【正文】 meet the grain storage businesses to invest in low cost, low operating cost requirements. The design of solar photovoltaic panels to provide energy sources to lowcost semiconductor cooling piece TEC112706 as a refrigeration unit, cooling system piece by the number switch to the purpose of cooling capacity to control. STC12C5A08S2 microcontroller as the core system, using the temperature sensor to detect the grain depots DS18B20 temperature, the microcontroller reads the temperature value pared with the set value, and using PID algorithms, control multiple pieces of electronic cooling off, then control the grain depots in the Temperature. Peripheral circuits are digital display circuits, electronic chip cooling the drive and switch control circuit. The system is small, light weight and low price. Keywords :Solarenergy 。低溫儲(chǔ)藏作為我國(guó)糧食儲(chǔ)藏工作中一項(xiàng)帶有方向性、重要性的技術(shù)措施，是當(dāng)前綠色儲(chǔ)糧技術(shù)推廣的首選方法。二者均難以滿足綠色儲(chǔ)糧“高質(zhì)量、高效益、低能耗、低污染”的發(fā)展要求。 我國(guó)太陽(yáng)能資源比較豐富，大部分地區(qū) 日照充足，能滿足低溫糧倉(cāng)的制冷能量消耗。在絕大部分地區(qū)，冬季可利用自然冷源（干冷的環(huán)境空氣）對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)糧食進(jìn)行充分冷卻。1958 年成功地開發(fā)了機(jī)械制冷低溫儲(chǔ)糧專用設(shè)備“糧食冷卻機(jī)”，并開始投入工業(yè)化生產(chǎn)。此外，東南亞的泰 國(guó)等也進(jìn)行了機(jī)械制冷低溫儲(chǔ)糧技術(shù)的應(yīng)用研究。自 1998 年以來(lái)，國(guó)務(wù)院大力開展糧食倉(cāng)儲(chǔ)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，分三批建設(shè)了 500 億公斤倉(cāng) 容的國(guó)家貯備糧庫(kù)，在這些新建成的國(guó)家儲(chǔ)備糧庫(kù)里配置了國(guó)產(chǎn)的谷物冷卻機(jī)裝備。 太陽(yáng)能熱電制冷主要包括太陽(yáng)能吸收式制冷及太陽(yáng)能吸附制冷。太陽(yáng)能就是一種可再生清潔能源 ， 長(zhǎng)期以來(lái)一直受到科學(xué)家的研究和重視。 而太陽(yáng)能是取之不盡 ， 用之不竭的。 目前太陽(yáng)能致冷的方法有許多種主要是壓縮式致冷 ， 蒸汽噴射式致冷和吸收式致冷 。 溴化鋰 吸 收式致冷機(jī)是目前比較常用的太陽(yáng)能致冷機(jī) ， 它就是利用水在低壓真空環(huán)境下的蒸發(fā)進(jìn)行致冷的 ， 應(yīng)用吸收劑溴化鋰溶液極易吸收致冷的特性 ， 通過(guò)溴化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化 (發(fā)生與吸收過(guò)程 ) 使致冷劑在一 個(gè) 封閉的系統(tǒng)中不斷地循環(huán) ， 達(dá)到致冷空調(diào)的目的 。 本 文 設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。單片機(jī)以其較高的性能價(jià)格比受到了人們的重視和關(guān)注。 STC12C5A08S2 單片機(jī)中包含中央處理器 (CPU)、程序存儲(chǔ)器 (Flash)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (SRAM)、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、 UART 串口、串口 I/O 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換、 SPI接口、 PCA、看門狗及片內(nèi) R/C 振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。 電子制冷片 具有體積小、重量輕、高功率、低能耗、工作安靜無(wú)振動(dòng)、可變頻和易于精確控制等特點(diǎn)，是極為理想的移動(dòng)或者便攜的小型熱管理系統(tǒng)的首選。 （ 2）半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效 率 一般不高，但制熱效率很高，永遠(yuǎn)大于 1。 （ 5） 半導(dǎo)體制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電。 圖 半導(dǎo)體制冷片 制冷片的選擇 在制冷器的選擇中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： （ 1)被冷卻物體所欲達(dá)到的溫度； （ 2)制冷元件的最大電流數(shù)值； （ 3)熱負(fù)載，被冷卻物的發(fā)熱量和從外部滲入的熱量； （ 4)選取何種散熱方式 (自然對(duì)流散熱、強(qiáng)迫對(duì)流散熱或液冷等 )以及熱端與周圍 介質(zhì)的熱交換系數(shù)； （ 5)冷端同被冷卻物體間取何種熱交換方式 (緊密接觸或液體循環(huán)等 )以及熱交換系數(shù)； （ 6)冷卻速度與達(dá)到溫度的時(shí)間。 根據(jù)設(shè)計(jì)中的要求可選用的制冷片的型號(hào)為 THC112706， 所選制冷片對(duì)應(yīng)的型號(hào)主要參數(shù)有工作電流為 6A， 工作電壓為 12V， 溫度范圍為 正溫 80℃到負(fù)溫度 55℃。 太陽(yáng)能光伏電池 太陽(yáng)能電池通常由半導(dǎo)體硅材料制成。光伏陣列就是由許多太陽(yáng)電池組件經(jīng)過(guò)相應(yīng)的串、并聯(lián)后構(gòu)成。 在實(shí)際的太陽(yáng)能電池中，一般串聯(lián)電阻都比較小，大都在 ～ 3歐之間。 圖 太陽(yáng)能電池等效電 路 在針對(duì)低溫儲(chǔ)藏中的糧倉(cāng)時(shí)，選擇太陽(yáng)能電池主要考慮到制冷量和半導(dǎo)體制冷片的實(shí)際效率。因此用它來(lái)組成一個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)，具有線路簡(jiǎn)單，在一根通ghR 10 信線，可以 連接 很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。第一種方案 是用一個(gè)升壓電路然后連接蓄電池，對(duì)蓄電池充電，然后將蓄電池端電壓加到半導(dǎo)體上，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體進(jìn)行工作，但由于功率在前面損耗過(guò)多，以至于半導(dǎo)體制冷片只是發(fā)熱，并不能達(dá)到預(yù)期的制冷效果。 如圖 所示 為系統(tǒng)的整體硬件電路圖。電路采用 IR 公司芯片 IR2103 作為核心驅(qū)動(dòng)芯片，輸人與單片機(jī)的接口相連，通過(guò)開關(guān)原件的通斷來(lái)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)電流。 V c c VbH i n HoL i n VsG n d LoU6I R 2 1 0 3C20 . 1 μ FD1I N 4 0 0 7R21 0 k+ 1 2 VR31 0 0Q1I R F 5 4 0P 1 . 112J2T E C 1 1 2 7 0 6+ 1 2 VR41P 1 . 2C60 . 1 μ F 圖 驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)接口圖 表 制冷片與對(duì)應(yīng)單片機(jī)接口 制冷片編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 對(duì)應(yīng)的單片機(jī)接口 溫度檢測(cè) 本設(shè)計(jì) 中 溫度傳感器使用的是 DS18B20。 DS18B20 在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離和分辨率等方面都很不錯(cuò) ， 給開發(fā)帶來(lái)了方便和令人滿意的效果。從太陽(yáng)能電池出來(lái)的系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)如圖 所示。此電路中用到的器件有八位鎖存器 74HC573 和兩個(gè)數(shù)碼管 ， 單片機(jī)用到的接口有 到 和 和 口。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這樣一來(lái)，就沒(méi)有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路。 圖 數(shù)碼管與單片機(jī)接口圖 復(fù)位電路 復(fù)位使單片機(jī)處于起始狀態(tài)，并從該 起始狀態(tài)開始運(yùn)行。外部復(fù)位有上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。 R110KR S T+ 5V+C922μ FR S T 圖 按鍵復(fù)位電路 18 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 溫度控制 PID 算法 系統(tǒng)中采用溫度傳感器 DS18B20 來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí) ，單片機(jī)經(jīng)比較后， 采用 PID 算法進(jìn)行溫度控制。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué) 模型 ， 經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。 顯然 ， 上述離散化過(guò)程中 ， 采樣時(shí)間 T 必須足夠短 ， 才能保證有足夠的精度 。 