張文靜 沈陽工學院

智能制冷器控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

張文靜 沈陽工學院

本文介紹了一種基于單片機的智能制冷器的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機為中央處理單元，將按鍵、溫度傳感器作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入通道，將LCD1602、半導體制冷片、風扇作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出模塊，實現(xiàn)對當前和制冷的溫度實時監(jiān)控。

單片機 智能制冷器

對于光電探測器，噪聲是一直存在的，如何才能夠減小和消除噪聲是十分重要的問題。在光電探測器中的固有噪聲與探測器工作的溫度環(huán)境是密不可分的，所以說，如果能夠控制探測器的工作溫度就能夠很好的控制探測器的噪聲。本文介紹了一種基于半導體制冷器的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)λ繕丝臻g內(nèi)進行溫度控制，可以實現(xiàn)探測器的快速緊缺的溫度控制。

半導體制冷器是一種利用珀爾帖效應來進行制冷的器件，它具有體積小、重量輕、使用壽命長、沒有噪音、無機械運動、加熱制冷迅速、控制精度高、不需要制冷劑、無污染等優(yōu)點。

1 硬件設計

根據(jù)上述分析，單片機欲實時監(jiān)測溫度，必須借助溫度傳感器，本課題選用溫度檢測值準確、穩(wěn)定性高、應用最廣泛的DS18B20溫度傳感器來實現(xiàn)溫度的實時監(jiān)測。DS18B20檢測溫度，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將檢測的溫度值送單片機，單片機根據(jù)DS18B20的輸出結(jié)果，來執(zhí)行相應的處理工作。

在現(xiàn)代智能化設備與儀器中，用戶交互界面越來越受到重視。本課題中，也考慮到用戶可視化界面的設計。同過LCD1602顯示屏，實時顯示正常溫度和制冷溫度，以實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的良好的用戶交互功能。

本系統(tǒng)由DS18B20電路、按鍵輸入、LCD1602顯示、半導體制冷片控制、風扇控制、電源、單片機最小系統(tǒng)等硬件電路部分以及相應的軟件部分構(gòu)成。系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

1.1 溫度傳感器電路設計

在硬件上，DS18B20與單片機的連接有兩種方法，一種是VCC接外部電源，GND接地，I/O與單片機的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時UDD、GND接地，I/O接單片機I/O。無論是內(nèi)部寄生電源還是外部供電，I/O口線要接5KΩ～10KΩ左右的上拉電阻。

DS18B20與單片機的接口電路原理圖如圖2所示。DS18B20直接接至VCC電壓源，讓GND直接接地，I/O引腳經(jīng)10KΩ的上拉電阻接至單片機的P3．6（STC89C52RC的第16引腳）即可。至此，室內(nèi)外溫度采集接口電路設計完成。

圖2 DS18B20與單片機的接口電路

1.2 半導體制冷片電路設計

TEC1-12706半導體制冷片是珀爾帖效應在制冷技術(shù)方面的具體應用，這種熱電制冷裝置是由熱電效應較突出、制冷效率較高的半導體熱電偶制成的。

在智能制冷系統(tǒng)中，為了安全起見，使用繼電器控制制冷片，隔離大電壓和大電流對于單片機等數(shù)字器件的干擾，給制冷器提供12V電壓。

繼電器的額定電流≤30mA，而對于STC89C52RC單片機，I/ O口的灌電流為15mA，由此可見，僅靠單片機的I/O口電流是不能驅(qū)動蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機的功率更小，所以使用PNP型晶體管C8550，基集經(jīng)過一個電阻與P3．3相連接，當開啟制冷功能時，基級變?yōu)榈碗娖?，半導體制冷片開始工作。其電路原理圖如圖3所示。

圖3 制冷片控制電路原理圖

2 軟件設計

本設計采用了模塊化編程的思想，就是把一個大的任務分解成若干個小任務，再編寫能夠?qū)崿F(xiàn)這些小任務的任務函數(shù)，然后通過運行這些小任務，就可以實現(xiàn)這個大任務了。主程序的流程圖如圖4所示。

圖4 主程序的流程圖

3 總結(jié)

本文介紹了一種基于單片機的智能制冷器的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機為中央處理單元，將按鍵、溫度傳感器作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸入通道，將LCD1602、半導體制冷片、風扇作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出模塊，實現(xiàn)對當前和制冷的溫度實時監(jiān)控。用戶可以通過按鍵設置相關(guān)參數(shù)，可以通過LCD1602及時獲取當前的溫度與制冷溫度的狀態(tài)值。該監(jiān)控系統(tǒng)具有自動化程度高、使用方便、安全性好、用戶交互性高、適應性強等特點。

[1]童漢維,半導體制冷器溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D],華中科技大學,2010年

[2]顧濱,趙偉軍,PROTEL99SE實用教程.北京：人民郵電出版社,2008.6