基于單片機的室溫控制系統(tǒng)的設(shè)計

1、基于單片機的室溫控制系統(tǒng)的設(shè)計基于單片機的室溫控制系統(tǒng)的設(shè)計作者姓名：專業(yè)名稱：電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師47摘要在日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和實驗室中，室內(nèi)溫度控制的應(yīng)用隨處可見。室內(nèi)溫度控制是所有溫度控制系統(tǒng)中的最基礎(chǔ)的控制,在此基礎(chǔ)上可以形成溫度不變的恒溫箱等等。本論文設(shè)計的室內(nèi)溫度控制是在單片機的基礎(chǔ)上進行的。DS1624將室內(nèi)溫度檢測后傳到AT89S52單片機內(nèi),與設(shè)定值進行比較,單片機對數(shù)據(jù)進行處理,然后根據(jù)處理結(jié)果,改變特定I/O口的電平,來控制熱電制冷片是加熱還是制冷，從而達到室內(nèi)溫度控制的目的.本論文既可以對當(dāng)前設(shè)定溫度進行實時顯示又可以對溫度進行控制，以達到用戶需要的溫度,并且在沒

2、有新溫度設(shè)定時保持已定值不變。人性化的鍵盤設(shè)計使設(shè)置溫度簡單快速,兩位整數(shù)兩位小數(shù)的顯示方式具有更高的顯示精度。而且還設(shè)定了溫度的上下限，系統(tǒng)只執(zhí)行允許范圍內(nèi)的溫度變化，系統(tǒng)整體誤差小于0。1°C.關(guān)鍵詞:單片機 熱電制冷 DS1624 按鍵輸入 數(shù)碼顯示AbstractIn our daily life and industrial production and laboratory ,app- lication of Room temperature control can be seen everywhere。At the same time ，it is the basis

3、of all temperature control system and this basis， can be set to electric incubators and so on。In this paper the design of a microcontrollerbased Room temperature control. Room temperature will be detected after DS1624 in single-chip AT89S52 reached with a given value of comparison， single-chip data

4、processing, and then according to processing results and change the specific I/O port level， to control the thermoelectric cooling system is heating or cooling， to achieve the objective of indoor temperature control。 In this paper， the temperature can not only be carried out on the current real-time

5、 display but also be controlled so that the user needs to reach temperature, and make it a constant in this temperature without new setting。 Humanized design keyboard easy and quick to set the temperature， the two decimal and integers, a display shows a higher accuracy. But also set the temperature

6、of the upper and lower limits,the system only allows the implementation of the temperature change within and the system overall error is less than 0。1°C。Keywords：MCU，thermoelectricrefrigeration,DS1624，keystorke，digital display目錄摘要IAbstractII目錄III前言11 緒論21.1 選題的目的和意義21.2 溫度控制的國內(nèi)外發(fā)展概況21.2。1 溫度控制的

7、國內(nèi)發(fā)展概況21.2.2 溫度控制的國外發(fā)展概況31.3幾種常見溫度控制系統(tǒng)32 系統(tǒng)方案論證52。1 主控制器選擇52。2 溫度采集系統(tǒng)的選擇52。3 熱電制冷系統(tǒng)的選擇72。4 按鍵系統(tǒng)的選擇72.5 顯示器的選擇82.6 警告及提示系統(tǒng)選擇82.7 風(fēng)扇電機選擇93 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計103。1 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖103.2 單片機知識介紹103。2。1 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域113。2。2 單片機AT89S52介紹113。3 溫度測量系統(tǒng)電路設(shè)計143。3。1 溫度傳感器DS1624介紹143。3。2 DS1624的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)153。3。3 DS1624的工作原理及方式163.3。4 片內(nèi)2

8、56字節(jié)存儲器操作173.3.5 DS1624的指令集183。3.6 I2C介紹193。3。7 DS1624的電路設(shè)計203。4 熱電制冷片驅(qū)動電路設(shè)計213。4。1 驅(qū)動芯片MAX1968介紹213。4。2 熱電制冷片TEC介紹233。4.3 驅(qū)動電路設(shè)計243。5 按鍵電路介紹253。6 復(fù)位與時鐘電路263。7 LED顯示電路273。8 警告及指示電路273.9 電機驅(qū)動電路283.10 整體電路圖284 系統(tǒng)軟件設(shè)計314。1 系統(tǒng)主程序流程圖314.2 按鍵控制服務(wù)程序流程圖314。3 熱電制冷程序流程圖32總結(jié)33致謝34參考文獻35附件程序清單36前言溫度控制被廣泛地用在生產(chǎn)、生

9、活、實驗等領(lǐng)域.而在醫(yī)用、水產(chǎn)、特種工業(yè)、工業(yè)探傷、照相等行業(yè)，都需要求有穩(wěn)定而精確的溫度,也就是在設(shè)定一個溫度之后，系統(tǒng)能夠自動調(diào)整到這一個數(shù)值并保持不變.本論文是基于單片機而設(shè)計的室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)，通過對室內(nèi)溫度的檢測傳到單片機，與給設(shè)定值進行比較,單片機對數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)偏差信號來改變特定I/O口的電平，也就控制了熱電系統(tǒng)，從而達到室內(nèi)溫度控制的目的。本論文是對室內(nèi)進行的溫度控制.從室內(nèi)溫度的檢測并傳送到單片機,在設(shè)計過程中也遇到了困難，比如說溫度測量器件的選用,是選用數(shù)字量輸出還是選用模擬量輸出,各有什么有特點，這些都經(jīng)過了考慮才選擇了這個方案。在單片機的設(shè)計中，單片機外部線路的設(shè)計

