【正文】 //光標(biāo)處理變量 WDTCTL = WD。 uchar colum_4[]=090311 班 。 uchar colum_2[]=長春工業(yè)大學(xué) 。 uchar colum_17[]= send succeed 。 uchar colum_15[]=send 確定 。 34 uchar colum_13[]=send 確定 ^ 。 uchar colum_9[]=send 確定 。 uchar colum_7[]=即時溫度 : ℃ 。//光標(biāo)坐標(biāo)變量 uint position_y。//設(shè)定溫度的正負(fù)， 0正 1負(fù) uchar redraw。 uchar DAC_1,DAC_2。 extern uchar second,minute,hour,hour0。 圖 軟件調(diào)試環(huán)境 IAR Embedded Workbench 33 主程序的設(shè)計 ：見圖 ：主程序，包括初始化，各個系統(tǒng)功能模塊的循環(huán)流程控制，光標(biāo)控制 ： /******************************************* 函數(shù)名稱： void main（） 功 能：主函數(shù) 參 數(shù)：無 返回值 ：無 ********************************************/ include include include include include include include include include extern uchar key_value。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) 。公司成立于1983 年，提供的產(chǎn)品和服務(wù)涉及到嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和測試的每一個階段，包括：帶有 C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)、實時操作系統(tǒng)和中間件、開發(fā)套件、硬件仿真器以及狀態(tài)機(jī)建模工具。調(diào)試環(huán)境如圖 所示。完整程序清單見附錄。 設(shè)計中 H橋功率驅(qū)動電路如圖 。但是 C4越小 , 輸出紋波電壓越大。阻尼因素可以簡單由式（ ）確定 。根據(jù)式 ()計算 , 若 Δ IL 允許為 , 電感為 , fCLK應(yīng)大于 425kHz。除了這些電參數(shù)決定了電感的選擇之外 , 控制器的體積大小也決定選擇什么樣的電感。 , 則 Δ IL為 , 也即通過電感的電流最大為 。通過電感上的電流如圖 : ITEC為通過 TEC上的電流 , VIL為通過電感上的紋波電流。 電路工作與 PWM控制模式中 , 輸出驅(qū)動為開關(guān)脈動電流 , 必需采用電感和電容對施加在 TEC兩端的開關(guān)脈沖電流進(jìn)行濾波 , 保證 TEC安全可靠工作。 ADN8830可以驅(qū)動用來給 TEC提供電流的外部MOS管， MOS管選用 由 ADI公司配套提供的 FDW2520C芯片。 H橋的結(jié)構(gòu)如圖 所示。同時 , 采用 H橋可以在不增加負(fù)電源的情況下 , 靈活地調(diào)整加在 TEC上的電流極性 , 使 TEC工作于制冷狀態(tài)還是制熱狀態(tài)。 功率驅(qū)動 H 橋模塊 的設(shè)計 電路中采用 MOSFET功率管 H橋輸出驅(qū)動替代常用的線性調(diào)整功率管驅(qū)動 , 這是降低功耗的關(guān)鍵部分。若環(huán)境溫度太高或太低超出了設(shè)定 ℃ 范圍 TEC控制器溫度鎖定指示為 0。為了保證 ADN 8830對施加在 TEC 上的電壓進(jìn)行實時檢測 , 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 (VB)應(yīng)與 ADN8830的第 9腳相連。 (1 . 5 )T E C M A X L MVV? ? ? ? （ ） 設(shè)計要求 TEC上所加電壓最大為 5V, 根據(jù)式 , 則 VLIM值應(yīng)為 0V。 圖 系統(tǒng) PID調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)電路圖 29 其他外圍電路設(shè)計 TEC 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。 圖 PID調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)整定 本設(shè)計的溫度控制電路利用圖 PID網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實驗調(diào)試后 , 取 C9 =22uF , C10 =330pF , C11=1uF, R7=1M , R5=1M, R6=100K時 , 系統(tǒng)從環(huán)境溫度改變到目標(biāo)溫度的建立時間在 10s以內(nèi) , 精度可達(dá) ℃ , 并且能保持長期穩(wěn)定。