设计方案整体介绍
恒温加热器作为一种提供恒定温度的设备，被广泛地应用于生产、生活、实验等领域。在医用、水产、特种工业、工业探伤、照相等行业，需要有稳定而的温度进行加热，因而对恒温加热器需求量很大。
我们在这里提出一种实用且精度较高的恒温加热器电路设计方案，仅使用一个单片机系统和一个温度传感器实现对温度的和智能控制，并可设定加热温度和恒温加热时间。该加热器通过市电供电，无须电源，控制简单。可通过左、右向等2个按钮对操作位进行调整；通过加、减等2个按扭对控制量（温度/加热时间）进行调整；通过启动/暂停键启动/暂停程序；通过温度/时间转换键转换对温度/时间调整。目前的设计可以满足室温到100℃的加热条件，如果对该电路进行商业化改造（如外观设计、使用特种材料等），可以使该产品适用多种场合。
恒温加热器电路整体模块
该恒温加热器主要由以下5个模块构成，温度传感器及信号处理电路、A/D转换采样电路、*控制电路、加热电路、显示设备、输入设备。
*控制电路从输入设备中读入设定的加热温度、时间后，控制加热电路开始加热。温度变化引起温度传感器上电压的变换，经过信号处理电路处理后送入A/D采样电路。每隔时钟周期，将信号完成A/D转换后送入*控制电路的单片机中。当被加热物达到设定的温度时，*控制电路输出相应的电平控制加热电路断开，加热停止。如此反复，使被加热物的温度稳定在所需要的温度附近。
温度传感器及信号处理电路设计
温度传感器是恒温加热器实现高精度控制的关键。因此要求传感器有很好的线性。同时为了大限度地提高可加热范围内的温度控制精度，要求温度在 0℃—100℃变化时，对应输出电压在0V—5V线性变化。（根据选用的ADC模拟输入范围不同对电路进行适当调整。）
AD590温度感测器是一种已经IC化的温度感测器,它在-55℃——150℃温域中有较好的线性度，其标定精度因器件的档次而异（常分为I，J，K，L，M五档）其非线形误差因档次而异。I档△T＜±3℃，M档△T＜0.3℃，其余档次在二者之间。 可以将温度转换为电流,通过外加电阻转换和使用差动放大使0℃—100℃温度变化转换到0V—5V的标准电压。将转换后的电压输入到ADC中，可以大限度地提高可控温度的精度。
AD590输出电流以温度零度(-273℃)为基准,每增加1℃, 增加1μA输出电流。因此，在室温25℃时其输出电流Io=(273+25)=298μA。Vo的值为Io×10K,若室温为25℃, 则输出值为2.98V=(10K×298μA)。
AD590的输出电流I=(273+T)μA(T为摄氏温度), 因此测量电压V为(273+T)μA ×10K= (2.73+T/100)V。为了测量电压需使输出电流I不分流,我们使用电压追随器，使其输出电压V2等于输入电压V。
由于一般电源供应较多元件之后,电源会带杂讯。我们使用齐纳二极管作为稳压元件, 利用可变电阻分压, 使输出电压V1调整至2.73V。 接下来我们使用差动放大器，使输出Vo为 (50K/10K)×(V2-V1)=T/20V。若温度为摄氏30度,则输出电压Vo为1.5V。
控制电路设计及软件算法
经信号处理后的电压被送入A/D转换芯片。由于80C51单片机是8位单片机且A/D转换芯片低位存在量化误差，应使用10位或者12位并行A/D转换芯片，取其高8位作为输入。
由于8位多可以产生2的8次方共256个量化电平，每个数字量对应的温度为256/100=2.56数字量/℃。例如，当温度为30℃时数字量=30*2.56≈4CH。由此可将相应的温度转化为编码，在程序设计时作为温度判定的标准。
C51系列单片机共有4个I/O接口（P0—P3），其中P3除了可以作为普通的I/O接口外还可以作为中断控制，计数器输入等。由于在本系统中，需要控制的外部设备比较多，所以会采用接口复用的方式。
由于在设置温度、时间时，系统并不需要从A/D转换芯片中读取数据；在系统开始自动加热的过程中，也不能对温度、时间设置进行修改。所以可以将P0接口复用为输入和A/D转换芯片共用。使用2片74ls157完成多路复用，用P2接口的设置/工作状态控制位的输出作为74ls157的复用选择信号，保证设置和A/D输入不同时进行。即使在出现误操作的情况下也不会影响系统的正常工作。
温度和时间显示由4片LED七段数显管连接4片七段译码器完成，使用P1接口作为输出。其中P1低4位作为编码输出，高4位作为片选信号。通过依次选通各片七段译码器，即可以实现温度和时间显示。
P2接口作为控制输出端。P2.0作为加热控制位，当其为高时，电子开关组接通，加热开始；P2.1作为LED同步信号，使LED变化同步；P2.2作为设置/工作状态控制位。为了标志控制状态，分别使用2个附加的LED与加热控制状态位、设置控制状态位相连。
使用P3的一个中断输入，产生一个中断将键盘码送入单片机中。同时将P3的2个非中断输入作为设置/启动转换健和温度/时间设置转换键，利用查询方式检测是否输入。
在初始化中，将计时清零，控制电平默认为高电平。数据输入后，控制电平输出，加热电路接通，开始加热。温度达到或超过设定值，控制电平为低，暂停加热；当温度回落到设定温度以下控制电平为高，再次加热，这样即可实现恒温。在框图中，计时步骤要完成延迟和计时2个功能。在温度未达到设定值以前，不计时，只完成延迟0.1s的功能，0.1s后跳转到检测温度步骤继续执行。当温度次达到设定值，加热阶段结束，保温阶段开始，计时随之开始，其具体实现为延迟结束后，计时变量加1，再跳转到温度检测。以后每次执行到计时步骤时，计时不停，无论控制电平是否为低（高）。计时过程中还可通过进位以避免数据溢出。（其方法为当计量0.1秒的变量满10后清零且计量秒的变量加1。以此类推，后进位到计量分钟。）当计时完成后，程序结束，控制电平为低，加热停止。由此实现到秒的恒温时间控制
