基于单片机的自动温控系统的设计.毕业论文开题报告

热电致冷器件特别适合于小热量和受空间限制的温控领域。改变加在器件上的直流电的极性即可变致冷为加热，而吸热或放热率则正比于所加直流电流的大小。Pe1tier 温控器的设定温度可以在一个较宽的范围内任意选择，可选择低于或高于环境温度。

在本系统中我们选用了天津蓝天高科电源有限公司生产的半导体致冷器件 TES1－12739,其最大温差电压 14.7V,最大温差电流3.9A最大致冷功率33.7W。

1.5 其它部分

系统采用Samsung（三星）公司生产的真空荧光数码显示屏 VFD用来实时显示当前温度，以观察控制效果。键盘和串行通信接口用来设定控制温度和调整PID参数。系统电路原理图如图3所示。

2 系统软件设计

系统开始工作时，首先由单片机控制软件发出温度读取指令，通过数字温度传感器 DS18B20 采样被控对象的当前温度值T1并送显示屏实时显示。然后，将该温度测量值与设定值T比较，其差值送 PID控制器。PID 控制器处理后输出一定数值的控制量，经DA 转换为模拟电压量，该电压信号再经大电流驱动电路，提高电流驱动能力后加载到半导体致冷器件上，对温控对象进行加热或制冷。加热或制冷取决于致冷器上所加电压的正负，若温控对象当前温度测量值与设定值差值为正，则输出负电压信号，致冷器上加载负电压温控对象温度降低；反之，致冷器上加载正向电压，温控对象温度升高。上述过程：温度采样－计算温差－PID调节－信号放大输出周而复始，最后将温控对象的温度控制在设定值附近上下波动，随着循环次数的增加，波动幅度会逐渐减小到某一很小的量，直至达到控制要求。为了加快控制，在进入PID控制前加入了一段温差判断程序。当温度差值大于设定阈值Δt时，系统进行全功率加热或制冷，直到温差小于Δt才进入PID控制环节。图4为系统工作主程序的软件流程图．

3 结论

本文设计的基于单片机数字PID控制的精密温度控制系统，在实际应用中取得了良好的控制效果，温度控制精度达到±0.1℃。经48小时连续运行考验，系统工作稳定，有效地降低了辐亮度标准探测器的温度系数，使辐亮度标准探测器在温度变化较大的环境中也能保持其高精度，为实现基于探测器的高精度辐射定标的广泛应用奠定了基础。

本文作者创新点：在原来基于PC的PID温控系统的基础上，设计了由单片机、数字式温传感器DS18B20和半导体致冷器组成的精密温度控制系统。该温控系统的应用为高精度光辐射测量仪器－辐亮度标准探测器的小型化、智能化提供了有利条件。

材料准备：

1、半导体制冷片（以下简称制冷片），电压12V（可在电子市场买到，视情况选用，最

常用的有制冷性饮水机使用的那种，功率不大，如果能买到功率稍大的更好，限于半导

体特性，不建议使用100W以上的制冷片）

2、计算机电源

3、CPU散热片及风扇（根据需要选用）

4、泡沫箱（农贸市场上用来装水果的，不要太大，太大了制冷功率跟不上）

5、硅胶

制作过程：

1、首先分清半导体制冷片的热端和冷端，一般的制冷片电源引脚有黑和红两根，分别对

应正、负极，再将制冷片加上12V直流电，用手可立即感觉出冷端和热端，分别标记出来

。将半导体制冷片两端涂上硅胶，夹在两个散热片中间，热端使用大型的并带由稍大功

率风扇的散热片，我使用的就是P4常用的那种，冷端可选用稍小的散热片（是否需要风

扇根据自己需要），然后将两个散热片固定住（我用的是双绞线里面的线芯，给两个散

热片扎起来）。接通制冷片以及散热风扇电源（计算机电源出来的有12V、5V电源，用

12V电就可以了），通电试验，运行正常后继续下一步。

2、在泡沫箱上开孔，孔大小为冷端散热片大小，以便能将散热片放下。安装好散热制冷

装置。

3、开机，恭喜你，你的迷你小冰箱制作成功了。

改进分析：

1、冷端的制冷如果仅仅安装了散热片，运时时间长了你就会发现散热片上结霜结冰，而

整个泡沫箱下降的温度比较有限（只能低于室温5～8度），解决的办法是使用一个功率

较小的风扇装在冷端散热片上，这样下来散热片就不会结霜了，温度可以低于室温14度

左右。更好的办法是使用热管或者重新设计冷端风道，可以将冷空气均匀的分布。

2、可以设计制冷的高低档及自动控制，高低档的设计可以结合计算机电源输出的12V和

5V电压，高档使用12V电压供电、低挡使用5V电压供电（试验有效）；自动控制，可以买

一个旧的冰箱使用的温控器装在箱内，用来控制制冷片机散热风扇的电源，以达到自动

控制的目的。

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