【正文】 1。 time_clear()。colum_15[0])。 case 3: { dN_1[0]++。 position_x=0。 }break。 case 2: { Write_Str(0x98,amp。 } }break。 按鍵掃描子程序流程：見附錄 DS18B20子程序的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與DS18B20通信，使用的是單線串行通信。連續(xù)寫2位間的間隙應(yīng)大于1us。 //等待 TBCTL amp。之后主控器發(fā)送一個(gè)地址字節(jié)包括7位地址碼和一個(gè)讀寫位。整個(gè)通信過程是：先是單片機(jī)發(fā)一個(gè)起始信號(hào)，接著發(fā)一個(gè)器件地址。讓TEC最大功率輸出條件下，用萬用表測(cè)量觀察電源輸出，及電路板幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)的壓降情況，當(dāng)ADN8830工作在開關(guān)模式時(shí)，示波器觀察電路板幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)的電壓紋波。，及TEC兩端的電壓。安裝好TEC及整個(gè)系統(tǒng)后，給一個(gè)很低的設(shè)定溫度值，向DAC發(fā)送一個(gè)很大的電壓數(shù)據(jù)（），觀察制冷片能達(dá)到的最低溫度值。 時(shí)間顯示調(diào)試實(shí)驗(yàn)：編寫?yīng)毩存I掃描程序，并且插入時(shí)間顯示程序中，達(dá)到能通過按鍵調(diào)整時(shí)間的目的。：在LCD12864上能通過光標(biāo)指示與3個(gè)獨(dú)立按鍵設(shè)置溫度并且有發(fā)送選項(xiàng)。：1）查閱DAC8571的數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解I2C通。：，在LCD的第二行顯示DS18B20測(cè)得的溫度值。：1）查閱MSP430F149單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解其定時(shí)計(jì)數(shù)器的使用；2）編寫程序；3）調(diào)試驗(yàn)證程序。D=(R/(R+))*65536 （） TEC的安裝及散熱條件測(cè)試TEC熱面散熱的好壞直接影響TEC的制冷效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電壓紋波小于177。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本方案能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，具體如下：℃； ℃；℃以內(nèi)時(shí)，控溫收斂時(shí)間在1min左右； 系統(tǒng)實(shí)物圖硬件主要進(jìn)行了以下幾方面的測(cè)試和調(diào)試：電源溫度性的調(diào)試、DAC輸出精度調(diào)試、H橋輸出紋波特性測(cè)試、TEC的安裝散熱條件測(cè)試、NTC溫度阻值特性與系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整。DAC8571幾種工作模式，本設(shè)計(jì)中只用普通模式。串行總線I2C由數(shù)據(jù)線SDA和時(shí)鐘線SCL構(gòu)成。 //增計(jì)數(shù)到CCR0 while(!(TBCTL amp。從t0時(shí)刻開始15us之內(nèi)應(yīng)將所需寫的位送到總線上，DSl820在t后1560us間對(duì)總線采樣。 redraw=1。RST=0。 }break。 position_x=0。 case 3: { dN_1[1]++。colum_15[0])。 position_x=2。amp。//DAC數(shù)據(jù)處理 if(Write_DAC(DAC_1,DAC_2)) Write_Str(0x98,amp。 } Write_Str(0x98,amp。 default:break。 Write_Data(0x3e)。 Write_Data(0x2b)。colum_15[0])。 skip=0。Dis_time()。/**********進(jìn)入操作界面****************/Write_Str(0x80,amp。Write_Str(0x90,amp。 //初始化液晶屏redraw=0。P6DIR = 0XFF。uchar colum_3[]=電氣與電子工程。uchar colum_12[]=send 確定^ 。//寫到DAC的電壓數(shù)據(jù)DAC_1高8位uchar Temp_1。它最著名的產(chǎn)品是C編譯器IAR Embedded Workbench, 支持眾多知名半導(dǎo)體公司的微處理器。