【正文】 溫度采集調試實驗：設計并且編寫一個帶光標指示功能的溫度設置界面。從上往下依次是隔熱片、溫度傳感器DS18B固定金屬片（鋁）、10KΩ負溫度系數熱敏電阻、制冷片、散熱器。軟件調試是在IAR環(huán)境下進行的，主要進行了LCD顯示實驗、時間顯示實驗、按鍵調試實驗、DS18B20調試實驗、DAC8571調試實驗。主控器在檢測到總線空閑（數據線SDA和時鐘線SCL同時處于高電平狀態(tài)）時，首先發(fā)送一個啟動信號SCL保持高電平期間，數據線SDA上電平被拉低)，它標志著一次數據傳輸的開始。若低電平，寫入的位是0，；若高電平，寫入的位是1。RST=1）4）功能設定5）延時100us以上6）再次進行功能設定7）延時37us；8）顯示開關控制9）延時100us以上10）清顯示11）延時10ms以上12）進入點設置 Lcd12864初始化流程：時間按“時：分：秒”的格式在12864第一行中顯示。 }break。 position_y=2。(skip==0)) { switch (position_x) { case 1: { switch(key_value) { case 1: { Write_Str(0x98,amp。colum_9[0])。 Write_Data(0x2b)。 position_y=2。//顯示時間while(1) { Dis_Numb(Do1Convert())。colum_2[0])。P6OUT = 0XFF。uchar colum_13[]=send 確定 ^ 。許多全球著名的公司都在使用IAR SYSTEMS提供的開發(fā)工具，用以開發(fā)他們的前沿產品，從消費電子、工業(yè)控制、汽車應用、醫(yī)療、航空航天到手機應用系統(tǒng)。由式()式可知, 若選擇的電感量越大, 則通過電感上的紋波電流越小, 另外選擇電感的額定電流由ITEC和紋波電流決定。為了保證ADN 8830對施加在TEC 上的電壓進行實時檢測, H橋的電感濾波輸出端(VA)應與ADN8830的P19腳相連, H橋的另一個輸出點(VB)應與ADN8830的第9腳相連。最簡單的PID補償電路僅有比例部分，比例反映偏差信號。開關頻率越大, 紋波濾波器的設計就可以選擇體積越小的電感和電容, 便于控制器小型化設計。（P2為熱敏電阻NTC的插座）。在小信號工作方式下，線性模式輸出級會工作在線性模式，從而為TEC在加熱和制冷方式間提供平滑的過渡。每一個DSl8B20包括一個唯一的64位長的序號，該序號值存放在DSl8B20內部的ROM(只讀存貯器)中。 LCD12864并口通信接口說明管腳號管腳名稱電平管腳功能描述1GND0V電源地2VCC+5V電源正3VL對比度（亮度）調整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0為顯示數據RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數據5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數據被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數據被寫到IR或DR6EN(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數據線8DB1H/L三態(tài)數據線9DB2H/L三態(tài)數據線10DB3H/L三態(tài)數據線11DB4H/L三態(tài)數據線12DB5H/L三態(tài)數據線13DB6H/L三態(tài)數據線14DB7H/L三態(tài)數據線15CS1H/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16CS2空腳17RESETH/L復位端，低電平有效18VEELCD驅動電壓輸出端19BL+VDD背光源正端（+5V）20BLVSS背光源負端LCD12864與MSP430F149單片機的接口設計：控制腳RS、RW、EN、分別與P6P6P65連接，并行數據口與P2口相連接。 5V/ADN88DAC8571及TEC驅動是5V供電，兩款IC都是需要一個穩(wěn)定的電源才能正常工作，并且電源的穩(wěn)定性直接影響到控溫的精度。當控制環(huán)路達到平衡時，TEC的電流方向和幅值就調整好了, 目標物體溫度也等于設定的溫度。