基于半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱

蒲利平+詹勝+劉雙鳳+李陽(yáng)

摘要：探討了半導(dǎo)體技術(shù)在迷你冰箱中的應(yīng)用，通過(guò)藍(lán)牙等無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱的遠(yuǎn)程控制，利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)溫度的采集及顯示。采用USB直流供電電源，使得冰箱方便攜帶，此種冰箱方便小巧，功耗低，噪音很小，控制方便，適合宿舍、辦公室以及汽車(chē)等場(chǎng)所使用，有著廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體技術(shù)；USB藍(lán)牙小冰箱；單片機(jī)；溫度采集

中圖分類號(hào)：TM925

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2017）14-0264-02

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)生活品質(zhì)的要求越來(lái)越高，家用電器產(chǎn)品的形式正在日益豐富多彩，產(chǎn)品的種類也在不斷增加，目前人們對(duì)冰箱的需求不僅僅局限于廚房。新穎的迷你冰箱，使冰箱出現(xiàn)在辦公室、寢室、實(shí)驗(yàn)室等傳統(tǒng)大型冰箱不能勝任的地方，而半導(dǎo)體制冷技術(shù)是傳統(tǒng)的大型冰箱變?yōu)槊阅惚涞年P(guān)鍵。筆者主要介紹了半導(dǎo)體技術(shù)、藍(lán)牙模塊以及溫度顯示在小冰箱中的應(yīng)用，指出了此種便攜式冰箱具有廣闊的應(yīng)用前景。

2 半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱的基本概念

半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱利用半導(dǎo)體制冷，以及通過(guò)藍(lán)牙等無(wú)線通信方式實(shí)現(xiàn)對(duì)冰箱的遠(yuǎn)程控制。采用了常用的USB直流供電電源，利用51系列單片機(jī)控制溫度采集及顯示。

3 半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱的基本介紹

3.1 半導(dǎo)體制冷的基本原理

半導(dǎo)體制冷的重要元件——半導(dǎo)體制冷片，也叫熱電制冷片，半導(dǎo)體制冷片的本質(zhì)是帕爾帖效應(yīng)。將兩種半導(dǎo)體的兩端分別焊接或鉸接在一起形成閉合回路，當(dāng)回路中有電流通過(guò)時(shí)，半導(dǎo)體兩端的熱量就會(huì)從一端轉(zhuǎn)移到另一端，兩端產(chǎn)生溫差而形成冷熱端，而變冷的一端就是我們需要的制冷。 3.2 半導(dǎo)體制冷與機(jī)械制冷的比較

與傳統(tǒng)的機(jī)械制冷相比，半導(dǎo)體制冷片體積小，應(yīng)用在冰箱中時(shí)不需要任何制冷劑，綠色環(huán)保，最低工作電壓只需要5V，沒(méi)有污染源沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，因其滑動(dòng)部件為非固體片件，工作時(shí)沒(méi)有震動(dòng)、噪音，安裝時(shí)只需在制冷片兩端接入相應(yīng)的電壓即可工作，壽命長(zhǎng)，安裝容易。機(jī)械制冷功率大，工作時(shí)有噪聲，對(duì)環(huán)境有一定的污染。但由于半導(dǎo)體制冷的效率還比較低，其發(fā)展受到限制。

4 半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱的實(shí)現(xiàn)

4.1 半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱的主要構(gòu)成

半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱一般是由箱體、制冷裝置、控制系統(tǒng)等部分組成。其箱體一般采用保溫功能較好的泡沫制成，將半導(dǎo)體制冷元件與散熱元件相連后固定在箱體底部，在箱體的背后下端引出小冰箱供電電源線，直接接入PC機(jī)的USB端口即可使用。對(duì)于冰箱與用戶之間的無(wú)線通信，我們可以采用單片機(jī)，溫度傳感器和藍(lán)牙來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

4.2 半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱的核心構(gòu)成

4.2.1 藍(lán)牙通信

采用了HC_06主從一體藍(lán)牙模塊，該模塊在空曠區(qū)域的通信距離可達(dá)到10 m，甚至超過(guò)10 m，接口電平為3.3 V，無(wú)需電平轉(zhuǎn)換芯片，便可以直接和單片機(jī)相連接，并且價(jià)格實(shí)惠。通過(guò)編程，便可以實(shí)現(xiàn)手機(jī)端與冰箱的通信。

通過(guò)藍(lán)牙模塊，在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)的情況下，可以實(shí)時(shí)的操控系統(tǒng)制冷或者制熱，同時(shí)可以在手機(jī)端實(shí)時(shí)觀察到藍(lán)牙模塊傳回的DS18B20采集的溫度值，解決用戶只有與小冰箱接觸才能改變其狀態(tài)的煩惱，致使小冰箱的操控真正的便捷起來(lái)。

4.2.2 溫度采集

溫度采集應(yīng)用了常見(jiàn)的DS18B20芯片，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向連接。支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，工作電源為3.0～5.5V/DC （可以數(shù)據(jù)線寄生電源），在使用中不需要任何外圍元件。

利用單片機(jī)編程可實(shí)現(xiàn)溫度的采集及顯示，這樣用戶可以通過(guò)小冰箱自帶的顯示屏或者手機(jī)知道冰箱內(nèi)溫度，以便適時(shí)調(diào)節(jié)。此技術(shù)在溫度要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用廣泛。

4.3 PRETEUS仿真示意圖

PRETEUS仿真示意圖所圖2所示。

4.4 半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用范圍

無(wú)任何旋轉(zhuǎn)部件，噪音低，綠色環(huán)保，可用于寢室、自習(xí)室等安靜的地方；USB接口充電，只需5V電壓，體積小且重量輕，制冷溫度最低可達(dá)5℃，可用于汽車(chē)、游艇等有USB接口充電的地方；具有溫度顯示、藍(lán)牙通信的優(yōu)點(diǎn)，可用于對(duì)溫度要求較高的場(chǎng)合。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著目前半導(dǎo)體制冷片已經(jīng)規(guī)?；陌l(fā)展，為生產(chǎn)出節(jié)能、環(huán)保的便攜式冰箱提供了有利條件。半導(dǎo)體制冷技術(shù)在便攜式冰箱及其類似產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中將得到了廣泛的應(yīng)用。本文介紹的基于半導(dǎo)體技術(shù)的USB藍(lán)牙小冰箱，能完成制冷與制熱的雙重效果。在室溫25℃的情況下，制冷到5℃左右需要2～3 h。通過(guò)藍(lán)牙的無(wú)線控制，可以更加方便的操控系統(tǒng)工作，在方圓15 m左右完全可以操控。由于小冰箱采用5V電源供電，因而可以用電腦作為充電電源，甚至充電寶等器件給冰箱供電，具有無(wú)噪音、低功耗、便攜帶等優(yōu)點(diǎn)。相信隨著半導(dǎo)體制冷技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體產(chǎn)品將會(huì)占有更多的市場(chǎng)份額。

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