但是C4越小, 輸出紋波電壓越大。, , 。TEC制冷器放置在H橋的中間，當(dāng)N2A開關(guān)管有效導(dǎo)通、N2B開關(guān)管有效關(guān)閉、N3B常通、N3A常閉時(shí), 電流從TEC的/+0端經(jīng)TEC流向/0端；當(dāng)N2A開關(guān)管有效關(guān)閉、N2B開關(guān)管有效導(dǎo)通、N3B常閉、N3A常通時(shí), 電流從TEC的/0端經(jīng)TEC流向/+0端。P15引腳端接地即可。不同的應(yīng)用設(shè)計(jì)者可以根據(jù)自己的熱負(fù)載特性來調(diào)整補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò), 從而達(dá)到最佳的溫度設(shè)定時(shí)間和穩(wěn)定性容限, 但補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換周期對(duì)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響較大。PID的數(shù)學(xué)模型為： ()，Kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)。電阻值根據(jù)選擇的PWM開關(guān)工作頻率和式()進(jìn)行計(jì)算而得。當(dāng)電路工作于開關(guān)模式時(shí)，可以提高電源的利用率。 溫度設(shè)定電路當(dāng)溫度采集電路中得到的電壓信號(hào)，即接到ADN8830溫度電壓信號(hào)輸入腳TEMPIN的電壓信號(hào)與溫度設(shè)定腳TEMPSET的輸入電壓值相等時(shí)，誤差放大器的輸出為零，此時(shí)目標(biāo)溫度就已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定的溫度。所以溫度采集電路直接接在該引腳上，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC），構(gòu)成一分壓結(jié)構(gòu)。采用高精度誤差放大器作為輸入級(jí)，它具有自校正、自穩(wěn)零、低飄移的特性，最大溫漂電壓低于250mV，在典型應(yīng)用中，使目標(biāo)溫度誤差低于177。當(dāng)器件工作在大信號(hào)方式時(shí)，線性輸出級(jí)會(huì)工作在開關(guān)模式，根據(jù)TEC是工作在加熱還是制冷方式，輸出會(huì)飽和在某個(gè)電源電壓軌上。每只DS18B20都可以設(shè)置成兩種供電方式，即數(shù)據(jù)總線供電方式和外部供電方式。DSl8B20的測(cè)量范圍從55到+125，℃，可在ls(典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。℃，℃，℃。通信可以選擇并口方式，也可以選擇串口方式，MSP430有豐富的IO口資源，所以這里選擇并口方式。MSP430F149有三個(gè)時(shí)鐘源，兩個(gè)時(shí)鐘源是外部提供，一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘源。所以需要電平轉(zhuǎn)換。ADN8830可以驅(qū)動(dòng)用來給TEC提供電流的外部MOS管。 當(dāng)目標(biāo)物體的溫度高于設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí), H橋會(huì)減少TEC的電流甚至反轉(zhuǎn)TEC的電流方向來降低目標(biāo)物體溫度。用戶可以通過控制面板上的鍵盤設(shè)置目標(biāo)溫度，再由單片機(jī)通過DAC8571向ADN8830的TEMPSET腳發(fā)送一個(gè)對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。ADN8830 芯片是一種具有高輸出效率的開關(guān)模式的單芯片TEC 控制器，但與PWM驅(qū)動(dòng)開關(guān)輸出的TEC 控制器結(jié)構(gòu)采用完全對(duì)稱的H橋不同的是，ADN8830 采用一半開關(guān)輸出，一半線性輸出的方式。由于采用低導(dǎo)通電阻的MOSFET功率管，輸出驅(qū)動(dòng)消耗在驅(qū)動(dòng)器上的無用功耗就大大減少。然后與設(shè)定的目標(biāo)溫度電壓值進(jìn)行比較產(chǎn)生誤差信號(hào)。在方案二中，系統(tǒng)可以分為以下三部分：；；。適當(dāng)?shù)碾娏魍ㄟ^TEC將驅(qū)動(dòng)TEC供熱或是制冷。