基于太陽能的微型制冷控制系統(tǒng)研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　2011屆畢業(yè)生</b></p><p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 目: 基于太陽能的微型制冷控制系統(tǒng)研究 </p><p>　　院系名稱： 電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣0702 </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 XXX 學(xué) 號： XXXXXXXXXX</p><p>　　指導(dǎo)教師： XXXXXXX 教師職稱： 教授 </p><p>　　2011年 5 月 26 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p&

3、gt;<p>　　1.1 課題設(shè)計(jì)背景和目的1</p><p>　　1.2 太陽能制冷國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.2.1國外的發(fā)展概況2</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展概況2</p><p>　　1.2.3 太陽能制冷的研究2</p><p>　　1.3太陽能

4、制冷的方式及意義3</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)的框圖及內(nèi)容4</p><p>　　2 硬件設(shè)計(jì)中主要器件選型5</p><p><b>　　2.1單片機(jī)5</b></p><p>　　2.2 電子制冷片6</p><p>　　2.2.1 電子制冷片簡介6</p>&l

5、t;p>　　2.2.2 制冷片的選擇7</p><p>　　2.2.3 制冷片的散熱8</p><p>　　2.3 太陽能光伏電池8</p><p>　　2.4 溫度傳感器9</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)方案11</p><p

6、>　　3.2 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.3 溫度檢測13</p><p>　　3.4 系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.5 溫度顯示15</p><p>　　3.6 復(fù)位電路16</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)18</p><p>　　4.1

7、溫度控制PID算法18</p><p>　　4.2 溫度采集顯示程序20</p><p>　　4.3 系統(tǒng)主程序21</p><p><b>　　5 程序代碼23</b></p><p><b>　　結(jié) 論29</b></p><p><b>　　致 謝

8、30</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)31</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p>　　1.1 課題設(shè)計(jì)背景和目的</p><p>　　在糧食儲藏中，糧倉里的環(huán)境溫度是很重要的保證條件，糧食低溫儲藏就是利用自然低溫條件或機(jī)械制冷設(shè)備，降低倉內(nèi)儲糧溫度，并利用倉房圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔

9、熱性能，確保糧食在儲藏期間的糧堆溫度維持在低溫(15℃)或準(zhǔn)低溫(20℃)以下的一種糧食儲藏技術(shù)。低溫儲糧可以有效減緩糧食品質(zhì)劣變，抑制蟲霉的生長繁育，減少糧食營養(yǎng)損失，減少化學(xué)藥劑的使用，達(dá)到綠色儲糧的目的。低溫儲藏作為我國糧食儲藏工作中一項(xiàng)帶有方向性、重要性的技術(shù)措施，是當(dāng)前綠色儲糧技術(shù)推廣的首選方法。</p><p>　　低溫儲糧技術(shù)中，冷源的選擇極其關(guān)鍵。當(dāng)前的低溫儲糧主要有機(jī)械壓縮式制冷和天然低溫儲糧。

10、但前者電能消耗大，運(yùn)行成本高，停機(jī)后糧倉內(nèi)溫度容易回升；后者利用天然低溫資源如自然通風(fēng)降溫、深井水降溫等，雖然費(fèi)用低廉，但可利用的時(shí)間短，達(dá)不到滿意的制冷效果，不能大量實(shí)施。二者均難以滿足綠色儲糧“高質(zhì)量、高效益、低能耗、低污染”的發(fā)展要求。因此，低溫糧倉新冷源的研究與應(yīng)用必然具有廣闊的前景。</p><p>　　隨著社會生產(chǎn)活動的日益發(fā)展，人類對能源需求的日益增加，世界能源危機(jī)日益突出，開發(fā)利用太陽能等清潔能源

11、已經(jīng)成為各國的一個基本共識。太陽能作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，越來越受到人們的重視。</p><p>　　我國太陽能資源比較豐富，大部分地區(qū)日照充足，能滿足低溫糧倉的制冷能量消耗。太陽能空調(diào)的最大優(yōu)點(diǎn)在于，冷負(fù)荷的需求與太陽能的供給能夠保持一致性：當(dāng)天氣越熱、太陽輻射越強(qiáng)的時(shí)候，冷負(fù)荷的需求越大。采用太陽能微型制冷系統(tǒng)，即可以達(dá)到糧倉低溫效果，又能減少運(yùn)行成本，同時(shí)符合國家提出的節(jié)能減排的要求。1.2

12、太陽能制冷國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展趨勢</p><p>　　糧倉的低溫儲藏包括自然低溫儲藏和機(jī)械壓縮式制冷。在絕大部分地區(qū)，冬季可利用自然冷源（干冷的環(huán)境空氣）對倉儲糧食進(jìn)行充分冷卻。然而，隨著夏季的來臨，受太陽輻射及環(huán)境溫度的影響，倉內(nèi)糧食溫度逐漸回升。進(jìn)行低溫儲糧須在高溫季節(jié)采用制冷設(shè)備對儲糧進(jìn)行降溫或抑制糧溫回升。</p><p>　　1.2.1國外的發(fā)展概況</p>&l

