张文静 沈阳工学院

智能制冷器控制系统的设计与实现

张文静 沈阳工学院

本文介绍了一种基于单片机的智能制冷器的控制系统。该系统以单片机为中央处理单元，将按键、温度传感器作为系统数据输入通道，将LCD1602、半导体制冷片、风扇作为系统数据输出模块，实现对当前和制冷的温度实时监控。

单片机 智能制冷器

对于光电探测器，噪声是一直存在的，如何才能够减小和消除噪声是十分重要的问题。在光电探测器中的固有噪声与探测器工作的温度环境是密不可分的，所以说，如果能够控制探测器的工作温度就能够很好的控制探测器的噪声。本文介绍了一种基于半导体制冷器的温度控制系统，该系统能够对所目标空间内进行温度控制，可以实现探测器的快速紧缺的温度控制。

半导体制冷器是一种利用珀尔帖效应来进行制冷的器件，它具有体积小、重量轻、使用寿命长、没有噪音、无机械运动、加热制冷迅速、控制精度高、不需要制冷剂、无污染等优点。

1 硬件设计

根据上述分析，单片机欲实时监测温度，必须借助温度传感器，本课题选用温度检测值准确、稳定性高、应用最广泛的DS18B20温度传感器来实现温度的实时监测。DS18B20检测温度，将模拟量转化为数字量，并将检测的温度值送单片机，单片机根据DS18B20的输出结果，来执行相应的处理工作。

在现代智能化设备与仪器中，用户交互界面越来越受到重视。本课题中，也考虑到用户可视化界面的设计。同过LCD1602显示屏，实时显示正常温度和制冷温度，以实现监控系统的良好的用户交互功能。

本系统由DS18B20电路、按键输入、LCD1602显示、半导体制冷片控制、风扇控制、电源、单片机最小系统等硬件电路部分以及相应的软件部分构成。系统原理框图如图1所示。

图1 系统原理框图

1.1 温度传感器电路设计

在硬件上，DS18B20与单片机的连接有两种方法，一种是VCC接外部电源，GND接地，I/O与单片机的I/O线相连；另一种是用寄生电源供电，此时UDD、GND接地，I/O接单片机I/O。无论是内部寄生电源还是外部供电，I/O口线要接5KΩ～10KΩ左右的上拉电阻。

DS18B20与单片机的接口电路原理图如图2所示。DS18B20直接接至VCC电压源，让GND直接接地，I/O引脚经10KΩ的上拉电阻接至单片机的P3．6（STC89C52RC的第16引脚）即可。至此，室内外温度采集接口电路设计完成。

图2 DS18B20与单片机的接口电路

1.2 半导体制冷片电路设计

TEC1-12706半导体制冷片是珀尔帖效应在制冷技术方面的具体应用，这种热电制冷装置是由热电效应较突出、制冷效率较高的半导体热电偶制成的。

在智能制冷系统中，为了安全起见，使用继电器控制制冷片，隔离大电压和大电流对于单片机等数字器件的干扰，给制冷器提供12V电压。

继电器的额定电流≤30mA，而对于STC89C52RC单片机，I/ O口的灌电流为15mA，由此可见，仅靠单片机的I/O口电流是不能驱动蜂鸣器的，必须使用晶体管放大电路，为了使单片机的功率更小，所以使用PNP型晶体管C8550，基集经过一个电阻与P3．3相连接，当开启制冷功能时，基级变为低电平，半导体制冷片开始工作。其电路原理图如图3所示。

图3 制冷片控制电路原理图

2 软件设计

本设计采用了模块化编程的思想，就是把一个大的任务分解成若干个小任务，再编写能够实现这些小任务的任务函数，然后通过运行这些小任务，就可以实现这个大任务了。主程序的流程图如图4所示。

图4 主程序的流程图

3 总结

本文介绍了一种基于单片机的智能制冷器的控制系统。该系统以单片机为中央处理单元，将按键、温度传感器作为系统数据输入通道，将LCD1602、半导体制冷片、风扇作为系统数据输出模块，实现对当前和制冷的温度实时监控。用户可以通过按键设置相关参数，可以通过LCD1602及时获取当前的温度与制冷温度的状态值。该监控系统具有自动化程度高、使用方便、安全性好、用户交互性高、适应性强等特点。

[1]童汉维,半导体制冷器温度控制系统的设计与实现[D],华中科技大学,2010年

[2]顾滨,赵伟军,PROTEL99SE实用教程.北京：人民邮电出版社,2008.6