針對圖 的 PID網(wǎng)絡(luò)通?？梢酝ㄟ^以下調(diào)試步驟來優(yōu)化參數(shù) : (1)將電容 C9短路、 C11開路 , 僅只留下電阻 R6和 R5構(gòu)成一簡單的補償比例網(wǎng)絡(luò) ； (2)增加電阻 R6和 R5的比例 , 從而增加增益直至 TEC兩端 的電壓開始出現(xiàn)振蕩 , 然后將 R6和 R5的比例縮小至原來的 1/2； (3)將電容 C9串接到補償網(wǎng)絡(luò) , 并減小該電容的值直至 TEC兩端的電壓開始出現(xiàn)振蕩 , 然后將電容 C9的值增加 1倍 ； (4)短路電阻 R7并加入電容 C11使 TEC兩端的電壓開始出現(xiàn)振蕩 , 這時可以減小電容 C11或者重新接入電阻 R7使 TEC兩端的電壓穩(wěn)定 ； 28 (5)改變 TEMPSET的電壓值來調(diào)節(jié) TEC 兩端的電壓穩(wěn)定時間 , TEMPSET的變化約在100mV, 然后減小電容 C11,C9和電阻 R7從而減小穩(wěn)定時間 , 但是會造成輸出電壓過充 ； (6)添加與 R6和 C9并聯(lián)的反饋電容 C10， 反饋電容 C10 在不增加穩(wěn)定時間的前提下能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為了確保溫度控制的穩(wěn)定性 , 補償網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換周期必須小于 TEC和溫度傳感器的熱時間常數(shù)。 ADN8830 TEC控制器采用外部補償網(wǎng)絡(luò) , 僅需要幾個電阻和電容 , 如圖 所示。 微分控制對誤差進(jìn)行微分 ， 對誤差的變化趨勢反應(yīng)敏感 ， 能夠加快系統(tǒng)響應(yīng) ， 減小調(diào)節(jié)時間 ， 增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ， 其缺點是對干擾敏感 。 比例系數(shù) Kp決定控制作用的強弱 ，Kp適當(dāng)增大時 ， 系統(tǒng)動作靈敏 ， 速度加快 ， 但 Kp過大會導(dǎo)致動態(tài)性能變壞 ， 甚至使閉環(huán)系統(tǒng)變得不穩(wěn)定 。 最簡單的 PID補償電路僅有比例部分 ， 比例反映偏差信號 。 表 頻率與電阻的關(guān)系表 開關(guān)頻率 fCLK 電阻 RfCLK 100KHz 250KHz 600KΩ 27 500KHz 300KΩ 750KHz 200KΩ 1MHz 150KΩ 補償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 PID補償電路是溫度控制環(huán)路中的關(guān)鍵環(huán)節(jié) ， 是實現(xiàn)高精度控制的重要保障 。 所以RfCLK取 150kΩ 。 %。 9f = 1 5 0 /C LK C LKRf??? () 其中 fCLK單位為 Hz,在設(shè)計中考慮到 TEC的特性與 H橋中的濾波網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，取 fCLK = 1MHz。 ADN8830具有內(nèi)置振蕩器 , 使得 PWM開關(guān)工作頻率設(shè)置比較方便 , 只要在 P26腳與地之間串聯(lián)一電阻 RfCLK即可。 22D D CL K1 Vf2G CL ISSPC ??? () 由式 ()可知 , PWM 開關(guān)工作頻率越高 , 則 MOS管上消耗的無用功越多。如圖 , N2A和 N2B兩管工作于開關(guān)狀態(tài) , N3A和 N3B工作于固定的導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)。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。 表 設(shè)定溫度值與 DAC 電壓值對應(yīng)關(guān)系表 公式：D=(R/(R+))*65536 Vref= 溫度（℃） NTC阻值（Ω） D 16 位轉(zhuǎn)換 DAC 電壓值（ V） 25 10 37067 90CB 36714 8F6A 26 36361 8E09 36008 8CA8 27 35655 8B47 35302 89E6 28 34950 8886 34598 8726 29 34247 85C7 33897 8469 30 33547 830B 33198 81AE 31 32849 8051 32502 7EF6 32 32156 7D9C 31811 7C43 33 31467 7AEB 31124 7994 34 30782 783E 30442 76EA 35 30103 7597 29766 7446 36 29431 72F7 29097 71A9 26 37 28764 705C 28434 6F12 38 28105 6DC9 27778 6C82 39 27452 683C 27129 69F9 40 26808 68B8 選頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 選頻網(wǎng)絡(luò)就是設(shè)置 PWM開關(guān)的工作頻率。