13、t;p>　　國際上，德國工程師于1917年首次提出利用機(jī)械制冷進(jìn)行低溫儲糧的概念。1958年成功地開發(fā)了機(jī)械制冷低溫儲糧專用設(shè)備“糧食冷卻機(jī)”，并開始投入工業(yè)化生產(chǎn)。在美國，從上世紀(jì)50年代末期開始機(jī)械制冷低溫儲糧的研究。從1959年至1970年間，德克薩斯、依利諾、印地安那、內(nèi)布拉斯加等州陸續(xù)進(jìn)行了高水分玉米和高粱的冷卻低溫儲糧試驗(yàn)。Hunter等人在澳大利亞積極推廣使用機(jī)械制冷設(shè)備低溫儲藏小麥以減少或避免化學(xué)藥劑熏蒸。此外，東

14、南亞的泰國等也進(jìn)行了機(jī)械制冷低溫儲糧技術(shù)的應(yīng)用研究。在日本，上世紀(jì)70年代低溫倉容已達(dá)140.9萬噸，準(zhǔn)低溫倉容約83.5萬噸。至1990年，機(jī)械制冷低溫儲糧技術(shù)已在世界上50多個國家和地區(qū)使用，每年采用此技術(shù)儲藏的糧食約2000～2500萬噸。</p><p>　　1.2.2 國內(nèi)的發(fā)展概況</p><p>　　國內(nèi)，在國家“九五”科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“機(jī)械制冷低溫儲糧技術(shù)"資助下

15、，國家糧食局科學(xué)研究院在學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，于1998年研制成功了國內(nèi)首臺谷物冷卻機(jī)。自1998年以來，國務(wù)院大力開展糧食倉儲基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，分三批建設(shè)了500億公斤倉容的國家貯備糧庫，在這些新建成的國家儲備糧庫里配置了國產(chǎn)的谷物冷卻機(jī)裝備。</p><p>　　1.2.3 太陽能制冷的研究</p><p>　　隨著對太陽能的大力開發(fā)和應(yīng)用，太陽能制冷技術(shù)也有了相應(yīng)的進(jìn)展。實(shí)現(xiàn)太

16、陽能制冷有兩條途徑：(1)進(jìn)行太陽能光電轉(zhuǎn)化，以電能制冷。(2)進(jìn)行太陽能光熱轉(zhuǎn)換，以熱能制冷。</p><p>　　太陽能熱電制冷主要包括太陽能吸收式制冷及太陽能吸附制冷。國內(nèi)外關(guān)于光熱制冷的研究很多，但是由于太陽能光熱制冷技術(shù)要求高，造價(jià)成本高，因此在糧倉制冷應(yīng)用中普及率很低。</p><p>　　近幾年，太陽能光伏轉(zhuǎn)化效率有了很大的提高，而成本在逐漸降低，因此，太陽能光電制冷的應(yīng)用前

17、景會相當(dāng)廣闊。</p><p>　　1.3太陽能制冷的方式及意義</p><p>　　隨著人們節(jié)能和環(huán)保意識的加深，開發(fā)新能源和可再生能源已經(jīng)成為許多發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家21世紀(jì)能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本選擇。太陽能就是一種可再生清潔能源，長期以來一直受到科學(xué)家的研究和重視。在太陽能的利用中，太陽能制冷空調(diào)</p><p>　　是一個極具發(fā)展前景的領(lǐng)域，也是當(dāng)前制冷技術(shù)研究

18、中的熱點(diǎn)。</p><p>　　太陽能制冷具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)。首先是節(jié)能，據(jù)統(tǒng)計(jì)，國際上用于民用空調(diào)所耗電能約占民用總電耗的50%。而太陽能是取之不盡，用之不竭的。太陽能制冷用于空調(diào)，將大大的減少電力消耗，節(jié)約能源；其次是環(huán)保，根據(jù)《蒙特利爾議定書》,目前壓縮式制冷機(jī)主要使用的CFC 類工質(zhì)因?yàn)閷Υ髿獬粞鯇佑衅茐淖饔脩?yīng)停止使用(美、歐等已停止生產(chǎn)和使用)，現(xiàn)在各國都在研究CFC 類工質(zhì)的替代物質(zhì)及替代制冷技術(shù)。太陽

19、能制冷一般采用非氟氯烴類物質(zhì)作為制冷劑，臭氧層破壞系數(shù)(ODP) 和溫室效應(yīng)系數(shù)(GWP) 均為零，適合當(dāng)前環(huán)保要求，同時(shí)可以減少燃燒化石能源發(fā)電帶來的環(huán)境污染。利用太陽能致冷與一般電力致冷的基本原理相同，只是在使用能源方面不一樣。</p><p>　　目前太陽能致冷的方法有許多種主要是壓縮式致冷，蒸汽噴射式致冷和吸收式致冷。壓縮式致冷要求集熱溫度高，工作介質(zhì)對環(huán)境有影響，且造價(jià)高；蒸汽噴射式致冷不僅要求集熱溫度

