智能制冷器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張文靜 沈陽工學(xué)院

智能制冷器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張文靜 沈陽工學(xué)院

本文介紹了一種基于單片機(jī)的智能制冷器的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)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(dǎo)體制冷片、風(fēng)扇作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前和制冷的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。

單片機(jī) 智能制冷器

對(duì)于光電探測(cè)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(cè)器中的固有噪聲與探測(cè)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(cè)器的工作溫度就能夠很好的控制探測(cè)器的噪聲。本文介紹了一種基于半導(dǎo)體制冷器的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)λ繕?biāo)空間內(nèi)進(jìn)行溫度控制，可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)器的快速緊缺的溫度控制。

半導(dǎo)體制冷器是一種利用珀?duì)柼?yīng)來進(jìn)行制冷的器件，它具有體積小、重量輕、使用壽命長(zhǎng)、沒有噪音、無機(jī)械運(yùn)動(dòng)、加熱制冷迅速、控制精度高、不需要制冷劑、無污染等優(yōu)點(diǎn)。

1 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)上述分析，單片機(jī)欲實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，必須借助溫度傳感器，本課題選用溫度檢測(cè)值準(zhǔn)確、穩(wěn)定性高、應(yīng)用最廣泛的DS18B20溫度傳感器來實(shí)現(xiàn)溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。DS18B20檢測(cè)溫度，將模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，并將檢測(cè)的溫度值送單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)DS18B20的輸出結(jié)果，來執(zhí)行相應(yīng)的處理工作。

在現(xiàn)代智能化設(shè)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(shè)計(jì)。同過LCD1602顯示屏，實(shí)時(shí)顯示正常溫度和制冷溫度，以實(shí)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(dǎo)體制冷片控制、風(fēng)扇控制、電源、單片機(jī)最小系統(tǒng)等硬件電路部分以及相應(yīng)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(shè)計(jì)

在硬件上，DS18B20與單片機(jī)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(jī)的I/O線相連；另一種是用寄生電源供電，此時(shí)UDD、GND接地，I/O接單片機(jī)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(jī)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(jī)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(shè)計(jì)完成。

圖2 DS18B20與單片機(jī)的接口電路

1.2 半導(dǎo)體制冷片電路設(shè)計(jì)

TEC1-12706半導(dǎo)體制冷片是珀?duì)柼?yīng)在制冷技術(shù)方面的具體應(yīng)用，這種熱電制冷裝置是由熱電效應(yīng)較突出、制冷效率較高的半導(dǎo)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(duì)于單片機(jī)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(duì)于STC89C52RC單片機(jī)，I/ O口的灌電流為15mA，由此可見，僅靠單片機(jī)的I/O口電流是不能驅(qū)動(dòng)蜂鳴器的，必須使用晶體管放大電路，為了使單片機(jī)的功率更小，所以使用PNP型晶體管C8550，基集經(jīng)過一個(gè)電阻與P3．3相連接，當(dāng)開啟制冷功能時(shí)，基級(jí)變?yōu)榈碗娖?，半?dǎo)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(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用了模塊化編程的思想，就是把一個(gè)大的任務(wù)分解成若干個(gè)小任務(wù)，再編寫能夠?qū)崿F(xiàn)這些小任務(wù)的任務(wù)函數(shù)，然后通過運(yùn)行這些小任務(wù)，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)大任務(wù)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(jī)的智能制冷器的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以單片機(jī)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(dǎo)體制冷片、風(fēng)扇作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)輸出模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前和制冷的溫度實(shí)時(shí)監(jiān)控。用戶可以通過按鍵設(shè)置相關(guān)參數(shù)，可以通過LCD1602及時(shí)獲取當(dāng)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(dòng)化程度高、使用方便、安全性好、用戶交互性高、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。

[1]童漢維,半導(dǎo)體制冷器溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D],華中科技大學(xué),2010年

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