医用细菌培养箱温湿度控制系统的研究与设计

摘要

医用细菌培养箱具有加热和制冷双向调温系统，是一种用于微生物、细菌、细胞培养的医学及生物实验设备。本文根据培养箱在国内外的发展状况，针对温度和湿度参数在控制过程中存在的问题，设计一套精度高稳定可靠的智能控制系统。
　　本设计在控制方式上采取温度，湿度相对独立控制。对于湿度控制采用传统PID控制算法。对于温度控制采用模糊控制器与PID控制器并行工作的策略，既提高了精度，又消除了极限环振荡，从而使两者的优点得以充分发挥，实现最佳控制。
　　本文设计中选择以ATmega2560单片机作为主控芯片，系统中包括液晶显示、键盘控制、声光报警、数据下载等功能。在硬件设计中通过对本设计的技术指标介绍选取了满足设计指标需求的主要元器件，并对这些元器件的功能和特点进行了介绍。
　　通过对系统性能测试证明了该设计在温湿度控制中能达到使温度保持恒定在设定值，控温范围:0℃～50℃，温度波动±0.5℃，温度分辨率0.1℃;湿度控制范围:50％RH～95％RH，湿度波动:±5％RH;本设计遵循可靠性高、实用性好、调试便利的原则。有利于降低成本和能耗，适合在生物医学实验室实际应用和推广。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究的背景

1．2 恒温恒湿箱培养箱国内外现状与发展趋势

1．3 论文研究的主要内容

第二章 湿温度控制系统的总体设计

2．1 恒温恒湿系统结构

2．2 恒温恒湿系统的建模

2．2．1 培养箱的理论数学模型

2．2．2 模型结构的选定

2．2．3 培养箱的数学模型

2．3 恒温恒湿培养箱控制算法设计

2．3．1 智能控制理论

2．3．2 模糊控制

2．3．3 PID控制

2．3．4 FUZZY-PID控制

2．3．5 恒温恒湿箱控制算法的选定

2．4 本章小结

第三章 温湿度控制系统的硬件设计

3．1 单片机控制单元

3．2 温度检测单元

3．3 湿度检测单元

3．4 驱动控制单元

3．5 控制执行单元

3．6 人机交互单元

3．7 数据通信及存储下载

3．8 电源电路

3．9 本章小结

第四章 温湿度控制系统的软件设计

4．1 总体设计

4．2 主程序设计流程

4．3 信息采集模块软件设计

4．3．1 温度数据的采集

4．3．2 湿度数据的采集

4．4 控制部分软件设计

4．4．1 控制对象的特性

4．4．2 湿度的控制设计与仿真

4．4．3 温度的控制设计与仿真

4．5 数据存储下载软件设计

4．6 本章小结

第五章 实验结果与分析

5．1 实验方案

5．1．1 实验方案

5．1．2 实验步骤

5．2 仿真实验

5．3 综合测试

5．4 实验分析与结论

第六章 总结与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致谢