20、高，且致冷效率低，經(jīng)濟(jì)上不合算?，F(xiàn)著重研究的是吸收式致冷開發(fā)，因?yàn)榇朔N致冷系統(tǒng)所需集熱溫度較低，一般要求65 - 90 度即可，這對太陽能來說容易滿足，從設(shè)備制造而言，吸收式致冷也較簡單，投資小，易于家庭接受，而且熱利用率也較高，可達(dá)0.6 - 0.7 。</p><p>　　太陽能吸收式致冷可采用平極式集熱器或真空管集熱器為熱源，它的致冷基本原理是利用兩種不同沸點(diǎn)的物質(zhì)組成工質(zhì)對，其中沸點(diǎn)低的物質(zhì)為致冷劑，沸點(diǎn)

21、高的物質(zhì)為吸收劑。溴化鋰吸收式致冷機(jī)是目前比較常用的太陽能致冷機(jī)，它就是利用水在低壓真空環(huán)境下的蒸發(fā)進(jìn)行致冷的，應(yīng)用吸收劑溴化鋰溶液極易吸收致冷的特性，通過溴化鋰溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化(發(fā)生與吸收過程) 使致冷劑在一個封閉的系統(tǒng)中不斷地循環(huán)，達(dá)到致冷空調(diào)的目的。</p><p>　　電子制冷是由半導(dǎo)體制冷片（TE），（大量的PN結(jié)（碲化鉍））制冷的。當(dāng)一塊N型半導(dǎo)體材料和一塊P型半導(dǎo)體材料聯(lián)結(jié)成電偶對時(shí)，在這個電路中

22、接通直流電流后，就能產(chǎn)生能量的轉(zhuǎn)移，電流由N型元件流向P型元件的接頭吸收熱量，成為冷端由P型元件流向N型元件的接頭釋放熱量，成為熱端。</p><p>　　本文中用到的太陽能制冷方法是電子制冷，采用的是半導(dǎo)體制冷片，制冷效果符合設(shè)計(jì)要求，且成本低。</p><p>　　1.4設(shè)計(jì)的框圖及內(nèi)容</p><p>　　本文設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。系統(tǒng)功

23、能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成,硬件部分主要完成主電路、數(shù)據(jù)采集電路、驅(qū)動電路、溫度顯示電路等的設(shè)計(jì)。軟件程序編寫主要用來實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動電路控制、溫度的檢測、溫度顯示等數(shù)據(jù)處理功能。</p><p>　　圖1.1 總設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　2 硬件設(shè)計(jì)中主要器件選型</p><p><b>　　2.1單片機(jī)</b></p>&

24、lt;p>　　單片機(jī)就是在一塊硅片上集成了微處理器、存儲器和各種輸入輸出接口電路的微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。單片機(jī)以其較高的性能價(jià)格比受到了人們的重視和關(guān)注。它的優(yōu)點(diǎn)就是體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、對環(huán)境要求不高、價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。單片機(jī)根據(jù)其基本操作處理的位數(shù)可分為4、8、16、32位單片機(jī)，應(yīng)用最為廣泛的是八位單片機(jī)。</p><p>　　STC12C5A08S2具有1個時(shí)鐘/

25、機(jī)器周期，高速、高可靠，2路PWM，8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換，25萬次/秒1T 8051帶總線，無法解密，管腳直接兼容傳統(tǒng)89C52，有全球唯一ID號可省復(fù)位電路，36-44個I/O內(nèi)部R/C時(shí)鐘的宏晶芯片加密性強(qiáng)，解密難度高。</p><p>　　STC12C5A08S2單片機(jī)中包含中央處理器(CPU)、程序存儲器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲器(SRAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、UART串口、串口2、I/O接口、高速A/D

26、轉(zhuǎn)換、SPI接口、PCA、看門狗及片內(nèi)R/C振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。STC12C5A08S2系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)。STC12C5A08S2單片機(jī)的封裝圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1 STC12C5A08S2引腳封裝圖</p><p><b>　　2.2 電子制冷片</b></p

27、><p>　　2.2.1 電子制冷片簡介</p><p>　　電子制冷片是制冷系統(tǒng)的核心，其能力和特征決定了制冷系統(tǒng)的能力和特征。電子制冷片具有體積小、重量輕、高功率、低能耗、工作安靜無振動、可變頻和易于精確控制等特點(diǎn)，是極為理想的移動或者便攜的小型熱管理系統(tǒng)的首選。電子制冷片可廣泛用于空氣調(diào)節(jié)裝置、水冷裝置、商業(yè)冷藏裝置的制冷單元，目前，其主要應(yīng)用范圍包括便攜式制冷系統(tǒng)、食品冷卻系統(tǒng)、微型冷