10、，端口的分配和選用,復(fù)位和內(nèi)部時鐘的配合和電路的驅(qū)動等方面也遇到了不少問題，經(jīng)過對各模塊功能及單片機I/O的特點詳細了解后都基本上解決了。加熱電路本論文選擇了熱電制冷電路，這個電路的開關(guān)頻率很高，很多空調(diào)等都選用了類似的熱電制冷電路,只是根據(jù)控制要求做了適當(dāng)調(diào)整。本論文利用芯片DS1624作為室內(nèi)溫度的檢測元件。DS1624芯片可以直接把測量的溫度值變換成單片機可以讀取的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號。單片機通過外部矩陣鍵盤進行溫度設(shè)定,讀入的溫度值與設(shè)定值進行比較，根據(jù)偏差的大小，單片機執(zhí)行程序?qū)犭娤到y(tǒng)進行控制,即經(jīng)過特定I/O口的電平變化，讓熱電系統(tǒng)加熱或者說是制冷,從而改變了室內(nèi)溫度。當(dāng)熱電系統(tǒng)加熱時,

11、使室內(nèi)溫度升高，DS1624不斷對室內(nèi)溫度進行溫度檢測，當(dāng)偏差存在時單片機就繼續(xù)驅(qū)動熱電系統(tǒng)電路進行加熱,直到偏差為零。此時將MAX1968的SHDN引腳置低，設(shè)置成關(guān)斷置閑模式。處于制冷時也是一樣的道理。1 緒論1。1 選題的目的和意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活領(lǐng)域占有重要的地位.溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間,從低級到高級,從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。目前高效率溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于社會

12、生活、工業(yè)生產(chǎn)的各個領(lǐng)域，適用于家電、汽車、材料、電力電子等行業(yè)，成為發(fā)展國民經(jīng)濟的重要熱工設(shè)備之一。在現(xiàn)代化建設(shè)中，能源的需求非常大，然而我國的能源利用率極低，所以實現(xiàn)高效率的溫度控制,有著極為重要的實際意義。1。2 溫度控制的國內(nèi)外發(fā)展概況隨著計算機技術(shù)及現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā)展，溫度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合，及時準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度信息是十分重要的，近年來，溫度測控領(lǐng)域發(fā)展迅速,并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫度的測控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用。近些年來,呈現(xiàn)出智能化、計算機化、全自動等特點.它們普遍

13、利用溫度傳感器、單片機（還有PLC，DSP）和微機技術(shù)實現(xiàn)對溫度的檢測，并通過LED或LCD、加熱裝置、排風(fēng)裝置等的控制來實現(xiàn)對溫度的數(shù)值顯示和自動調(diào)節(jié)。1.2。1 溫度控制的國內(nèi)發(fā)展概況溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度調(diào)節(jié)來講，總體發(fā)展水平仍然不高,同日本、美國、德國等先進國家相比有著較大差距。能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表,國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后,還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?/p>

14、數(shù)大多靠人工經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào)試確定。近幾年來，在我國以信息化帶動的工業(yè)化正在蓬勃發(fā)展，溫度已成為工業(yè)對象控制中一種重要的參數(shù)，特別是在冶金、化工、機械等各類工業(yè)中,廣泛使用各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等。對溫度控制系統(tǒng)的要求隨工藝的要求越來越高，促使溫度控制系統(tǒng)不斷向控制迅速，精度高，抗干擾能力強，高性價比方向發(fā)展.1。2。2 溫度控制的國外發(fā)展概況國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速,并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果.日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先,都生產(chǎn)出來一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用。它們主要具有如下特點：1。適應(yīng)于大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控

15、制；2。能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制；3。能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過程復(fù)雜、參數(shù)時變的溫度控制系統(tǒng)的控制；4.溫度控制系統(tǒng)普遍采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理論及計算機技術(shù),運用先進算法，適應(yīng)范圍廣；5。是溫控器普遍具有自整定功能.借助計算機軟件技術(shù),溫控器具有對控制對象控制參數(shù)及特性進行自整定的功能。有的還有自學(xué)習(xí)功能，能夠更具歷史經(jīng)驗及控制對象的變化情況,知自動調(diào)整相關(guān)控制參數(shù),以保證控制效果的最優(yōu)化；6。是具有控制精度高、抗干擾力強、魯棒性好的特點。目前國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。1.3幾種常見溫度控制系統(tǒng)下面介

16、紹幾種非常常見的溫度控制系統(tǒng)：1。虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng),在農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面虛擬儀器溫室大棚溫度測控系統(tǒng)是一種比較智能、經(jīng)濟的方案，該系統(tǒng)能夠?qū)Υ笈飪?nèi)的溫度進行采集,然后再進行比較,通過比較對大棚內(nèi)的溫度是否超過溫度限制進行分析，如果超過溫度限制，溫度報警系統(tǒng)將進行報警,來通知管理人員大棚內(nèi)的溫度超過限制,大棚內(nèi)的溫控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，從而有利于農(nóng)作物的生長,提高產(chǎn)量。系統(tǒng)最大的優(yōu)點是在一臺電腦上可以監(jiān)測到多個大棚內(nèi)的溫度情況并進行控制。該系統(tǒng)LabVIEW虛擬儀器編程，通過對前面板的設(shè)置來顯示溫室大棚內(nèi)的溫度，越限報警來對大棚內(nèi)溫度進行控制.該系統(tǒng)有單片機，溫度傳感器，串口通信，和計算機組成。

17、2。模糊PID熱水鍋爐溫度控制系統(tǒng)，模糊PID控制器是以常規(guī)PID為基礎(chǔ)，采用模糊推理思想,根據(jù)不同的e和ec對PID參數(shù)進行在線自整定，控制器有兩部分組成，即常規(guī)PID控制部分和模糊推理的參數(shù)校正部分.應(yīng)用模糊集合理論建立參數(shù)kp、ki和kd與系統(tǒng)誤差e和系統(tǒng)誤差變化率ec之間的二元連續(xù)函數(shù)關(guān)系，并用不同e和ec在線自整定PID參數(shù)。3。電阻爐溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的硬件主要由單片機主控、前向通道、后向通道、人機接口和接口擴展等模塊組成，以內(nèi)含C52兼容單片機的ADuC845為控制核心、配有640KB的非易失RAM數(shù)據(jù)存儲器、外擴鍵盤輸入、320x240點陣的圖形液晶顯示器進行漢字、圖形、曲線