因為采用的 DAC 是 16 位 DAC 所以得發(fā)送給 DAC 的數(shù)據(jù) D的計算公式： D=(R/(R+))*65536。 25 所以，每個設(shè)定的溫度值對應(yīng)一個 DAC 的輸出電壓。當(dāng)達(dá)到目標(biāo)溫度時，輸出高電平，發(fā)光二極管 D1 發(fā)光。 圖 溫度設(shè)定電路 當(dāng)溫度采集電路中得到的電壓信號，即接到 ADN8830溫度電壓信號輸入腳 TEMPIN的電壓信號與溫度設(shè)定腳 TEMPSET的輸入電壓 值相等時，誤差放大器的輸出為零，此時目標(biāo)溫度就已經(jīng)達(dá)到了設(shè)定的溫度。電壓輸出腳 VOUT 與 ADN8830 的溫度設(shè)定腳 TEMPSET腳相連接，用以設(shè)定目標(biāo)溫度。 A0 地址腳接地。 DAC8571 采用 I2C 通信，設(shè)計中采用 IO 口模擬 I2C 通信， SDA 串 行數(shù)據(jù)輸入 /輸出腳、 SCL 串行時鐘輸入腳分別與單片機(jī)的 P3 P35 相連。具體電路結(jié)構(gòu)如圖 所示（ P2為熱敏電阻 NTC 的插座）。 表 熱敏電阻溫度與阻值對應(yīng)關(guān)系表 T(℃ ) R(KΩ ) T(℃ ) R(KΩ ) T(℃ ) R(KΩ ) ADN8830 集成了一個精密的參考電壓發(fā)生器，在 VREF 腳會輸出一個穩(wěn)定的 參考電壓。 設(shè)計電路采用 10KΩ負(fù)溫度系數(shù) （ NTC） 熱敏電阻作為溫度傳感器 ，其阻值隨著溫度的升高而減小 。下面介紹接入這兩個引腳的溫度采集電路與溫度設(shè)定電路。 ℃； 23 ，采用 MOSFET開關(guān)管，導(dǎo)通時電阻很小，大大降低系統(tǒng)功耗； ，它采用 5mm 5mm的 32腳 LFCSP封裝，所有的控制器件都集成到一片芯片中。 ADN8830單芯片 TEC控制器的主要優(yōu)點： 。網(wǎng)絡(luò)器件參數(shù)可以根據(jù) 實際應(yīng)用場合 計算出來。它是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過負(fù)溫度系數(shù)（ NTC）熱敏電阻檢測需要控溫器件的溫度并將其轉(zhuǎn)換為電壓值，與來自于 DAC的模擬輸入溫度設(shè)置電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生一個誤差信號經(jīng)由 PWM控制器驅(qū)動 TEC來穩(wěn)定需要控溫器件的溫度。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。這種包含線性和開關(guān)級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。 ADN8830 內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由以下幾部分組成： 、低溫漂的溫度信號測量誤差放大器 控制器 驅(qū)動器 ADN8830 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其外部電路的結(jié)構(gòu)如圖 所示。 DS18B20與單片機(jī)的接口電路設(shè)計如圖 。采取數(shù)據(jù)總線供電方式，可以節(jié)省一根導(dǎo)線，但完成溫度測量的時間較長。將存貯器中的二進(jìn)制數(shù)求補，再轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)并除以 2就得到被測溫度值 (550——125℃) 。 1號存貯器存放溫度值的符號，如果采用 12位溫度讀數(shù)，溫度為負(fù) (℃) ， 則 1號存貯器 高 5位全為 1， 否則全為 0。最后 8位是前面 56位的 CRC(循環(huán)冗余校驗 )碼。 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。這允許在許多不同的地方放置溫度 敏感器件。 DSl8B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。 DSl8B20數(shù)字溫度計提供 9與 12位 (二進(jìn)制 )溫度讀數(shù)，指示器件的溫度。其精度剛好能滿足設(shè)計要求，而且輸出的信號為數(shù)字信號。 圖 獨立按鍵的接口電路 測溫電路的設(shè)計 為了驗證系統(tǒng)的運行效果，需要對控溫部件表面溫度進(jìn)行精確的即時監(jiān)控。當(dāng)光標(biāo)位置停留在溫度設(shè)定的某一位數(shù)字下時，按下功能鍵能讓數(shù)字增 一，當(dāng)光標(biāo)位置停留在“發(fā)送 確定”欄時，按下功能鍵，系統(tǒng)將對 DAC8571 進(jìn)行通信，把設(shè)定溫度對應(yīng)的數(shù)值，轉(zhuǎn)換的電壓數(shù)據(jù)發(fā)送給 DAC， DAC 的輸出電壓跟著改變。采用了 3 個獨立式按鍵，