28、藏系統(tǒng)、溫控裝運(yùn)容器、電子制冷系統(tǒng)、醫(yī)療成像系統(tǒng)、迷你冷卻水系統(tǒng)等。</p><p>　　半導(dǎo)體制冷片（TE）也叫熱電制冷片，是一種熱泵，它的優(yōu)點(diǎn)是沒有滑動部件，應(yīng)用在一些空間受到限制，可靠性要求高，無制冷劑污染的場合。</p><p>　　半導(dǎo)體制冷片的工作運(yùn)轉(zhuǎn)是用直流電流，它既可制冷又可加熱，通過改變直流電流的極性來決定在同一制冷片上實(shí)現(xiàn)制冷或加熱，這個效果的產(chǎn)生就是通過熱電的原理，半

29、導(dǎo)體制冷片作為特種冷源，在技術(shù)應(yīng)用上具有以下的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：</p><p>　　（1）不需要任何制冷劑，可連續(xù)工作，沒有污染源沒有旋轉(zhuǎn)部件，不會產(chǎn)生回轉(zhuǎn)效應(yīng)，沒有滑動部件是一種固體片件，工作時(shí)沒有震動、噪音、壽命長，安裝容易。</p><p>　　（2）半導(dǎo)體制冷片具有兩種功能，既能制冷，又能加熱，制冷效率一般不高，但制熱效率很高，永遠(yuǎn)大于1。因此使用一個片件就可以代替分立的加熱系統(tǒng)和制冷

30、系統(tǒng)。</p><p>　?。?）半導(dǎo)體制冷片是電流換能型片件，通過輸入電流的控制，可實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制，再加上溫度檢測和控制手段，很容易實(shí)現(xiàn)遙控、程控、計(jì)算機(jī)控制，便于組成自動控制系統(tǒng)。</p><p>　?。?）半導(dǎo)體制冷片熱慣性非常小，制冷制熱時(shí)間很快，在熱端散熱良好冷端空載的情況下，通電不到一分鐘，制冷片就能達(dá)到最大溫差。</p><p>　?。?）半導(dǎo)體

31、制冷片的反向使用就是溫差發(fā)電，半導(dǎo)體制冷片一般適用于中低溫區(qū)發(fā)電。</p><p>　?。?）半導(dǎo)體制冷片的單個制冷元件對的功率很小，但組合成電堆，用同類型的電堆串、并聯(lián)的方法組合成制冷系統(tǒng)的話，功率就可以做的很大，因此制冷功率可以做到幾毫瓦到上萬瓦的范圍。</p><p>　?。?）半導(dǎo)體制冷片的溫差范圍，從正溫90℃到負(fù)溫度130℃都可以實(shí)現(xiàn)。</p><p>

32、　　如圖2.2所示為半導(dǎo)體制冷片的實(shí)物圖。</p><p>　　圖2.2 半導(dǎo)體制冷片</p><p>　　2.2.2 制冷片的選擇</p><p>　　在制冷器的選擇中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?)被冷卻物體所欲達(dá)到的溫度；</p><p>　?。?)制冷元件的最大電流數(shù)值；</p>&l

33、t;p>　　（3)熱負(fù)載，被冷卻物的發(fā)熱量和從外部滲入的熱量；</p><p>　　（4)選取何種散熱方式(自然對流散熱、強(qiáng)迫對流散熱或液冷等)以及熱端與周圍介質(zhì)的熱交換系數(shù)；</p><p>　?。?)冷端同被冷卻物體間取何種熱交換方式(緊密接觸或液體循環(huán)等)以及熱交換系數(shù)；</p><p>　?。?)冷卻速度與達(dá)到溫度的時(shí)間。</p><

34、;p>　　半導(dǎo)體制冷糧倉的負(fù)荷可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(2.1)</b></p><p>　　式中 —糧倉的泄漏能量；</p><p><b>　　—開門泄漏能量；</b></p><p><b>　　— 糧食散發(fā)；</b></p>&l

35、t;p><b>　　— 其他熱量。</b></p><p>　　這本文中將條件設(shè)定為密閉糧倉，在濕度一定的情況下，計(jì)算制冷量，來選擇半導(dǎo)體制冷片。糧倉熱量主要來自外部，選擇糧倉為面積為70平米，制冷高度為1米，可估算所需制冷量為1匹。</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)中的要求可選用的制冷片的型號為THC1-12706，所選制冷片對應(yīng)的型號主要參數(shù)有工作電流為6A，工

36、作電壓為12V，溫度范圍為正溫80℃到負(fù)溫度55℃。根據(jù)糧倉大小，共選擇了10片制冷片。</p><p>　　2.2.3 制冷片的散熱</p><p>　　散熱管是焊接的矩形截面空心鋁管或銅管，空氣在散熱管中流動，其外表面與半導(dǎo)體制冷片接觸，半導(dǎo)體制冷片的另一面與散熱片接觸，散熱片之間通過散熱片螺栓組件聯(lián)接，保溫隔板在散熱片之間，保溫套管套裝在散熱管兩邊的管上，用于散熱管保溫。制冷器風(fēng)扇通