18、和數(shù)據(jù)顯示，超溫報警裝置等外圍電路；預(yù)留微型打印機接口，打印現(xiàn)場結(jié)果。預(yù)留RS232接口,能和PC機聯(lián)機傳輸現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)。電阻爐的溫度先由熱電偶溫度傳感器檢測并轉(zhuǎn)換成微弱的電壓信號,溫度變換器此信號進行非線性校正及電壓放大，由單片機內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。再經(jīng)數(shù)字濾波、誤差校正、標(biāo)度變換、線性擬合、查表等處理后。一方面將爐溫經(jīng)人機面板上的LCD顯示；另一方面將該溫度值與被控制值（鍵盤設(shè)定值）比較，根據(jù)偏差值的大小，由控制算法進行運算，最后輸出移相控制脈沖,放大后觸發(fā)可控硅導(dǎo)通.達到控制電阻爐溫度的目的。如果實測溫度值超過了該系統(tǒng)所要求的范圍，單片機就向報警裝置發(fā)出命令，系統(tǒng)進行報警.

19、2 系統(tǒng)方案論證室內(nèi)溫度的大小對生產(chǎn)、食品儲存、農(nóng)作物生長等的影響很大。而單片機的測溫和控制裝置,能對室內(nèi)環(huán)境溫度進行測量，并根據(jù)溫度給定值給出調(diào)節(jié)量，控制執(zhí)行機構(gòu),實現(xiàn)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度的目的.本系統(tǒng)要求隨時監(jiān)視室內(nèi)的溫度,在一定范圍內(nèi)根據(jù)用戶溫度設(shè)定值,迅速做出調(diào)整，以達到對室內(nèi)溫度的控制。2.1 主控制器選擇控制器是整個控制系統(tǒng)的核心部件,它的性能關(guān)系到系統(tǒng)的運算處理能力、控制精度、功能的實現(xiàn)等等，因而主控制器的選擇非常重要.方案一:采用含有ARM內(nèi)核的單片機，這類處理器的優(yōu)點是:低功耗，功能強大，運算處理能力強,控制精度高,I/O口可以配置，應(yīng)用靈活，廣泛使用在嵌入式系統(tǒng)方面,已經(jīng)滲透到生活

20、的許多方面，包括現(xiàn)在使用的手機，就有嵌入式ARM的參與，而且功能也越來越趨于完善.由此可以看出ARM通常用于功能完善，處理功能強，控制精度高的場合。方案二：采用Atmel公司的AT89S系列單片機，這類處理器的優(yōu)點是：低功耗，高性能，有48K系統(tǒng)可編程flash存儲器，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令與引腳完全兼容,在生活中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，涉及到日常生活，工業(yè)控制方面等等，能滿足通常的控制要求，而且取得了相當(dāng)滿意的效果,控制精度高.基于以上兩種方案比較,再結(jié)合本系統(tǒng)的控制要求,選用Atmel公司的AT89S52單片機,它有8K的系統(tǒng)可編程flash存儲器,有32個通用I/O口，能夠?qū)崿F(xiàn)本控制系統(tǒng)的功能

21、、滿足要求，也不用再擴展存儲器，減少了硬件延遲與誤差，保證系統(tǒng)快速響應(yīng)，而且組成系統(tǒng)的性價比高,資源得到了充分的利用.2.2 溫度采集系統(tǒng)的選擇溫度采集元件也是本控制系統(tǒng)的另一重要部件，它是這個控制系統(tǒng)的基礎(chǔ).測量結(jié)果誤差的大小關(guān)系到后級控制的難易程度，誤差越大，處理就越難.在控制系統(tǒng)中我們學(xué)過，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)的元件中，測量元件引起的誤差不能消除，系統(tǒng)本身的誤差則可以通過算法控制到最小。而組成的任何系統(tǒng)本身都存在一些誤差，這樣就使控制精度更低了,甚至不能完成控制要求而以失敗告終。方案一：采用模擬量輸出溫度傳感器AD590，它具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補償、熱容量小、抗干擾能力強、

22、可遠距離測溫且使用方便等優(yōu)點?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉、冰庫、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測量和控制等領(lǐng)域。方案二：采用數(shù)字量輸出DS1624，DS1624是美國DALLAS公司生產(chǎn)的集成了測量系統(tǒng)和存儲器于一體的芯片.數(shù)字接口電路簡單,與I2C總線兼容，且可以使用一片控制器控制多達8片的DS1624。測溫范圍寬,讀數(shù)穩(wěn)定，分辨率高，無須外接電路，與單片機接口簡單,其數(shù)字溫度輸出達13位，精度為0.03125°C。DS1624可工作在最低2。7V電壓下,適用于高精度、低功耗的應(yīng)用系統(tǒng)場合。方案三：采用熱敏電阻式溫度傳感器,常用的熱敏電阻溫度傳感器都是具有負溫度系數(shù)的熱敏電阻，它

23、的電阻率受溫度的影響很大,而且隨溫度的升高而減小.優(yōu)點是：靈敏度較高，能檢測出6°C到10°C的溫度變化；工作溫度范圍寬；體積小，能夠測量其它溫度計無法測量的溫度；使用方便;易加工成復(fù)雜的形狀；壽命長,穩(wěn)定性好、過載能力強。缺點是互換性差，非線性嚴重。基于以上方案比較，方案一和方案三都要先放大后經(jīng)A/D處理后才能傳遞給單片機處理，電源對放大和A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果有不同程度的影響，為了使誤差盡可能小,則對電源的要求比較高，因而增加了硬件延遲與成本(是方案二的兩倍以上)，比方案二的效果也差一些.而方案二對電源沒有特別要求，兩線只需分別加一個上拉電阻就可以與單片機直接相連。從系統(tǒng)控制要

