【正文】 溫度采集調(diào)試實(shí)驗(yàn)：設(shè)計并且編寫一個帶光標(biāo)指示功能的溫度設(shè)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(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻、制冷片、散熱器。軟件調(diào)試是在IAR環(huán)境下進(jìn)行的，主要進(jìn)行了LCD顯示實(shí)驗(yàn)、時間顯示實(shí)驗(yàn)、按鍵調(diào)試實(shí)驗(yàn)、DS18B20調(diào)試實(shí)驗(yàn)、DAC8571調(diào)試實(shí)驗(yàn)。主控器在檢測到總線空閑（數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)線SDA上電平被拉低)，它標(biāo)志著一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_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(shè)定5）延時100us以上6）再次進(jìn)行功能設(shè)定7）延時37us；8）顯示開關(guān)控制9）延時100us以上10）清顯示11）延時10ms以上12）進(jìn)入點(diǎn)設(shè)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(chǎn)品，從消費(fèi)電子、工業(yè)控制、汽車應(yīng)用、醫(yī)療、航空航天到手機(jī)應(yīng)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(jìn)行實(shí)時檢測, H橋的電感濾波輸出端(VA)應(yīng)與ADN8830的P19腳相連, H橋的另一個輸出點(diǎn)(VB)應(yīng)與ADN8830的第9腳相連。最簡單的PID補(bǔ)償電路僅有比例部分，比例反映偏差信號。開關(guān)頻率越大, 紋波濾波器的設(shè)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(shè)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(nèi)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(diào)整4RS(CS）H/LRS=“H”,表示DB7——DB0為顯示數(shù)據(jù)RS=“L”,表示DB7——DB0為顯示指令數(shù)據(jù)5R/W(SID)H/LR/W=“H”,E=“H”,數(shù)據(jù)被讀到DB7——DB0R/W=“L”,E=“H→L”, DB7——DB0的數(shù)據(jù)被寫到IR或DR6EN(SCLK)H/L使能信號7DB0H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線8DB1H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線9DB2H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線10DB3H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線11DB4H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線12DB5H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線13DB6H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線14DB7H/L三態(tài)數(shù)據(jù)線15CS1H/LH：8位或4位并口方式，L：串口方式16CS2空腳17RESETH/L復(fù)位端，低電平有效18VEELCD驅(qū)動電壓輸出端19BL+VDD背光源正端（+5V）20BLVSS背光源負(fù)端LCD12864與MSP430F149單片機(jī)的接口設(shè)計：控制腳RS、RW、EN、分別與P6P6P65連接，并行數(shù)據(jù)口與P2口相連接。 5V/ADN88DAC8571及TEC驅(qū)動是5V供電，兩款I(lǐng)C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(dāng)控制環(huán)路達(dá)到平衡時，TEC的電流方向和幅值就調(diào)整好了, 目標(biāo)物體溫度也等于設(shè)定的溫度。種包含線性和開關(guān)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，同時還可以提高效率。此誤差信號經(jīng)過補(bǔ)償放大器進(jìn)行積分放大后傳到脈寬調(diào)制線性放大器進(jìn)一步放大，然后輸出兩組信號推動溫度控制的執(zhí)行驅(qū)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(diào)整系統(tǒng)回路和驅(qū)動TEC工作。由單片機(jī)采用模糊PID算法，通過Pvar、Ivar、Dvar（比例、積分、微分）三方面的結(jié)合調(diào)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(lǐng)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?yàn)檫@種制冷技術(shù)的特殊優(yōu)越條件和不可替代性。同一般機(jī)械制冷相比，不需要馬達(dá)、泵、壓縮機(jī)等機(jī)械運(yùn)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(zhì)、制冷劑及其傳輸管路。在原理上，半導(dǎo)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(yīng)的熱力學(xué)原理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型的制冷方式。它在國防、科研、工農(nóng)業(yè)、氣象、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)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(jìn)行說明。ADN8830是一個TEC控制器，用于設(shè)定和穩(wěn)定TEC的溫度。 ADN8830控制電路的結(jié)構(gòu)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(bǔ)償放大器 (3) 參考電源發(fā)生器 (4) 振蕩器 (5) PWM(脈寬調(diào)制)控制器 (6) MOSFET (場效應(yīng)管)驅(qū)動器。在激光器中單片機(jī)可能還需要實(shí)現(xiàn)對LD的功率頻率的調(diào)制控制，所以溫控系統(tǒng)最好能硬件獨(dú)立完成調(diào)節(jié)控制。這個電壓通過高增益的放大器放大, 同時也對因?yàn)槟繕?biāo)物體的冷熱端引起的相位延遲進(jìn)行補(bǔ)償, 然后再驅(qū)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(shè)計整個系統(tǒng)的電源部分是使用一個5V/5A的開關(guān)電源，接入系統(tǒng)后進(jìn)一步進(jìn)行濾波與電平轉(zhuǎn)換等處理。可以顯示84行1616點(diǎn)陣的漢字. 。因?yàn)槊恳粋€DSl8B20在出廠時已經(jīng)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(nèi)部組成結(jié)構(gòu)框架ADI公司的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)動開關(guān)輸出的TEC控制器結(jié)構(gòu)采用完全對稱的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。