基于Arduino Uno开发板制作的自动控温恒温箱

创设人：刘小牛、魏靖瑶、秦硕  指导老师：许玄玄、孙伊辰

1 摘要

随着科技发展，园艺培育、实验室育苗等场景对温度稳定性要求越来越高。目前市面上恒温设备大多价格较高、操作复杂，难以满足校园与家庭低成本使用需求。为此，我们设计并制作了基于Arduino Uno开发板的自动控温恒温箱。本装置以Arduino Uno为控制核心，搭配DHT22温湿度传感器、继电器、加热/散热模块、LCD显示屏与按键调节模块，实现温度实时监测、自动恒温、目标温度可调、状态可视化等功能。当箱内温度低于设定值时自动加热，高于设定值时自动散热，使温度稳定在目标区间，满足植物培育、小型实验、物品保温等场景需求。装置结构简单、稳定性强、成本低廉，适合推广使用。

2 项目背景

在学校实验室与种植活动中，我们发现温度波动会严重影响植物生长与实验效果：温度过低生长缓慢，温度过高容易造成损伤，人工控温耗时且不准确。而专业恒温设备价格昂贵、体积较大，不适合校园小型场景。为解决这一问题，我们利用Arduino Uno开发板制作自动控温恒温箱，可通过按键自由设定目标温度，装置自动加热或降温，保持箱内环境恒温。同时搭配LCD屏幕实时显示温度与工作状态，实现便捷、稳定、低成本的自动温控。

3 现状调研

恒温设备发展现状市场上恒温设备分为专业级与家用级。专业设备精度高但价格贵、操作复杂；家用设备功能单一、不可调温、稳定性差。校园与家庭急需低成本、易操作、可调节的小型温控方案。

Arduino温控现状基于Arduino的温控系统开源、灵活、成本低，可自由搭配传感器与执行模块，适合制作恒温箱、温控盒、培育箱等装置，在创客与教学领域应用广泛。

4 实现思路

本装置由以下模块组成：Arduino Uno开发板：控制核心，处理数据、逻辑判断、驱动执行部件。DHT22温湿度传感器：实时采集箱内温度与湿度。继电器模块：控制加热与散热风扇的开关。加热模块与散热风扇：实现升温与降温。LCD1602 I2C屏幕：显示实时温度、目标温度、工作状态。调节按键：用于调高、调低目标温度。电源模块：为整个系统稳定供电。控制逻辑：传感器采集温度→Arduino对比目标温度→自动启动加热或散热→温度达标后停止，实现闭环恒温控制。

5 遇到的问题

DHT22库兼容问题，从Arduino Uno R3更换为R4后，原DHT库占用资源大，导致屏幕与继电器无法正常工作。改用轻量库SimpleDHT.h后，程序流畅运行。 

按键调节失控问题，按键按下后温度连续变化，原因是引脚模式错误。将INPUT改为INPUT_PULLUP内部上拉模式后，按键精准可控。

温度频繁启停问题，增加±1℃滞回区间，避免加热/风扇频繁开关，温度更平稳，延长器件寿命。

应用效果恒温稳定：温度误差≤±1℃，可长时间保持目标温度。自动控制：无需人工看管，自动加热、散热、停机。操作简单：双按键调节温度，LCD实时显示状态。适用广泛：可用于植物育苗、种子萌发、小型实验、物品保温。成本低廉：结构简单、材料易得，适合校园与家庭使用。

6 总结

通过本次自动控温恒温箱制作，我们完整经历了设计、接线、编程、调试、优化的全过程，不仅掌握了Arduino开发与传感器使用，还提升了动手能力与问题解决能力。我们深刻体会到自动化控制的便捷与强大，也感受到电子与编程结合的乐趣。未来我们将继续优化装置，增加数据记录、手机监控等功能，让恒温箱更加智能实用。感谢辅导教师许玄玄老师的悉心指导，感谢团队成员的合作与支持，让我们顺利完成本次项目。