24、求角度出發(fā)，再考慮系統(tǒng)的性價比,選擇了方案二.2.3 熱電制冷系統(tǒng)的選擇熱電制冷系統(tǒng)是整個溫度控制系統(tǒng)的加熱制冷的執(zhí)行系統(tǒng)，包括加熱制冷元件,元件的驅(qū)動電路。在允許的溫度范圍內(nèi)，該系統(tǒng)讓室內(nèi)溫度可以根據(jù)實際需要加熱或制冷，以改變室內(nèi)溫度，為用戶提供一個滿意的室內(nèi)溫度.方案一:采用發(fā)熱電熱絲制熱,而制冷則用可以另選制冷的電路。優(yōu)點在于采用市電,比較方便，由單片機輸出PWM波來控制雙向可控硅的觸發(fā)相位，控制執(zhí)行元件電路加熱或制冷.但是用市電的制冷電路卻是一個大難題，而且多為一個制冷系統(tǒng),如空調(diào)的制冷系統(tǒng).方案二:采用半導(dǎo)體熱電制冷片,半導(dǎo)體制冷片的工作運轉(zhuǎn)是用直流電流，它既可制冷又可加熱，而且只要

25、通過改變直流電流的極性就可以在同一制冷片上實現(xiàn)制冷或加熱，這個效果的產(chǎn)生就是通過熱電的原理，在現(xiàn)代的溫度控制系統(tǒng)中應(yīng)用相當(dāng)?shù)膹V泛，推動了溫度控制系統(tǒng)的跨越式發(fā)展，被稱為世界“制冷”三大奇跡之一.而且有專門的驅(qū)動芯片(如MAX1968），可以改變電流的方向，效果好，低價格.基于以上兩個方案比較，方案二組成的執(zhí)行系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單,功能強大，可靠性高，性價比也高，能夠同時實現(xiàn)執(zhí)行系統(tǒng)的加熱與制冷.而方案一組成的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就不及方案二靈活而有序。所以我選擇方案二。2。4 按鍵系統(tǒng)的選擇按鍵系統(tǒng)是整個溫度控制系統(tǒng)的溫度設(shè)定輸入系統(tǒng)，按照用戶的要求輸入所需的室溫值。當(dāng)溫度在允許范圍內(nèi)時,按鍵設(shè)定的溫度得以執(zhí)行

26、，通過熱電制冷片加熱或制冷，通過風(fēng)扇加速空氣流動，來達到迅速調(diào)整室溫的目的。方案一:直接利用單片機接口組成矩陣式鍵盤,要M×N個按鍵,則需要用M+N個I/O接口。而按鍵的中斷則采用與門集成芯片輸出來觸發(fā)單片機的外部中斷，在主控制器收到中斷后由中斷程序迅速讀取按鍵值,反應(yīng)非常迅速，而且在I/O口充足時，就更為常用。同時編程也容易，可靠性高。方案二:用專門的芯片擴展鍵盤，也是矩陣式的，當(dāng)有按鍵按下時就會觸發(fā)按鍵中斷,在主控制器收到中斷信號后就開始讀相應(yīng)按鍵值.不同的專用芯片與主控制器間的通信方式不一樣,有的是并口,有的則是串口.根據(jù)主控制器的I/O口來選擇用并口還是串口通信方式.基于以上

27、兩種方案比較,結(jié)合主控制器的I/O口，方案一和方案二都行，效果都好，但是主控制器的I/O口比較充足，可以直接用并口通信，而此時如果選擇方案二,則中間再用一塊專用芯片，這樣就會增加硬件延時，降低了控制系統(tǒng)的實效性，因而在實現(xiàn)同樣功能的時侯,按鍵系統(tǒng)的性價比卻明顯降低了，所以我選擇方案一。2.5 顯示器的選擇顯示器是室溫控制系統(tǒng)中顯示系統(tǒng)的重要組成部件,它顯示了用戶設(shè)定的溫度即室內(nèi)最終要達到的溫度（在允許的范圍內(nèi)0°C40°C），讓人們知道室內(nèi)的溫度情況，是一個可靠的人機交流平臺之一.方案一:采用四位一體的共陰數(shù)碼管，接法簡單，效果好.當(dāng)驅(qū)動能力不夠時（如單片機的P0口）,可以

28、直接加上拉電阻，或者加專門的驅(qū)動芯片。通常情況下加上拉電阻能實現(xiàn)既定功能就不加專門的驅(qū)動芯片，以提高性價比，減少硬件延遲。方案二：采用液晶顯示,液晶的優(yōu)點在于可以顯示數(shù)字，也可以顯示中文詩歌等多種多樣的字符。顯示內(nèi)容比數(shù)碼管強多了，但就是價格比較昂貴(幾十幾百不等)，一般在要求顯示內(nèi)容非常豐富的場合才使用?；谝陨戏桨副容^，本室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)只顯示數(shù)字就可以,默認為華氏溫度，因而就選擇非常便宜的數(shù)碼管顯示，就滿足了系統(tǒng)的要求。2。6 警告及提示系統(tǒng)選擇警告系統(tǒng)由聲音與常亮紅燈組成,提示系統(tǒng)由一個綠燈組成。警告系統(tǒng)提示了用戶的操作得以執(zhí)行與否。若合理(無聲且紅燈滅)自然得以執(zhí)行.若不合理（亮紅燈

