半導(dǎo)體制冷器的高精度溫度控制系統(tǒng)(已改無(wú)錯(cuò)字)
2022-09-02 03:42:38 本頁(yè)面
【正文】 RF95402N溝道MOSFETIRF5402NPN三極管C80502半導(dǎo)體制冷片TEC1127061溫度傳感器DS18B201散熱片1電源++12V表1 元件清單 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的思想就是采用模塊化設(shè)計(jì)，把一個(gè)大的任務(wù)分解成若干個(gè)小任務(wù)，分別編制實(shí)現(xiàn)這些小任務(wù)的子程序，然后將子程序按照總體要求組裝起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)大任務(wù)了。這種思路對(duì)于可重復(fù)使用的子程序顯得尤為優(yōu)越，因?yàn)椴粌H程序結(jié)構(gòu)清晰，而節(jié)約程序存儲(chǔ)空間。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，軟件設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)程序模塊化設(shè)計(jì)。半導(dǎo)體溫度控制儀的軟件系統(tǒng)包括下位機(jī)程序和上位機(jī)程序兩部分。下位機(jī)程序又包括主程序、溫度采集模塊、PWM控制模塊、串口通訊模塊、等幾個(gè)模塊。上位機(jī)程序主要是通過(guò)串口口實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)溫度的控制，并且可以接收下位機(jī)的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示溫度曲線。人機(jī)界面核心算法PWM模塊中斷被控對(duì)象溫度采集模塊圖9 軟件功能劃分 開(kāi)機(jī) PWM控制 用戶設(shè)置溫度 初始化 繪制溫度曲線 采集溫度 顯示初始溫度 保持恒溫達(dá)到設(shè)置溫度 圖10 主程序流程 溫度采集模塊是利用DS18B20和單片機(jī)進(jìn)行串行總線通信的方式實(shí)現(xiàn)的。DS18B20是數(shù)字傳感器，因此不需要A/D轉(zhuǎn)換，省去許多硬件電路。但是由于硬件的減少，DS18B20對(duì)軟件要求就提高不少。它有著嚴(yán)格的時(shí)序要求，否則傳感器將不工作。讀取溫度流程如下： 開(kāi)始數(shù)據(jù)端置位復(fù)位DS18B20否DS18B20是否存在是寫(xiě)跳過(guò)ROM匹配命令0xCCH寫(xiě)溫度轉(zhuǎn)換命令0x44H否延時(shí)750us ?是復(fù)位DS18B20寫(xiě)跳過(guò)ROM匹配命令0CCH寫(xiě)讀溫度字節(jié)命令0BEH讀溫度讀溫度值返回圖11 溫度采集流程 PWM控制模塊 本設(shè)計(jì)PWM輸出采用STC12C5A16S2自帶PWM產(chǎn)生模塊，設(shè)置為8位無(wú)中斷PWM輸出。PWM控制流程如下： 開(kāi)始 計(jì)算所需占空比 PCA時(shí)鐘設(shè)定 啟動(dòng)PCA時(shí)鐘 返回圖12 PWM控制流程本設(shè)計(jì)采用bangbang控制，這種控制方式在某些方面具有比常規(guī)PID控制較為優(yōu)越的性能，尤其是對(duì)于給定值的提降及大幅度的擾動(dòng)作用，效果更顯著。在動(dòng)態(tài)質(zhì)量上不僅體現(xiàn)為過(guò)渡時(shí)間短這一特點(diǎn)，而且在超調(diào)量等其他指標(biāo)上也具有一定的改善。本文設(shè)計(jì)將設(shè)定溫度劃分若干小區(qū)間，對(duì)于不同的設(shè)定溫度區(qū)間，MCU控制單元輸出不同占空比的PWM波。當(dāng)設(shè)定溫度確定在某溫度區(qū)間后，初始的PWM波占空比也隨之確定，當(dāng)溫差大于3176。C時(shí)，系統(tǒng)采用初始的占空比來(lái)控制半導(dǎo)體制冷片；當(dāng)溫差小于3176。176。
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