根據(jù)遞推原理可得 ： () 聯(lián)立上兩式可得控制算法 : () 一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。 溫度子程序是針對(duì)檢測(cè)來(lái)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，送入到單片機(jī)進(jìn)行控制的。處理完畢后，再回到原來(lái)被中斷的地址，繼續(xù)原來(lái)的工作，這樣的過(guò)程稱為中斷。這樣一來(lái)，就沒(méi)有必要每一位數(shù)碼管配一個(gè)鎖存器，從而大大地簡(jiǎn)化了硬件電路。 如圖 所示為溫度顯示子程序流程圖。 根據(jù)本文，主程序開始到調(diào)用溫度子程序，還有初始化及中斷程序，到各個(gè)具體的子程序。 本文設(shè)計(jì)了基于太陽(yáng)能的低溫制冷系統(tǒng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)低溫儲(chǔ)量的目的，主要工作內(nèi)容小結(jié)如下： (1)介紹了太陽(yáng)能的應(yīng)用及發(fā)展方向，以及太陽(yáng)能制冷的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用； (2)確定太陽(yáng)能電池板的參數(shù)及溫度傳感器和 制冷片得型號(hào)； (3)設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制冷片得驅(qū)動(dòng)及開關(guān)電路； (4)設(shè)計(jì)了兩位的數(shù)碼管顯示電路和溫度采集電路； (5)軟件中采用 PID 算法進(jìn)行溫度控制。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性檢測(cè)， 在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我學(xué)會(huì)有針對(duì)性的查一些需要的中英文資料，并對(duì)傳感器理論、單片機(jī)理論、數(shù)字電子技術(shù)等方面的知識(shí)進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在鞏固了專業(yè)知識(shí)同時(shí)也學(xué)會(huì)了很多新的東西，了解了很多前沿學(xué)科的知識(shí)。 由于本人的水平有限 ， 錯(cuò)誤和疏漏在所難免 ， 望老師和同學(xué)多多提出寶貴意見。 對(duì)我孜孜不倦的教誨，使我受益匪淺。文中雖然取得了一定的進(jìn)展，但是還存在以下不足： (1)太陽(yáng)能電池板本身電壓不穩(wěn)定，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也受到影響； (2)單片機(jī)顯示僅使用了兩片 LED 數(shù)碼管，電路比較簡(jiǎn)單，鑒于實(shí)際工程需要，可增加多片數(shù)碼管或改為液晶顯示屏； (3)程序還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間； (4)如果對(duì) STC12C5A單片機(jī)有更深入的理解還可以用單片機(jī)的一些功能替代某些電路，達(dá)到簡(jiǎn)化電路的目的。 22 開 始初 始 化 程 序5 秒 到 否進(jìn) 入 主 程 序確 認(rèn) 鍵 是 否 按下啟 動(dòng) P I D 算 法YYNNI N T 0 中 斷 ？顯 示 溫 度鎖 存 數(shù) 據(jù)溫 度 過(guò) 高中 斷 處 理中 斷 返 回制 冷 程 序YYNN 圖 主程序流程圖 23 5 程序代碼 ORG 0000H TEMPER_L EQU 29H TEMPER_H EQU 28H FLAG1 EQU 38H //是否檢測(cè)到 DS18B20 標(biāo)志位 A_BIT EQU 20H //數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置 B_BIT EQU 21H //數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置 XS EQU 30H MOV A,00H MOV P2,A MAIN:LCALL GET_TEMPER //調(diào)用讀溫度子程序 MOV A,29H MOV B,A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A CLR C RLC A SWAP A MOV 31H,A MOV A,B MOV C,40H //將 28H 中的最低位移入 C RRC A MOV C,41H RRC A MOV C,42H 24 RRC A MOV C,43H RRC A MOV 29H,A LCALL DISPLAY //調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序 AJMP MAIN //這是 DS18B20 復(fù)位初始化子程序 INIT_1820:SETB NOP CLR //主機(jī)發(fā)出延時(shí) 537 微秒的復(fù)位低脈沖 MOV R1,3 TSR1:MOV R0,107 DJNZ R0,$ DJNZ R1,TSR1 SETB //然后拉高數(shù)據(jù)線 NOP NOP NOP MOV R0,25H TSR2:JNB ,TSR3 //等待 DS18B20 回應(yīng) DJNZ R0,TSR2 LJMP TSR4 // 延時(shí)