29、發(fā)警告聲）則用戶必須迅速做出調(diào)整。方案一:聲音讓揚聲器發(fā)出,揚聲器的優(yōu)點在于聲音大，傳播距離遠,電路結(jié)構(gòu)簡單，需要時也可以加驅(qū)動來增大功率。常亮燈用紅色發(fā)光二極管,按判斷結(jié)果通電與斷電.提示燈用綠色的發(fā)光二極管。方案二:聲音讓蜂鳴器發(fā)出，蜂鳴器的電路簡單,用兩個電阻、一個電容與三極管就可以驅(qū)動，而且聲音也大，效果很好,在一定范圍內(nèi),電流越大聲音越大而且只改變電路中的電阻即可.非常方便。紅燈與提示燈同方案一?；谝陨戏桨副容^,選擇既簡單又方便的方案二.2.7 風(fēng)扇電機選擇風(fēng)扇保證了熱氣與冷氣迅速流動到室內(nèi)的每一個角落,滿足室內(nèi)溫度控制的要求.而風(fēng)扇要用電機來帶動,所以選擇一個可靠，轉(zhuǎn)速可調(diào)的電機

30、很重要。方案一:采用直流電動機,直流電機在電壓一定時（其它條件不變)轉(zhuǎn)速恒定，當(dāng)只改變電壓時，轉(zhuǎn)速也隨之改變,調(diào)速性能相當(dāng)好，堪稱完美。而且轉(zhuǎn)矩也大，應(yīng)用非常廣泛.方案二:采用步進電機,步進電機是一種把電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移的電動機。每輸入一個電脈沖步進電機就前進一步,其角位移與脈沖數(shù)成正比，電機轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比,且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向于各項繞組的通電方式有關(guān)?；谝陨戏桨副容^,如果要一個穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速，控制又方便的電機，則方案一明顯優(yōu)于方案二，但本系統(tǒng)要根據(jù)溫度差來調(diào)節(jié)風(fēng)扇快慢，溫度差越大，則轉(zhuǎn)動越快。才能使控制更精確，所以我選擇方案二。3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計3。1 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖本室內(nèi)溫度控制系統(tǒng)由溫度

31、采集系統(tǒng)、按鍵控制系統(tǒng)、主控制器、執(zhí)行系統(tǒng)、數(shù)碼顯示系統(tǒng)、警告及提示系統(tǒng)組成,具體如圖3。1所示:圖3。1 硬件總體結(jié)構(gòu)框圖3。2 單片機知識介紹單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括地講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件.同時，學(xué)習(xí)使用單片機是了解計算機原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。單片機內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊,比如CPU，內(nèi)存，并行總線,還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多,不過價錢也是低的，一般不超過10元即可用它來做一些控制電器一

32、類不是很復(fù)雜的工作足矣了。可以說,二十世紀(jì)跨越了三個“電"的時代,即電氣時代、電子時代和現(xiàn)已進入的電腦時代。不過,這種電腦,通常是指個人計算機，簡稱PC機。它由主機、鍵盤、顯示器等組成.還有一類計算機,大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計算機就是把智能賦予各種機械的單片機(亦稱微控制器）。顧名思義，這種計算機的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路,即可進行簡單運算和控制。單片機誕生于20世紀(jì)70年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU、SOC三大階段。3.2。1 單片機的應(yīng)用領(lǐng)域單片機廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域，大致可以分為以下幾個范疇：1。在智能儀器儀

33、表上的應(yīng)用，如精密測量設(shè)備（功率計，示波器，各種分析儀)。2。在工業(yè)控制中的應(yīng)用,用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3。在家用電器中的應(yīng)用，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其它音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，各種各樣,無所不在.4。在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用,從手機，電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話，集群移動通信，無線電對講機等。5。單片機在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用,醫(yī)用呼吸機,各種分析儀,監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。6。在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用，如音樂集成單片機，音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器

34、中（類似于ROM）,由微控制器讀出,轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(類似于聲卡）。3。2.2 單片機AT89S52介紹AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在線系統(tǒng)可編程Flash存儲器.使用Atmel公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上Flash允許程序存儲器在線系統(tǒng)可編程,亦適于常規(guī)編程器.在單芯片上,擁有靈巧的8位CPU和在線系統(tǒng)可編程Flash，使得AT89S52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案.AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指

35、針，三個16位定時器/計數(shù)器,一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口,片內(nèi)晶振及時鐘電路。另外,AT89S52可降至0Hz靜態(tài)邏輯操作,支持2種軟件可選擇節(jié)電模式.空閑模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作.掉電保護方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止.它的主要性能有：與MCS51單片機產(chǎn)品兼容；8K字節(jié)在線系統(tǒng)可編程Flash存儲器；1000次擦寫周期；全靜態(tài)操作：0Hz33Hz;三級加密程序存儲器;32個可編程I/O口線；三個16位定時器/計數(shù)器;八個中斷源；全雙工UART串行通道;低功耗空閑和掉電模式；掉電

36、后中斷可喚醒；看門狗定時器；雙數(shù)據(jù)指針；掉電標(biāo)識符。引腳結(jié)構(gòu)如圖3。2所示：圖3.2 AT89S52引腳圖VCC：電源GND：地P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口,每位能驅(qū)動8個TTL邏輯電平。對P0端口寫“1"時，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時,P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻.在flash編程時,P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時,需要外部上拉電阻。P1口：P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P1輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P1端口寫“1"

37、時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用.作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流(IIL）.此外,P1。0和P1。1分別作定時器/計數(shù)器2的外部計數(shù)輸入（P1。0/T2）和計時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX）。在flash編程和校驗時,P1口接收低8位地址字節(jié).P2口：P2口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P2 輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平。對P2端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流（IIL）。在訪問外部程序存儲器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲

38、器(例如執(zhí)行MOVX DPTR)時，P2口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。P3口：P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,P3輸出緩沖器能驅(qū)動4個TTL邏輯電平.對P3端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高,此時可以作為輸入口使用.作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因,將輸出電流（IIL）.P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在flash編程和校驗時，P3口也接收一些控制信號。

39、RST：復(fù)位輸入.晶振工作時,RST腳持續(xù)2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位.看門狗計時完成后，RST腳輸出96個晶振周期的高電平。特殊寄存器AUXR（地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能無效。DISRTO默認狀態(tài)下,復(fù)位高電平有效。ALE/PROG：地址鎖存控制信號（ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低8位地址的輸出脈沖.在flash編程時，此引腳(PROG）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖,可作為外部定時器或時鐘使用.特別強調(diào),在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，ALE脈沖將會跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1"，AL