37、過制冷器風(fēng)扇螺栓組件固定在U型板上，制冷器風(fēng)扇的風(fēng)吹到散熱片上，將散熱片的熱量吹到大氣中，防止半導(dǎo)體制冷片過熱，U型板通過散熱片螺栓組件聯(lián)接散熱片，U型板上的一組孔用于對外聯(lián)接，固定半導(dǎo)體制冷器。</p><p>　　2.3 太陽能光伏電池</p><p>　　太陽能電池通常由半導(dǎo)體硅材料制成。其作用是把太陽能直接轉(zhuǎn)換為直流形式的電能，是光伏陣列中光電轉(zhuǎn)換的最小單元。由于單個太陽電池的功率

38、極小，因此一般不單獨(dú)作為電源使用。實(shí)際應(yīng)用中是將許多單個太陽電池經(jīng)過串、并聯(lián)組合并進(jìn)行封裝后構(gòu)成太陽電池組件使用。光伏陣列就是由許多太陽電池組件經(jīng)過相應(yīng)的串、并聯(lián)后構(gòu)成。</p><p>　　圖2.3 硅太陽電池結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖2.3所示的硅電池，它的基體材料為P型單晶硅，厚度在0.4mm以下。上表面層為N型層，是受光層，它和基體在交界面處形成一個P-N結(jié)。在上表面上加有

39、柵狀金屬電極，可提高轉(zhuǎn)換效率；另外，在受光面上，覆蓋著一層減反射膜，它是一層很薄的天藍(lán)色氧化硅薄膜，用以減少入射太陽光的反射，使太陽電池對入射光的吸收率達(dá)到90%以上。</p><p>　　在實(shí)際的太陽能電池中，一般串聯(lián)電阻都比較小，大都在0.001～3歐之間。另外，由于制造工藝的因素，光伏電池的邊緣和金屬電極在制作時(shí)可能會產(chǎn)生微小的裂痕、劃痕，從而會形成漏電而導(dǎo)致本來要流過負(fù)載的光生電流短路掉，因此引入一個并聯(lián)

40、電阻 來等效。相對于串聯(lián)電阻來說，并聯(lián)電阻比較大，一般在1K歐以上。太陽能電池的等效電路如圖2.4所示。</p><p>　　圖2.4 太陽能電池等效電路</p><p>　　在針對低溫儲藏中的糧倉時(shí)，選擇太陽能電池主要考慮到制冷量和半導(dǎo)體制冷片的實(shí)際效率。制冷量的計(jì)算將在硬件電路設(shè)計(jì)中討論并進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)實(shí)際綜合情況，就可以進(jìn)行太陽能電池的選擇了。</p><p&

41、gt;　　本設(shè)計(jì)中采用的光伏電池主要參數(shù)如表2.1所示。</p><p>　　表2.1 太陽能光伏電池主要參數(shù)</p><p><b>　　2.4 溫度傳感器</b></p><p>　　DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信

42、線，可以連接很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。 </p><p>　　DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)如下： </p><p>　?。?）只要求一個端口即可實(shí)現(xiàn)通信； </p><p>　?。?）在DS18B20中的每個器件上都有獨(dú)一無二的序列號； </p><p>　　（3）實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫； </p><

43、;p>　?。?）測量溫度范圍在－55到＋125攝氏度之間； </p><p>　?。?）數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇； </p><p>　?。?）內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。 </p><p>　　如圖2.5所示為溫度傳感器的封裝引腳圖。</p><p>　　圖2.5 DS1820引腳封裝圖</p>&

44、lt;p><b>　　現(xiàn)將引腳說明如下：</b></p><p><b>　　GND—地信號；</b></p><p>　　DQ— 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳，開漏單總線接口引腳，當(dāng)被用在寄生電源下，也可以向器件提供電源；</p><p>　　VDD— 可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時(shí)，此引腳必須接地。</p&g

45、t;<p><b>　　3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1系統(tǒng)總體硬件設(shè)計(jì)方案</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)就是為單片機(jī)溫控系統(tǒng)選擇合適的、最優(yōu)的系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍電路，如按鍵、數(shù)碼管、器件合適的接口電路等。系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)本著以下原則：</p><p>　　(1) 盡可能選擇典型

46、電路，并符合單片機(jī)常規(guī)用法。</p><p>　　(2) 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，一般響應(yīng)時(shí)間比硬件實(shí)現(xiàn)長，且占用CPU時(shí)間。由于本設(shè)計(jì)的響應(yīng)時(shí)間要求不高，所以有一些功能可以用軟件編程實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　(3) 系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品。</

47、p><p>　　本系統(tǒng)的硬件電路主要包括模擬部分和數(shù)字部分，本系統(tǒng)功能由硬件和軟件兩大部分協(xié)調(diào)完成，硬件部分主要完成制冷片的驅(qū)動，傳感器信號的采集處理，溫度的顯示等。軟件主要完成對驅(qū)動電路的控制和采集的溫度信號進(jìn)行處理及數(shù)碼管顯示等功能。</p><p>　　在硬件設(shè)計(jì)中遇到的主要問題是如何將太陽能電池加到半導(dǎo)體制冷片上，在這個問題上有四種方案。第一種方案是用一個升壓電路然后連接蓄電池，對蓄電

