制冷系統(tǒng)損壞是我校冰箱報(bào)廢的主要原因之一，但其箱體是完好的，而且許多實(shí)驗(yàn)室需要恒溫培養(yǎng)箱，把廢舊冰箱改造成恒溫培養(yǎng)箱具有重要的實(shí)際意義。筆者在將報(bào)廢冰箱改造為恒溫培養(yǎng)箱（簡(jiǎn)稱(chēng)恒溫箱）的實(shí)踐中，利用單片機(jī)電路，通過(guò)優(yōu)化編程提高了溫控精確度，使其技術(shù)性能指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)了目前市場(chǎng)上恒溫培養(yǎng)箱的要求。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：溫控范圍：5-40℃；溫度波動(dòng)性允差：±0.2℃；溫度均勻性允差；±0.5℃。

　　在將報(bào)廢冰箱改造為恒溫培養(yǎng)箱時(shí)，要先拆除冰箱的制冷系統(tǒng)，拆除時(shí)要注意保護(hù)好箱體，然后將溫控器、風(fēng)扇安裝在適當(dāng)位置。恒溫培養(yǎng)箱既要升溫也要降溫，而市售溫控器只具有升溫或降溫單一功能，不能滿(mǎn)足恒溫培養(yǎng)箱的要求，所以研制一種集升降溫控制功能于一體且具有較高控溫精度的溫控器是報(bào)廢冰箱改造的關(guān)鍵。本文介紹一種自制的恒溫培養(yǎng)箱溫度控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)溫控器）。

一、工作原理

　　該溫控器以8031單片機(jī)為核心，利用電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)進(jìn)行溫度設(shè)置，通過(guò)對(duì)電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)通、斷周期的調(diào)控，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)恒溫培養(yǎng)箱溫度的控制。單片機(jī)通過(guò)對(duì)電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)的通、斷狀態(tài)檢測(cè)，自動(dòng)識(shí)別升溫或降溫。當(dāng)需要升溫時(shí)，采用電熱板加熱、單片機(jī)調(diào)控和雙向可控硅調(diào)功方式，當(dāng)需要降溫時(shí)，采用半導(dǎo)體制冷器降溫、單片機(jī)調(diào)控方式，使控溫精度達(dá)到較高水平。

　　電路如圖1所示，主要由升、降溫自動(dòng)識(shí)別電路，升溫控制電路、降溫控制電路和溫度異常報(bào)警電路等組成。

1.升、降溫自動(dòng)識(shí)別電路

　　當(dāng)需要升溫時(shí)，電接點(diǎn)水銀溫度計(jì)為斷開(kāi)狀態(tài)（wdj不導(dǎo)通），運(yùn)算放大器lm358（ic9b）的⑤腳為高電平，其⑥腳為r9與ri1分壓后得到的2.5v，⑦腳輸出高電平，至單片機(jī)ic 1的⑫腳。當(dāng)需要降溫時(shí)，根據(jù)上述分析，單片機(jī)ic 1的⑫腳為低電平。單片機(jī)初始化后，首先從⑫腳讀人數(shù)據(jù)，若⑫腳輸人為"1”，說(shuō)明恒溫箱需要升溫，否則需要降溫。升溫時(shí)，單片機(jī)使p2口輸出高點(diǎn)平；降溫時(shí)，單片機(jī)使p2口輸出低電平。

2.升溫控制電路

　　當(dāng)需要升溫時(shí)，ic9b的⑦腳輸出高電平，使與非門(mén)ic10b(74ls10)的③腳為高電平。同時(shí)，ic9b的⑦腳輸出的高電平經(jīng)過(guò)非門(mén)ic7b使與非門(mén)ic10c的⑨腳為低電平，將與非門(mén)ic10c關(guān)閉，降溫電路不能工作。當(dāng)單片機(jī)自動(dòng)識(shí)別出恒溫箱需要升溫時(shí)，將p2端置位（輸出高電平），并從po端輸出占空比為1:1的方波，ic l ob的⑤腳為高電平，④腳為方波，其⑥腳輸出與⑤腳反相的方波，ic8得電工作，雙向可控硅scr導(dǎo)通，電熱板開(kāi)始對(duì)恒溫箱供熱。此時(shí)，雖然ic10c的⑨腳變?yōu)楦唠娖剑?#9322;腳為低電平，所以與非門(mén)ic10c保持關(guān)閉狀態(tài)，降溫電路仍不能工作。

　　當(dāng)恒溫箱的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度時(shí)，wdj導(dǎo)通，此時(shí)，ic9b的⑤腳電位低于⑥腳，⑦腳輸出低電平，與非門(mén)ic10b被關(guān)閉，其⑥腳輸出高電平，ic8停止工作，電熱板停止加熱。同時(shí)，ic9b的⑦腳輸出的低電平送到ic 1的into c7，其下降沿引起ic 1中斷，外部中斷服務(wù)程序使ic 1的內(nèi)部定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。

　　電熱板停止加熱后，恒溫箱的溫度開(kāi)始下降，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，wdj斷開(kāi)，電熱板又開(kāi)始對(duì)控溫設(shè)備加熱。當(dāng)加熱到設(shè)定溫度時(shí)，wdj導(dǎo)通，ic9的⑦腳輸出低電平，一方面使電熱板停止加熱；另一方面觸發(fā)into中斷，使to停止計(jì)數(shù)，在對(duì)wdj的通、斷周期進(jìn)行分析判斷并置相應(yīng)的標(biāo)志位后．to開(kāi)始重新計(jì)數(shù)，并將本次wdj的通、斷周期存儲(chǔ)起來(lái)，用來(lái)與下次通、斷周期相比較。to工作于方式2，低位計(jì)時(shí)單元溢出時(shí)，將觸發(fā)to中斷，完成由低位計(jì)時(shí)單元向高位計(jì)時(shí)單元的進(jìn)位，即to構(gòu)成了電子表式的計(jì)時(shí)器。主程序根據(jù)標(biāo)志位進(jìn)行計(jì)算處理，在基本周期（wdj一次通、斷周期）內(nèi)按一定比例增大或減小po端輸出方波的占空比，按此時(shí)間比輸出控溫脈沖。這樣，在一定時(shí)間內(nèi)，改變了雙向可控硅scr的導(dǎo)通周波數(shù)，控制了電熱板的功率�？刂扑惴ㄈ缦拢喝魒dj本次通、斷周期小于上次，則在基本周期內(nèi)減小po端輸出的高、低電平時(shí)間比，否則在基本周期內(nèi)增大po端輸出高、低電平時(shí)間比，最后使得wdj的通、斷周期最短。po端按由此確定的占空比脈沖輸出控溫脈沖，恒溫箱散失的熱量與電熱板提供的熱量基本達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，使控制精度達(dá)到較高水平�？梢�(jiàn)，電熱板不僅受wdj的控制，而且還受po輸出脈沖的控制。wdj控制是否對(duì)控溫設(shè)備加熱，po輸出的脈沖控制雙向可控硅通、斷的時(shí)間比，從而控制電熱板功率的大小。

3.降溫控制電路

　　當(dāng)需要降溫時(shí)，ic9b的⑦腳輸門(mén)出低電平，經(jīng)過(guò)非門(mén)ic7b反相后，一方面使與非門(mén)ic10c（74ls10）的⑨腳為高電