40、E操作將無效。這一位置“1”，ALE僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時有效.否則，ALE將被微弱拉高.這個ALE使能標(biāo)志位的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效.PSEN：外部程序存儲器選通信號（PSEN)是外部程序存儲器選通信號。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時，PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，PSEN將不被激活。EA/VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為使能從0000H 到FFFFH的外部程序存儲器讀取指令，EA必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令,EA應(yīng)該接VCC。在flash編程期間，EA也接收12伏VPP電壓。XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)

41、部時鐘發(fā)生電路的輸入端.XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3.3 溫度測量系統(tǒng)電路設(shè)計3。3.1 溫度傳感器DS1624介紹在本論文中，選用的是溫度測量的專用芯片DS1624是美國DALLAS公司生產(chǎn)的集成了測量系統(tǒng)和存儲器于一體的芯片。數(shù)字接口電路簡單，與I2C總線兼容,且可以使用一片控制器控制多達8片的DS1624。測溫范圍寬，讀數(shù)穩(wěn)定，分辨率高,無須外接電路,與單片機接口簡單，其數(shù)字溫度輸出達13位，分辨率為0.03125°C。測量溫度范圍為50°C +125°C,在-10°C +85°C范圍內(nèi)，精度為±0.05°

42、C。DS1624可工作在最低2。7V電壓下，支持2。7V5.5V的電壓范圍，使系統(tǒng)設(shè)計更靈活方便。適用于高精度、低功耗應(yīng)用系統(tǒng)。DALLAS半導(dǎo)體公司的數(shù)字化溫度傳感器DS1624是世界上第一片支持“兩線串行”接口的溫度傳感器.兩線數(shù)字接口獨特而且經(jīng)濟的特點，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，抗干擾性高。適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量，如：環(huán)境控制、設(shè)備或過程控制、測量類消費電子產(chǎn)品等。I2C總線是Philips公司首先推出的一種兩線制串行傳輸總線。它由一根數(shù)據(jù)線（SDA）和一根時鐘線(SCL）組成，所有符合I2C總線的器件組合了一個片上接口，使器件之間直接通過I2C總線通訊，總線上最多可掛接128

43、個I2C器件，通過硬件設(shè)置地址、軟件尋址的方法對各個器件進行片選，大大節(jié)省了系統(tǒng)資源。3.3.2 DS1624的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS1624具有8腳DIP封裝及8腳SOIC封裝兩種形式,其引腳功能如表3。1所示,引腳如圖3。3所示。表3。1 DS1624引腳功能引腳符號功能1SDA數(shù)據(jù)輸入輸出端2SCL時鐘信號輸入端3NC無關(guān)引腳4GND接地端5A2地址輸入端6A1地址輸入端7A0地址輸入端8VDD電源端圖3。3 DS1624引腳圖DS1624從功能上可將其分為溫度測量和E2PROM兩個部分,其中E2PROM具有256個字節(jié)，可以用來存儲一些必要數(shù)據(jù),如不同溫度下的溫度補償系數(shù)等等。DS1624

44、的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3。4所示:圖3.4 DS1624內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3。3。3 DS1624的工作原理及方式DS1624在測量溫度時使用了獨有的在線溫度測量技術(shù)，其溫度測量原理如圖3。5所示：圖3。5 DS1624工作原理在計數(shù)門開通的情況下對低溫系數(shù)振蕩器的脈沖個數(shù)進行計數(shù),計數(shù)脈沖的周期由高溫系數(shù)振蕩器所決定，計數(shù)器和溫度寄存器的預(yù)先設(shè)置值為-55°C.如果計數(shù)器在脈沖結(jié)束之前到達0，則溫度寄存器增加，同時計數(shù)器預(yù)置為非線性累加器的值，并重新開始計數(shù)，如果脈沖周期在計數(shù)器到0之前還未結(jié)束,則重復(fù)上面的過程，否則停止計數(shù)。最終溫度寄存器中的值即為被測溫度值。通過改變增加的每1°C內(nèi)

45、的計數(shù)器的計數(shù)，斜坡累加電路可以補償振蕩器的非線性誤差，以提高精度，任意溫度下計數(shù)器的值和每一斜坡累加電路的值對應(yīng)的計數(shù)次數(shù)須為已知。DS1624的溫度值以0。03125°C為單位表示，DS1624內(nèi)部的溫度寄存器為13為(2個字節(jié)）的寄存器,該寄存器可以通過I2C總線串行讀出,高位在前,低位在后.該13位寄存器的內(nèi)容即為補碼表示的溫度值,最高位為符號位,符號為“1"表示溫度值為負,為“0”表示溫度值為正.將該13位數(shù)據(jù)的真值乘以0.03125，即為被測溫度值.例如：0001100100010XXX表示被測溫度為:+8020。03125=25。0625°CDS16

46、24的工作方式是由片上的配置/狀態(tài)寄存器來決定的，其中DONE為轉(zhuǎn)換完成位，溫度轉(zhuǎn)換結(jié)束時置1，正在進行轉(zhuǎn)換時為0；1SHOT為溫度轉(zhuǎn)換模式選擇。1SHOT為1時為單次轉(zhuǎn)換模式，DS1624在收到啟動溫度轉(zhuǎn)換命令EEH后進行一次溫度轉(zhuǎn)換.1SHOT為0時為連續(xù)轉(zhuǎn)換模式，此時DS1624將連續(xù)進行溫度轉(zhuǎn)換，并將最近一次的結(jié)果保存在溫度寄存器中.該位為非易失性的.如下表所示：DONE1001011SHOT3.3。4 片內(nèi)256字節(jié)存儲器操作控制器對DS1624的存儲器編程有兩種模式：一種是字節(jié)編程模式,另一種是頁編程模式.在字節(jié)編程模式中,主控制器發(fā)送地址和一個字節(jié)的數(shù)據(jù)到DS1624.在主器件發(fā)

