单片机温度控制系统是电子工程领域中的一个重要应用，它结合了硬件设计、软件编程和控制理论，用于精确地控制特定环境的温度。本项目描述了一个跨学科的本科生工程设计项目，由四名 Trinity 大学工程科学系的高年级学生在导师指导下完成，目的是开发一个用于空气填充腔体的温度控制系统。
项目目标是设计一个允许用户设定预设温度范围的系统，并且在实际腔体温度阶跃响应中，过冲和稳态温度误差不超过1开尔文。设计采用的是摩托罗拉的MC68HC05系列微控制器。这个微控制器因其低功耗、高性能和易于编程的特点，常被用于此类应用中。
设计过程中，学生团队面临的关键步骤包括：理解热力学原理以确定温度控制的需求，选择合适的传感器来测量腔体内的温度，设计控制算法（例如PID控制器）来调整加热元件的功率以维持设定温度，以及编写微控制器的固件来实现这些功能。此外，还需要考虑系统的可靠性和安全性，例如设置温度限制以防止过热。
图1展示了显微镜载片干燥器的原型机械布局。干燥器的核心是一个大型的、绝热的空气腔，载有组织样本封在石蜡中的显微镜载片可以放在托架上。为了使石蜡能够均匀熔化，腔体内部的温度需要保持恒定。这就需要精确的温度控制，以便在不同条件下都能有效地工作。
该项目的教育价值在于，它涵盖了多个工程学科的知识，包括电气工程（微控制器的设计和应用）、机械工程（腔体的热力学分析和结构设计）、以及控制系统工程（温度控制算法的开发）。通过这样的项目，学生不仅可以学习到理论知识，还能获得实践经验，提高问题解决和团队协作能力。
整个系统的设计和实现过程强调了跨学科合作的重要性，因为成功解决这个问题需要融合多种技术领域的专业知识。同时，这种定制化的解决方案相对于通用的温度控制器，能够以更低的成本实现相同甚至更优的功能，体现了工程设计中的经济性和实用性原则。
总结来说，这篇文献和翻译提供了关于如何利用单片机进行温度控制的详细实例，对于学习单片机应用、嵌入式系统开发以及温度控制系统的工程教育具有很高的参考价值。通过这个项目，学生和工程师可以了解到从概念设计到实际实施的全过程，从而提升自己的工程实践能力。