所以，傳統(tǒng)的定點(diǎn)開關(guān)控制溫度會(huì)有正負(fù)誤差幾度的現(xiàn)象，但這不是溫度控制器本身的問題，而是整個(gè)熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性問題，使溫度控制器控溫產(chǎn)生一種慣性溫度誤差。因?yàn)闇囟茸兓⒉皇呛芸欤噪娐穼?duì)濾波器的要求并不高，采用了一階濾波即可滿足要求。第六章總結(jié)與展望，主要對(duì)全文工作進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)研究工作進(jìn)行了展望。半導(dǎo)體制冷器未來將向大功率與微小型方向發(fā)展，尤其在民用和其它市場(chǎng)開發(fā)項(xiàng)目中。為使該方面的技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，世界各國(guó)均投入了不少力量進(jìn)行材料、工藝以及制冷技術(shù)等方面的理論和應(yīng)用研究，GE和WH等四家大公司同時(shí)對(duì)美國(guó)海軍提出的核潛艇空調(diào)和制冷系統(tǒng)熱電化進(jìn)行了不同類型和系統(tǒng)的樣機(jī)研制，大大推進(jìn)了熱電制冷技術(shù)在這方面的發(fā)展。熱電制冷器是利用電能直接實(shí)現(xiàn)熱能傳遞的一種特殊半導(dǎo)體器件。風(fēng)扇以及散熱片的作用主要是為制冷片的熱端散熱。　半導(dǎo)體制冷片實(shí)物圖本文提供的設(shè)計(jì)方案能為很多類似小功率半導(dǎo)體激光器的需要精確溫度控制場(chǎng)合提供有效支持。在對(duì)波長(zhǎng)穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合，諸如干涉測(cè)量和光譜吸收氣體檢測(cè)待高精度測(cè)量應(yīng)用中，必須對(duì)LD溫度進(jìn)行精確控制。 PIDApplication of ADN8830 in Automatic Temperature Control of TECAbstractA Thermo Electric Cooler (TEC) control circuit of high performance and stability is presented, which is developed by a thermoelectric cooler controller, named ADN8830, produced by Analog Devices Inc. An outside Proportion Integral Differential (PID) pensation network constructed by simple capacitances and resistors, which can make the temperature of detector reach the optimum operating point in 30s and the precision of this control circuit is ℃. The MSP430 microcontroller implements a controller using a digital temperature sensor DS18B20 to read the current temperature, a digital to analog converter DAC8571 to output a control signal to ADN8830 which adjusts the current through the TEC. The experimental results show that this scheme of temperature control has the advantage of high effectiveness, low power and pact size.Keywords: ADN8830。畢業(yè)設(shè)計(jì):基于ADN8830的半導(dǎo)體溫度控制系統(tǒng)摘 要 本設(shè)計(jì)提出一種基于AD 公司的熱電制冷控制器ADN8830的高性能、高穩(wěn)定性的TEC 控制電路。 MSP430?！?。選用半導(dǎo)體制冷/制熱，對(duì)該小制冷/加熱量、小體積的系統(tǒng)無疑是很好的選擇。為了達(dá)到更低的溫度，可以采取散熱等方式降低熱端的溫度來實(shí)現(xiàn)。它是利用半導(dǎo)體材料組成PN結(jié)，通過給其兩端施加直流電進(jìn)行制冷。約飛的理論得到實(shí)踐應(yīng)用后，有眾多的學(xué)者進(jìn)行研究到六十年代半導(dǎo)體制冷材料的優(yōu)值系數(shù)，才達(dá)到相當(dāng)水平，得到大規(guī)模的應(yīng)用，也就是我們現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片件。