47、出開始(START）信號以后，主器件發(fā)送寫控制字節(jié)即1001A2A1A00（其中R/W控制位為低電平“0”).指示從接收器被尋址,DS1624接收后應(yīng)答，再由主器件發(fā)送訪問存儲器指令(17H)后,DS1624接收后應(yīng)答，接著由主器件發(fā)送的下一個字節(jié)字地址將被寫入到DS1624的地址指針。主器件接收到來自DS1624的另一個確認信號以后，發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)，并寫入到尋址的存儲地址。DS1624再次發(fā)出確認信號,同時主器件產(chǎn)生停止條件STOP,啟動內(nèi)部寫周期。在內(nèi)部寫周期DS1624將不產(chǎn)生確認信號.在頁編程模式中,如同字節(jié)寫方式，先將控制字節(jié)、訪問存儲器指令(17H）、字地址發(fā)送到DS1624，接著發(fā)

48、N個數(shù)據(jù)字節(jié),其中以8個字節(jié)為一個頁面.主器件發(fā)送不多于一個頁面字節(jié)的數(shù)據(jù)字節(jié)到DS1624，這些數(shù)據(jù)字節(jié)暫存在片內(nèi)頁面緩存器中，在主器件發(fā)送停止信號以后寫入到存儲器。接收每一個字節(jié)以后,低位順序地址指針在內(nèi)部加1。高位順序字地址保持為常數(shù).如果主器件在產(chǎn)生停止條件以前要發(fā)送多于一頁字的數(shù)據(jù),地址計數(shù)器將會循環(huán)，并且先接收到的數(shù)據(jù)將被覆蓋。像字節(jié)寫操作一樣，一旦停止條件被接收到,則內(nèi)部寫周期將開始.存儲器的讀操作在這種模式下，主器件可以從DS1624的EEPROM中讀取數(shù)據(jù)。主器件在發(fā)送開始信號之后，主器件首先發(fā)送寫控制字節(jié)1001A2A1A00,主器件接收到DS1624應(yīng)答之后，發(fā)送訪問存儲

49、器的指令（17H），收到DS1624的應(yīng)答之后，接著發(fā)送字地址將被寫入到DS1624的地址指針。這時DS1624發(fā)送應(yīng)答信號之后,主器件并沒有發(fā)送停止信號，而是重新發(fā)送START開始信號，接著又發(fā)送讀控制字節(jié)1001A2A1A01，主器件接收到DS1624應(yīng)答之后，開始接收DS1624送出來的數(shù)據(jù)，主器件每接收完一個字節(jié)的數(shù)據(jù)之后，都要發(fā)送一個應(yīng)答信號給DS1624，直到主器件發(fā)送一個非應(yīng)答信號或停止條件來結(jié)束DS1624的數(shù)據(jù)發(fā)送過程。3.3。5DS1624的指令集數(shù)據(jù)和控制信息的寫入讀出是以I2C方式進行的。時序如圖3。6所示:在寫入信息時，主器件輸出從器件（即DS1624)的地址，同時R

50、/W位置0。接收到響應(yīng)位后,總線上的主器件發(fā)出一個命令地圖3。6 DS1624 I2C時序址，DS1624接收此地址后,產(chǎn)生響應(yīng)位,主器件就向它發(fā)送數(shù)據(jù)。如果要對它進行讀操作,主器件除了發(fā)出命令地址外，還要產(chǎn)生一個重復(fù)的啟動條件和命令字節(jié)，此時R/W位為1，讀操作開始。下面對它們的命令進行說明。訪問存儲器指令17H：該指令是對DS1624的EEPROM進行訪問，發(fā)送該指令之后，下一個字節(jié)就是被訪問存儲器的字地址數(shù)據(jù)。訪問設(shè)置寄存器指令A(yù)CH:如果R/W位置0，將寫入數(shù)據(jù)到設(shè)置寄存器。發(fā)出請求后，接下來的一個字節(jié)被寫入。如果R/W位置1,將讀出存在寄存器中的值。讀溫度值指令A(yù)AH:即讀出最后一個

51、測溫結(jié)果。DS1624產(chǎn)生兩個字節(jié),即為寄存器內(nèi)的結(jié)果。開始測溫指令EEH:此命令將開始一次溫度的測量，不需再輸入數(shù)據(jù)。在單次測量模式下，可在進行轉(zhuǎn)換的同時使DS1624保持閑置狀態(tài).在連續(xù)模式下,將啟動連續(xù)測溫。停止測溫指令22H：該命令將停止溫度的測量，不需再輸入數(shù)據(jù)。此命令可用來停止連續(xù)測溫模式。發(fā)出請求后，當(dāng)前溫度測量結(jié)束，然后DS1624保持閑置狀態(tài)。直到下一個開始測溫的請求發(fā)出才繼續(xù)進行連續(xù)測量。3。3。6 I2C介紹以啟動信號START來掌管總線，以停止信號STOP來釋放總線;每次通訊以START開始，以STOP結(jié)束；啟動信號START后緊接著發(fā)送一個地址字節(jié)，其中7位為被控器件

52、的地址碼,一位為讀/寫控制位R/W，R/W位為0表示由主控向被控器件寫數(shù)據(jù)，R/W為1表示由主控向被控器件讀數(shù)據(jù);當(dāng)被控器件檢測到收到的地址與自己的地址相同時,在第9個時鐘期間反饋應(yīng)答信號；每個數(shù)據(jù)字節(jié)在傳送時都是高位（MSB)在前；寫通訊過程：1.主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個START信號掌管總線；2。發(fā)送一個地址字節(jié)(包括7位地址碼和一位R/W）；3。當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時發(fā)送一個應(yīng)答信號（ACK）；4.主控收到ACK后開始發(fā)送第一個數(shù)據(jù)字節(jié)；5.被控器收到數(shù)據(jù)字節(jié)后發(fā)送一個ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù),發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；6.主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)