48、池充電，然后將蓄電池端電壓加到半導(dǎo)體上，驅(qū)動半導(dǎo)體進(jìn)行工作，但由于功率在前面損耗過多，以至于半導(dǎo)體制冷片只是發(fā)熱，并不能達(dá)到預(yù)期的制冷效果。第二種方案是去掉升壓電路和蓄電池部分，直接用太陽能電池的端電壓驅(qū)動制冷片工作，但太陽能電池內(nèi)阻相對于半導(dǎo)體制冷片來說太大，能量損耗在了太陽能電池內(nèi)阻上，效果也不理想。第三種方案是加入恒流源電路，控制半導(dǎo)體制冷片的電流，但因與直接和太陽能電池相連同樣的原因，再次被否決掉了。第四種方案是現(xiàn)在電路中的IR

49、公司生產(chǎn)的IR2103對電路進(jìn)行驅(qū)動，這次完全避免了以上兩個原因，得到了符合設(shè)計(jì)要求的電路。</p><p>　　如圖3.1所示為系統(tǒng)的整體硬件電路圖。</p><p>　　圖3.1 系統(tǒng)整體硬件電路圖</p><p>　　在本章的后續(xù)內(nèi)容中分別說明了各個部分的原理及構(gòu)成。</p><p>　　3.2 驅(qū)動電路設(shè)計(jì)</p>&l

50、t;p>　　硬件設(shè)計(jì)中最關(guān)鍵的就是利用何種電路將太陽能電池和制冷片連接起來。</p><p>　　系統(tǒng)采用由STC12C5A08S2得I/O口控制制冷片所接開關(guān)的通斷，以多個單片機(jī)接口控制多路制冷片的方式來控制制冷能力。電路采用IR公司芯片IR2103作為核心驅(qū)動芯片，輸人與單片機(jī)的接口相連，通過開關(guān)原件的通斷來調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動電流。功率器件采用MOSFET(IRF540)，電流容量為23A，耐壓值為100V，

51、完全能夠滿足系統(tǒng)要求。</p><p>　　如圖3.2所示為驅(qū)動采樣電路。系統(tǒng)中共有十片半導(dǎo)體制冷片，一片對應(yīng)一個驅(qū)動電路，十片半導(dǎo)體制冷片對應(yīng)的單片機(jī)接口如表3.1所示。</p><p>　　圖3.2 驅(qū)動芯片與單片機(jī)接口圖</p><p>　　表3.1 制冷片與對應(yīng)單片機(jī)接口</p><p><b>　　3.3 溫度檢測<

52、;/b></p><p>　　本設(shè)計(jì)中溫度傳感器使用的是DS18B20。DS18B20是美國達(dá)拉斯（DALLAS，已被美信公司收購）半導(dǎo)體公司推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根

53、接口線（單總線接口）讀寫，單總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電。使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。DS18B20在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離和分辨率等方面都很不錯，給開發(fā)帶來了方便和令人滿意的效果。</p><p>　　數(shù)字溫度傳感器DS18B20與控制器的硬件連接如3.3所示。由于DS18B20是1﹣Wire總線接口，為了使一根總線上掛接多個DS18B20，DS18B20的數(shù)據(jù)引腳設(shè)

54、計(jì)為漏極開路的三態(tài)門，所以DS18B20與控制器連接時(shí)數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳DQ應(yīng)接上拉電阻，其阻值為4.7―5.0kΩ，以保證正常通信的硬件支持。</p><p>　　圖3.3 溫度傳感器與單片機(jī)接口圖</p><p>　　3.4 系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)</p><p>　　在硬件電路設(shè)計(jì)中用到的溫度傳感器DS18B20需要5V的電源，驅(qū)動電路部分的驅(qū)動芯片IR2103及電

55、子制冷片TEC1-12706需要12V的電源，而從太陽能電池出來的電壓為15V左右，從而利用穩(wěn)壓器件78LXX系列來進(jìn)行穩(wěn)壓，提供所需電壓。從太陽能電池出來的系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)如圖3.4所示。</p><p>　　78xx系列在降壓電路中應(yīng)注意以下事項(xiàng)： </p><p>　?。?）輸入輸出壓差不能太大,太大則轉(zhuǎn)換效率急速降低，而且容易擊穿損壞； </p><p>　

56、　（2）輸出電流不能太大，1.5A 是其極限值。大電流的輸出，散熱片的尺寸要足夠大，否則會導(dǎo)致高溫保護(hù)或熱擊穿； </p><p>　?。?）輸入輸出壓差也不能太小,大小效率很差。</p><p><b>　　UA78L05</b></p><p>　　圖3.4 系統(tǒng)供電電源電路圖</p><p><b>　　

57、3.5 溫度顯示</b></p><p>　　數(shù)碼管顯示電路中主要是從溫度傳感器DS18B20所測得的溫度，通過數(shù)碼管來顯示的電路。此電路中用到的器件有八位鎖存器74HC573和兩個數(shù)碼管，單片機(jī)用到的接口有P0.0到P0.7和P2.6和P2.7口。如圖3.5所示為數(shù)碼管顯示電路圖。</p><p>　　LED顯示器工作方式有兩種：靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。靜態(tài)顯示的特點(diǎn)是每