如無線電元件恒溫器、微機(jī)制冷器、紅外探測(cè)器制冷器、便攜式冰箱、旅游汽車?yán)錈醿捎孟?、半?dǎo)體空調(diào)器、軍用和醫(yī)用制冷帽、自內(nèi)障摘除器、病理切片冷凍臺(tái)、潛艇空調(diào)器等。第五章實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證，主要介紹了整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程，包括硬件設(shè)計(jì)調(diào)試，軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試?！》桨敢坏南到y(tǒng)組成框架圖溫度采集用了熱敏電阻，這主要考慮了電壓信號(hào)不容易受干擾、容易與后續(xù)電路接口的優(yōu)勢(shì)；經(jīng)過鉑電阻特性分析，在要求的溫度范圍內(nèi)鉑電阻的線性較好，所以不必要增加非線性校正電路；采樣電壓再經(jīng)過高精度電壓放大電路和隔離電路之后輸出；另外，由于高精度的需要，電路對(duì)電源要求較高，所以采用穩(wěn)壓電源電路的輸出電壓，并且需要高精度運(yùn)放。通常開始重新制熱/制冷時(shí)，溫度繼續(xù)下降/上升幾度。每個(gè)加載在ADN8830輸入端的電壓對(duì)應(yīng)一個(gè)目標(biāo)溫度設(shè)定點(diǎn)。TEC的驅(qū)動(dòng)使用兩片F(xiàn)DW2520C管構(gòu)成的H橋電路。ADN8830利用負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻作為溫度傳感器，將被控環(huán)境的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，并將此溫度電壓信號(hào)輸入到溫度測(cè)量放大器進(jìn)行放大。3. 功率驅(qū)動(dòng)H橋模塊功率驅(qū)動(dòng)H橋模塊的電路中，采用MOSFET功率管H橋輸出驅(qū)動(dòng)替代常用的線性調(diào)整功率管驅(qū)動(dòng)，這是降低功耗的關(guān)鍵部分。方案二的優(yōu)點(diǎn)是溫度控制反饋調(diào)節(jié)部分采用ADI 公司的ADN8830TEC控制芯片，能精確實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)控制。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖控制面板部分的控制核心為MSP430F149單片機(jī)，外擴(kuò)顯示器12864LCD，獨(dú)立按鍵，溫度傳感器DS18B20，數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC8571。當(dāng)目標(biāo)物體的溫度低于設(shè)定點(diǎn)溫度時(shí), H橋朝TEC致熱的方向按一定的幅值驅(qū)動(dòng)電流。需要空溫器件的溫度由負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻來測(cè)量并反饋給ADN8830, 用于調(diào)整系統(tǒng)回路和驅(qū)動(dòng)TEC工作。，其它部分都是5V供電。片內(nèi)有精密硬件乘法器、兩個(gè)16位定時(shí)器、一個(gè)14路的12位的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)看門狗、6路P口、兩路USART通信端口、一個(gè)比較器、一個(gè)DCO內(nèi)部振蕩器。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡(jiǎn)潔得多，且該模塊的價(jià)格也略低于相同點(diǎn)陣的圖形液晶模塊。 獨(dú)立按鍵的接口電路為了驗(yàn)證系統(tǒng)的運(yùn)行效果，需要對(duì)控溫部件表面溫度進(jìn)行精確的即時(shí)監(jiān)控。這允許在許多不同的地方放置溫度敏感器件。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補(bǔ)，再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以2就得到被測(cè)溫度值(550——125℃)。這種包含線性和開關(guān)級(jí)輸出方式的專利技術(shù)可以減少一半的輸出電流紋波，也可以減少一些外圍器件，同時(shí)還可以提高效率。ADN8830單芯片TEC控制器的主要優(yōu)點(diǎn)：。 熱敏電阻溫度與阻值對(duì)應(yīng)關(guān)系表T(℃) R(KΩ)T(℃) R(KΩ)T(℃) R(KΩ)