53、后，發(fā)送一個停止位STOP，結(jié)束整個通訊并且釋放總線；讀通訊過程：1。主控在檢測到總線空閑的狀況下，首先發(fā)送一個START信號掌管總線；2。發(fā)送一個地址字節(jié)（包括7位地址碼和一位R/W)；3。當(dāng)被控器件檢測到主控發(fā)送的地址與自己的地址相同時發(fā)送一個應(yīng)答信號（ACK）;4.主控收到ACK后釋放數(shù)據(jù)總線，開始接收第一個數(shù)據(jù)字節(jié);5。主控收到數(shù)據(jù)后發(fā)送ACK表示繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，發(fā)送NACK表示傳送數(shù)據(jù)結(jié)束；6.主控發(fā)送完全部數(shù)據(jù)后，發(fā)送一個停止位STOP，結(jié)束整個通訊并且釋放總線;3。3。7DS1624的電路設(shè)計結(jié)合DS1624的硬件連接要求，圖3。7是DS1624與單片機的接口電路圖，其中電阻R0，

54、R1起電平上拉作用。圖3。7 DS1624電路3。4 熱電制冷片驅(qū)動電路設(shè)計3。4.1 驅(qū)動芯片MAX1968介紹MAX1968是一款適用于Peltier TEC模塊的開關(guān)型驅(qū)動芯片，圖3.8 MAX1968功能框圖工作于單電源，能夠提供±3A雙極性輸出，其功能框圖如圖3。8所示.MAX1968主要由兩個開關(guān)型同步降壓穩(wěn)壓器組成,100的占空比實現(xiàn)了低壓差操作。在兩個同步降壓穩(wěn)壓器輸出端配有高效MOSFET，由LX1、LX2引出，經(jīng)過LC濾波驅(qū)動TEC。兩個穩(wěn)壓器同時工作產(chǎn)生一個差動電壓,直接控制TEC電流,實現(xiàn)TEC電流的雙向控制,雙極性工作避免了線性驅(qū)動所存在的“死區(qū)”問題，以及

55、輕載電流時的非線性問題，能夠?qū)崿F(xiàn)無“死區(qū)”溫度控制.外部控制電路的輸出電壓加在TEC電流控制輸入端CTL1，直接設(shè)置TEC電流。一般TEC+接OS2,TEC-接OS1,OS1和OS2不是功率輸出，而是用來感測通過TEC的電流，流過TEC的電流由式（31）確定：(3-1）式中：RSENSE為TEC電流的感應(yīng)電阻；VCTL1為外部控制電路的輸出電壓；VREF為參考電壓（1。5V)。假設(shè)正向電流為加熱,則VCTL11。5V為加熱，電流的流向從OS2到OS1，OS1、OS2、CS這3個引腳的電壓關(guān)系為:VOS2>VOS1>VCS，反之則制冷。開關(guān)穩(wěn)壓器是按周期運作的，以把功率傳輸?shù)揭粋€輸出

56、端,這種轉(zhuǎn)換方法會在基頻及諧波上產(chǎn)生很大的噪聲分量，但是在MAX1968中是相位轉(zhuǎn)換并提供互補同相工作周期,所以紋波波形大大減小,抑制了紋波電流和電氣噪聲進入TEC模塊，進而影響LD工作性能.FREQ用來設(shè)置內(nèi)部振蕩器的開關(guān)頻率,當(dāng)FREQ接地頻率為500kHz，F(xiàn)REQ接電源頻率為1MHz。MAX1968片內(nèi)帶有的MOSFET驅(qū)動器，減少了外部元件,芯片工作在較高的開關(guān)頻率下，可以用更小的電感和電容，從而減少PCB（印制電路板)的面積、降低成本。為了確保電流控制環(huán)的穩(wěn)定,在COMP端接一補償電容,此電容的值可由式(32）確定:式中:f為電流控制環(huán)的頻率，一般不大于LX1端的濾波諧振（3-2）

57、頻率;gm為環(huán)的跨導(dǎo),典型值為100A/V；RTEC為TEC阻抗.將SHDN引腳置低，MAX1968還可以工作在省電模式.芯片還提供了一系列的保護和監(jiān)測功能：1.限制流過TEC最大的正向和反向電流，而且是獨立控制的.可根據(jù)使用的TEC在REF和GND之間通過分壓電阻,在引腳MAXIP和MAXIN端設(shè)置.2.ITEC為狀態(tài)輸出，用以監(jiān)測TEC的電流,是通過CS與OS1之間的電流感應(yīng)電阻取樣,此輸出電壓與流過TEC的電流成正比。3。TEC電壓限制功能,MAX1968為TEC提供了最大壓差控制，在REF和GND之間通過分壓電阻設(shè)置VMAX，VMAX在01。5V內(nèi)變化，而通過TEC的電壓為VMAX的4倍。4。模擬控制信號直接精確地設(shè)置TEC電流,消除了TEC中的浪涌電流。3.4.2 熱電制冷片TEC介紹熱電制冷片也叫熱電半導(dǎo)體制冷組件，帕爾貼等。因為制冷片分為兩面,一面吸熱，一面散熱，只是起到導(dǎo)熱作用,本身不會產(chǎn)生冷，所以又叫致冷片.熱電制冷片原理：半導(dǎo)體熱電偶由N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體組成。任何物質(zhì)都是由原子組成，原子是由原子核和電子組成。電子以高速度繞原子核轉(zhuǎn)動，受到原子核吸引，因為受到一定的限制，所以電子只能在有限的軌道上運轉(zhuǎn)，不能任意離開，而各層軌道上的電子具有不同的能量（電子勢能）.離原子核最遠軌道上的電子，經(jīng)?？梢悦撾x原子核吸引，而在原子之間運動,叫導(dǎo)體。如果電子不能脫離