58、個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是占用CPU時(shí)間少，顯示便于監(jiān)測和控制。缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，成本較高。</p><p>　　數(shù)碼管動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所

59、謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 </p><p>　　圖3.5 數(shù)碼管與單片機(jī)接口圖</p><p><b>　　3.6 復(fù)位電路</b></p><p>　　復(fù)位使

60、單片機(jī)處于起始狀態(tài)，并從該起始狀態(tài)開始運(yùn)行。STC12C5A08S2的P4.7/RST引腳為復(fù)位端，該引腳連續(xù)保持2個機(jī)器周期（24個時(shí)鐘振動周期）以上高電平，則可使單片機(jī)復(fù)位。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個機(jī)器周期的S5P2期間采樣斯密特觸發(fā)器的輸出端，該觸發(fā)器可抑制RST引腳的噪聲干擾，并在復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE信號，內(nèi)部RAM處于運(yùn)行狀態(tài)。其中的數(shù)據(jù)信息不會丟失，也即復(fù)位后，只影響SFR中的內(nèi)容，內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不受影響。外部復(fù)位有上電復(fù)位

61、和按鍵電平復(fù)位。由于單片機(jī)運(yùn)行過程中，其本身的干擾或外界干擾會導(dǎo)致出錯，此時(shí)我們可按復(fù)位鍵重新開始運(yùn)行。為了便于本設(shè)計(jì)運(yùn)行調(diào)試，復(fù)位電路采用按鍵復(fù)位方式。按鍵復(fù)位電路如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 按鍵復(fù)位電路</p><p><b>　　4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1 溫度控制PID算法</p>

62、;<p>　　系統(tǒng)中采用溫度傳感器DS18B20來檢測環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度超過設(shè)定值時(shí)，單片機(jī)經(jīng)比較后，采用PID 算法進(jìn)行溫度控制。</p><p>　　PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過程的特性確定PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。PID 控制器參數(shù)整定的方法概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參

63、數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。</p><p>　　當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，可以用求和代替積分，用差商代替微分，即做如下近似變換：</p><p>　　(4.1) </p><p><b

64、>　　(4.2)</b></p><p><b>　　(4.3)</b></p><p>　　式中，k 為采樣序號，k=1，2，…；T 為采樣周期。</p><p>　　顯然，上述離散化過程中，采樣時(shí)間T 必須足夠短，才能保證有足夠的精度。為了書寫方便，將e（k T）簡化表示成e（k）等，即省去T?？梢缘玫诫x散的PID 表達(dá)式

65、為：</p><p><b>　　(4.4)</b></p><p>　　式中；k －采樣序號，k=1，2，…，；</p><p>　　u（k）－第k 次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；</p><p>　　e （k）－ 第k 次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；</p><p>　　e（k-1）－第（k-1）次采樣

66、時(shí)刻輸入的偏差值；</p><p>　　－積分系數(shù)， ；</p><p>　　－微分系數(shù)， 。</p><p>　　該系統(tǒng)采用增量式PID 控制算法， 是指數(shù)字控制器輸出只是控制量的增量，該算法編程簡單，數(shù)據(jù)可以遞推使用，占用存儲空間少，運(yùn)算快。根據(jù)遞推原理可得：</p><p><b>　　

67、(4.5)</b></p><p>　　聯(lián)立上兩式可得控制算法:</p><p><b>　　(4.6)</b></p><p>　　一個應(yīng)用系統(tǒng)要完成各項(xiàng)功能，首先必須有較完善的硬件作保證。同時(shí)還必須得到相應(yīng)設(shè)計(jì)合理的軟件的支持，尤其是微機(jī)應(yīng)用高速發(fā)展的今天，許多由硬件完成的工作，都可通過軟件編程而代替。甚至有些必須采用很復(fù)雜的硬

68、件電路才能完成的工作，用軟件編程有時(shí)會變得很簡單，如數(shù)字濾波，信號處理等。因此充分利用其內(nèi)部豐富的硬件資源和軟件資源，采用與STC51系列單片機(jī)相對應(yīng)的51匯編語言和結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法進(jìn)行軟件編程。</p><p>　　溫度子程序是針對檢測來的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，送入到單片機(jī)進(jìn)行控制的。程序中應(yīng)有延時(shí)程序來保證信號的穩(wěn)定性，鎖存一定時(shí)間的溫度進(jìn)行顯示。</p><p>　　單片機(jī)需對I

69、R2103進(jìn)行驅(qū)動，由電子開關(guān)控制制冷片的通斷，如圖4.1所示為單片機(jī)經(jīng)過驅(qū)動對制冷片進(jìn)行控制的程序流程圖。當(dāng)中央處理器正在處理內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)，外界發(fā)生了緊急情況，要求CPU暫停當(dāng)前的工作轉(zhuǎn)去處理這個緊急事件。處理完畢后，再回到原來被中斷的地址，繼續(xù)原來的工作，這樣的過程稱為中斷。實(shí)現(xiàn)這一功能的部件稱為中斷系統(tǒng)，申請CPU中斷的請求源稱為中斷源，單片機(jī)的中斷系統(tǒng)一般允許多個中斷源，當(dāng)多個中斷源同時(shí)向CPU請求中斷時(shí)，就存在一個中斷優(yōu)先權(quán)的問