種包含線性和開關輸出方式的專利技術可以減少一半的輸出電流紋波，也可以減少一些外圍器件，同時還可以提高效率。此誤差信號經過補償放大器進行積分放大后傳到脈寬調制線性放大器進一步放大，然后輸出兩組信號推動溫度控制的執(zhí)行驅動器如功率管。器件的溫度由一個熱敏電阻來測量并反饋給ADN8830，用于調整系統(tǒng)回路和驅動TEC工作。由單片機采用模糊PID算法，通過Pvar、Ivar、Dvar（比例、積分、微分）三方面的結合調整形成一個模糊控制來解決慣性溫度誤差問題。在日益發(fā)展的高科技領域中熱電制冷正越來越顯示出它的重要地位，這不僅僅是由于氟利昂制冷劑因其對大氣的污染而將被禁用，更主要的是因為這種制冷技術的特殊優(yōu)越條件和不可替代性。同一般機械制冷相比，不需要馬達、泵、壓縮機等機械運動部件，因而不存在磨損和噪聲，也不需要像氨、氟利昂之類的制冷工質、制冷劑及其傳輸管路。在原理上，半導體制冷片是一個熱傳遞的工具。TEC。 溫度控制。在激光二極管的溫度控制中，我們期望的溫控系統(tǒng)恰恰要求體積小巧，工作安靜。是在1834年發(fā)現(xiàn)的帕耳帖效應的熱力學原理基礎上發(fā)展起來的一門新型的制冷方式。它在國防、科研、工農業(yè)、氣象、醫(yī)療衛(wèi)生等領域得到了廣泛應用，用于儀器儀表、電子元件、藥品、疫苗等的冷卻、加熱和恒溫。下面分別對每個部分進行說明。ADN8830是一個TEC控制器，用于設定和穩(wěn)定TEC的溫度。 ADN8830控制電路的結構框架主要由以下幾個部分組成：(1) 高精度、低溫漂的溫度信號測量誤差放大器 (2) 補償放大器 (3) 參考電源發(fā)生器 (4) 振蕩器 (5) PWM(脈寬調制)控制器 (6) MOSFET (場效應管)驅動器。在激光器中單片機可能還需要實現(xiàn)對LD的功率頻率的調制控制，所以溫控系統(tǒng)最好能硬件獨立完成調節(jié)控制。這個電壓通過高增益的放大器放大, 同時也對因為目標物體的冷熱端引起的相位延遲進行補償, 然后再驅動H橋輸出, H橋同時控制TEC電流的方向和大小。 系統(tǒng)電源設計整個系統(tǒng)的電源部分是使用一個5V/5A的開關電源，接入系統(tǒng)后進一步進行濾波與電平轉換等處理?？梢燥@示84行1616點陣的漢字. 。因為每一個DSl8B20在出廠時已經給定了唯一的序號，因此任意多個DSl8B20可以存放在同一條單線總線上。 ADN8830外圍電路及其內部組成結構框架ADI公司的ADN8830芯片是一種具有高輸出效率的開關模式的單芯片TEC控制器，但與PWM驅動開關輸出的TEC控制器結構采用完全對稱的H橋不同的是，ADN8830采用一半開關輸出，一半線性輸出的方式。20℃—40℃。設定溫度值與NTC阻值、DAC輸出電壓值、。 系統(tǒng)PID調節(jié)網絡電路圖 上的最大電壓VTECMAX的設定通過設置P15引腳的VLIM 電壓可以設置加在TEC兩端電壓的最大值。: ITEC為通過TEC上的電流, VIL為通過電感上的紋波電流。IAR Systems是全球領先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務的供應商。uchar colum_8[]=設定溫度+℃。 //關閉電平轉換 /***************初始化********************/P2DIR = 0XFF。Write_Str(0x80,amp。Write_Str(0x98,amp。 Write_Data(0x2b)。 }break。 Write_Data(0x3e)。 default:break。 } }break。colum_15[0])。并行數據通信口接單片機P2口，S、RW、,。DSl820在檢測到總線的上升沿之后，等待1560us，接著DS1820在t2時刻發(fā)出存在脈沖(低電平持續(xù)60240 us)。 //清除中斷標志} DAC8571子程序的設計實現(xiàn)與DAC通信，控制DAC的輸出電壓。 控制DAC輸出滿量程的1/4電壓值例子 DAC8571控制流程圖5. 源代碼見附錄第五章 實驗與驗證本設計的實驗驗證主要分硬件調試與軟件調試兩部分。在線進行調試，觀察記錄實際溫度值與設定溫度值偏差。 按鍵調試實驗：查閱DS18B20的數據手冊，了解其串行通信協(xié)議的讀寫時序，了解其數據與溫度的轉換關系，編寫溫度采集與顯示程序：在LCD12864中顯示DS18B20采集到的溫度值。