总体设计，包括单片机选用及调试接口设计、按键模块设计、电源模块设计、显示模块设计、数据存储模块设计、测温模块设计、功率控制模块设计，同时总结相关硬件抗干扰方式。
　　(2)测温电路原理、温度传感器选用及误差优化，这关系到系统温度测量的精确度。测温电路采用三线制电桥电路，温度传感器采用Pt100铂热电阻，温度传感器误差优化采用线性插值法。通过以上设计方式保证温度测量的精确性和可靠性。
　　(3)功率控制方式设计。硬件电路中，采用过零触发电路产生脉冲信号，结合过零型交流固态继电器，系统根据给定时间控制加热板上通过的交流正弦电压的波数，实现功率控制。
　　(4)系统软件设计。主要是编写硬件功能模块的相应控制程序，包括按键功能设定程序、显示程序、AD数据滤波程序。系统软件采用前、后台系统工作方式，通过中断控制处理相应的任务。
　　(5)温控算法设计。结合硬件电路和PID控制原理，采用温度差分段温控算法设计，通过测温实验和不断调试，实现测温范围为室温至100℃，升温过程中温度超调小于0.5℃，室温至70℃范围内控温精度为±0.2℃。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 温控系统的发展现状

1．3 论文研究内容

1．3．1 课题设计特点

1．3．2 论文内容安排

1．4 论文组织结构

第2章 温控系统总体设计

2．1 系统整体设计方案

2．2 微控制器的选用

2．2．1 单片机介绍

2．3 测温元件选择

2．3．1 Pt100铂热电阻介绍

2．3．2 铂热电阻误差优化

第3章 温控系统硬件电路设计

3．1 电源设计

3．2 调试接口设计

3．3 输入通道设计

3．3．1 Pt100铂热电阻接线方式

3．3．2 单片机片内A／D转换器介绍

3．3．3 测温电路设计

3．4 输出通道设计

3．4．1 功率控制方式

3．4．2 功率控制电路

3．4．3 电热载物台选择

3．5 脉冲信号模块设计

3．6 键盘模块设计

3．7 显示模块设计

3．8 数据存储模块设计

3．9 系统PCB设计

3．9．1 硬件抗干扰措施

3．9．2 硬件模块布局

第4章 温控系统软件设计

4．1 软件设计思想

4．2 Silicon IDE开发环境

4．3 软件系统整体设计

4．3．1 系统功能流程设计

4．4 模块程序设计

4．4．1 按键功能程序

4．4．2 数据采集及滤波程序

4．4．3 显示程序设计

4．5 控制方案设计

4．5．1 温度控制方法

4．5．2 模拟PID控制原理

4．5．3 数字PID控制原理

4．5．4 增量式PID控制算法

4．5．5 系统温控算法设计

4．5．6 温度控制过程设计

第5章 温控系统调试

5．1 硬件系统的调试与结果

5．2 温控系统的软件调试

5．3 调试过程小结

5．4 控制效果测试

第6章 工作总结与展望

6．1 工作总结

6．2 展望

参考文献

致谢