20℃—40℃。設(shè)定溫度值與NTC阻值、DAC輸出電壓值、。 系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)電路圖 上的最大電壓VTECMAX的設(shè)定通過設(shè)置P15引腳的VLIM 電壓可以設(shè)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(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具和服務(wù)的供應(yīng)商。uchar colum_8[]=設(shè)定溫度+℃。 //關(guān)閉電平轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)通信口接單片機(jī)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(biāo)志} DAC8571子程序的設(shè)計實(shí)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(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證本設(shè)計的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主要分硬件調(diào)試與軟件調(diào)試兩部分。在線進(jìn)行調(diào)試，觀察記錄實(shí)際溫度值與設(shè)定溫度值偏差。 按鍵調(diào)試實(shí)驗(yàn)：查閱DS18B20的數(shù)據(jù)手冊，了解其串行通信協(xié)議的讀寫時序，了解其數(shù)據(jù)與溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)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(biāo)指示在設(shè)置溫度某一位數(shù)字上時，按下功能鍵能使該數(shù)字增一，光標(biāo)指示在發(fā)送選項(xiàng)時按下功能鍵能顯示“sending……”。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：室溫條件下系統(tǒng)能達(dá)到的最低溫度值為5℃。%。主控器收到應(yīng)答信號后開始傳送第二個數(shù)據(jù)字節(jié)。之后在t1時刻將總線拉高，產(chǎn)生讀時間隙，讀時間隙在t1時刻后t2時刻前有效。 //設(shè)置定時器A的中斷時間為1S 初值設(shè)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(jù)式()計算, 若ΔIL , , fCLK應(yīng)大于425kHz。當(dāng)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(diǎn)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(jìn)行相應(yīng)的控制，但是積分作用總是滯后于偏差，導(dǎo)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(jié)電容被反復(fù)地充電和放電，其消耗的能量可簡單用下式表達(dá)。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(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，通過調(diào)整PID參數(shù)可以改變系統(tǒng)響應(yīng)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(biāo)的上下移動；K2控制光標(biāo)的左右移動；K3為功能鍵。 電源濾波處理電路 單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計單片機(jī)及其外圍電路包括單片機(jī)的最小系統(tǒng)、液晶顯示LCD1286獨(dú)立按鍵、。℃。 系統(tǒng)方案設(shè)計，最終確定選擇方案二實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計。傳感器再實(shí)時地將感應(yīng)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(shè)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(shè)定的目標(biāo)溫度。當(dāng)目標(biāo)溫度升高/降低至設(shè)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(shè)計，主要進(jìn)行了方案的論證與對比，同時對整體方案的設(shè)計進(jìn)行了簡單的介紹。但由于當(dāng)時只能使用熱電性能差的金屬和合金材料，能量轉(zhuǎn)換的效率很低，例如，當(dāng)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(dǎo)體材料自身進(jìn)行逆向熱傳遞。PID目 錄第一章 緒 論 5 5 5 半導(dǎo)體制冷技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展 7 8第二章 系統(tǒng)方案設(shè)計 9 系統(tǒng)設(shè)計要求 9 9 9 設(shè)計方案二 11 方案對比與選擇 12 系統(tǒng)方案設(shè)計 13第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 16 引言 16 系統(tǒng)電源設(shè)計 16 單片機(jī)及其外圍電路設(shè)計 17 17 18 20 20 21 22 23 26 27 29 29第四章 軟件設(shè)計 32 32 32 主程序的設(shè)計 33 LCD12864顯示子程序的設(shè)計 40 42 44 DS18B20子程序的設(shè)計 45 DAC8571子程序的設(shè)計 48第五章 實(shí)驗(yàn)與驗(yàn)證 51 51 52 52 52 52，及TEC兩端的電壓。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方案具有效率高、功耗低、體積小等優(yōu)點(diǎn)?；赥EC的精密溫控器實(shí)現(xiàn)了對機(jī)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(dǎo)體材料N、P的元件對數(shù)來決定，以下三點(diǎn)是熱電制冷的溫差電效應(yīng)。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所投入了大量的人力和物力，獲得了半導(dǎo)體制冷片，因而才有了現(xiàn)在的半導(dǎo)體制冷片的生產(chǎn)及其兩次產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用。此方案核心是采用單片機(jī)數(shù)字PID方法達(dá)到調(diào)控溫度目的。現(xiàn)場溫度與目標(biāo)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(shí)測值與設(shè)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(biāo)值與實(shí)測值相等，達(dá)到自動控制的目的?？刂泼姘逯饕?fù)責(zé)按鍵設(shè)定目標(biāo)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