光標指示在設置溫度某一位數字上時，按下功能鍵能使該數字增一，光標指示在發(fā)送選項時按下功能鍵能顯示“sending……”。實驗結果：室溫條件下系統(tǒng)能達到的最低溫度值為5℃。%。主控器收到應答信號后開始傳送第二個數據字節(jié)。之后在t1時刻將總線拉高，產生讀時間隙，讀時間隙在t1時刻后t2時刻前有效。 //設置定時器A的中斷時間為1S 初值設置為327681個時鐘周期 TACTL = TASSEL_1 + MC_1。 position_x=1。 case 2: { Write_Str(0x98,amp。 position_x=0。 }break。 Write_Data(0x3e)。 Write_Data(0x20)。 dis_temper_set()。Write_Str(0x98,amp。 //初始化鍵盤set_timerA()。uchar colum_16[]=sending... 。extern uchar key_flag。根據式()計算, 若ΔIL , , fCLK應大于425kHz。當管腳1(THERMFAULT)輸出高電平時, 表示電路工作異常, 發(fā)光二極管D2 被點亮。引入積分控制能后可記憶并積分偏差，很小的偏差也會積累并進行相應的控制，但是積分作用總是滯后于偏差，導致系統(tǒng)易于振蕩，被控變量波動很大。因此，工作時N2A和N2B的結電容被反復地充電和放電，其消耗的能量可簡單用下式表達。DAC電源采用5V供電，用一個10uF與一個104電容做簡單濾波。系統(tǒng)的反饋環(huán)路通過高穩(wěn)定性，低噪聲的PID（比例積分微分）補償網絡構成，通過調整PID參數可以改變系統(tǒng)響應特性。DSl8B20中還有用于貯存測得的溫度值的兩個8位存貯器RAM，編號為0號和1號。他們功能分別為：K1控制光標的上下移動；K2控制光標的左右移動；K3為功能鍵。 電源濾波處理電路 單片機及其外圍電路設計單片機及其外圍電路包括單片機的最小系統(tǒng)、液晶顯示LCD1286獨立按鍵、?！?。 系統(tǒng)方案設計，最終確定選擇方案二實現(xiàn)系統(tǒng)設計。傳感器再實時地將感應到的環(huán)境溫度信號傳遞給溫度信號放大器，如此形成一個閉環(huán)控回路。溫度的設定采用一個DAC提供，用戶可以通過操作面板按鍵輸入想要設定的目標溫度。當目標溫度升高/降低至設定溫度時，溫度控制器會發(fā)出信號停止制熱/制冷。第二章整體方案設計，主要進行了方案的論證與對比，同時對整體方案的設計進行了簡單的介紹。但由于當時只能使用熱電性能差的金屬和合金材料，能量轉換的效率很低，例如，當時曾用金屬材料中熱電性能最好的銻鉍(SbBi)熱電偶做成熟電發(fā)生器，其效率還不到l％。而且兩個極板之間的熱量也會通過空氣和半導體材料自身進行逆向熱傳遞。PID目 錄第一章 緒 論 5 5 5 半導體制冷技術的國內外發(fā)展 7 8第二章 系統(tǒng)方案設計 9 系統(tǒng)設計要求 9 9 9 設計方案二 11 方案對比與選擇 12 系統(tǒng)方案設計 13第三章 系統(tǒng)硬件設計 16 引言 16 系統(tǒng)電源設計 16 單片機及其外圍電路設計 17 17 18 20 20 21 22 23 26 27 29 29第四章 軟件設計 32 32 32 主程序的設計 33 LCD12864顯示子程序的設計 40 42 44 DS18B20子程序的設計 45 DAC8571子程序的設計 48第五章 實驗與驗證 51 51 52 52 52 52，及TEC兩端的電壓。實驗結果表明該方案具有效率高、功耗低、體積小等優(yōu)點?；赥EC的精密溫控器實現(xiàn)了對機殼的快速、高精度的溫度控制。吸熱和放熱的大小是通過電流的大小以及半導體材料N、P的元件對數來決定，以下三點是熱電制冷的溫差電效應。中國科學院半導體研究所投入了大量的人力和物力，獲得了半導體制冷片，因而才有了現(xiàn)在的半導體制冷片的生產及其兩次產品的開發(fā)和應用。此方案核心是采用單片機數字PID方法達到調控溫度目的?，F(xiàn)場溫度與目標溫度的偏差大則占空比大，加熱電路的加熱功率大，使溫度的實測值與設定值的偏差迅速減少；反之，二者的偏差小則占空比減小，加熱電路加熱功率減少，直至目標值與實測值相等，達到自動控制的目的?？刂泼姘逯饕撠煱存I設定目標溫度通過DAC發(fā)送電壓信號給ADN8830，并且通過溫度傳感器監(jiān)控即時的溫