70、題。通常根據(jù)中斷源的優(yōu)先級別，優(yōu)先處理最緊急事件的中斷請求源，即最先響應(yīng)級別最高的中斷請求。</p><p>　　圖4.1 溫度控制流程圖</p><p>　　4.2 溫度采集顯示程序</p><p>　　數(shù)碼管動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這樣一來，就沒有必要每一位數(shù)碼管配一個鎖存器，從而大大地簡化了硬件電路。選

71、亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 </p><p>　　如圖4.2所示為溫度顯示子程序流程圖。</p><p>　　圖4.2 溫度顯示程序流程圖</p><p>

72、<b>　　4.3 系統(tǒng)主程序</b></p><p>　　單片機(jī)在編程時(shí)，需要先確定完成的具體內(nèi)容，再根據(jù)內(nèi)容寫出程序流程圖，最后依據(jù)所寫流程圖進(jìn)行編程。</p><p>　　此節(jié)中要根據(jù)各個電路模塊完成的功能，寫出總體流程圖?；谔柲芪⑿椭评淇刂葡到y(tǒng)，主要模塊有單片機(jī)控制模塊，電源供給模塊，驅(qū)動模塊，采樣模塊和顯示模塊。</p><p>

73、　　根據(jù)本文，主程序開始到調(diào)用溫度子程序，還有初始化及中斷程序，到各個具體的子程序。</p><p>　　如圖4.3所示為主程序流程圖。</p><p>　　圖4.3 主程序流程圖</p><p><b>　　5 程序代碼</b></p><p><b>　　ORG 0000H</b></p&

74、gt;<p>　　TEMPER_L EQU 29H</p><p>　　TEMPER_H EQU 28H</p><p>　　FLAG1 EQU 38H //是否檢測到DS18B20標(biāo)志位</p><p>　　A_BIT EQU 20H //數(shù)碼管個位數(shù)存放內(nèi)存位置</p>&l

75、t;p>　　B_BIT EQU 21H //數(shù)碼管十位數(shù)存放內(nèi)存位置</p><p>　　XS EQU 30H</p><p>　　MOV A,#00H</p><p><b>　　MOV P2,A</b></p><p>　　MAIN:LCALL GET_TEMPER

76、//調(diào)用讀溫度子程序</p><p><b>　　MOV A,29H</b></p><p><b>　　MOV B,A</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p><b>　　RLC A</b></p><

77、p><b>　　CLR C</b></p><p><b>　　RLC A</b></p><p><b>　　CLR C</b></p><p><b>　　RLC A</b></p><p><b>　　CLR C</b>&

78、lt;/p><p><b>　　RLC A</b></p><p><b>　　SWAP A</b></p><p><b>　　MOV 31H,A</b></p><p><b>　　MOV A,B</b></p><p>　　MOV

79、 C,40H //將28H中的最低位移入C</p><p><b>　　RRC A</b></p><p><b>　　MOV C,41H</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p><b>　　MOV C,42H

80、</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p><b>　　MOV C,43H</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p><b>　　MOV 29H,A</b></p>&l

81、t;p>　　LCALL DISPLAY //調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序</p><p>　　AJMP MAIN //這是DS18B20復(fù)位初始化子程序</p><p>　　INIT_1820:SETB P1.0</p><p><b>　　NOP</b></p><p&g

82、t;　　CLR P1.0 //主機(jī)發(fā)出延時(shí)537微秒的復(fù)位低脈沖</p><p><b>　　MOV R1,#3</b></p><p>　　TSR1:MOV R0,#107</p><p><b>　　DJNZ R0,$</b></p><p>　　DJNZ R1,TSR1&

83、lt;/p><p>　　SETB P1.0 //然后拉高數(shù)據(jù)線</p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　MOV R0,#

84、25H</p><p>　　TSR2:JNB P1.0,TSR3 //等待DS18B20回應(yīng)</p><p>　　DJNZ R0,TSR2</p><p>　　LJMP TSR4 // 延時(shí)</p><p>　　TSR3:SETB FLAG1 // 置標(biāo)志位,表示DS1820存在</p&

85、gt;<p><b>　　LJMP TSR5</b></p><p>　　TSR4:CLR FLAG1 // 清標(biāo)志位,表示DS1820不存在</p><p><b>　　LJMP TSR7</b></p><p>　　TSR5:MOV R0,#117</p><p>

86、;　　TSR6:DJNZ R0,TSR6 // 時(shí)序要求延時(shí)一段時(shí)間</p><p>　　TSR7:SETB P1.0</p><p>　　RET // 讀出轉(zhuǎn)換后的溫度值</p><p>　　GET_TEMPER:SETB P1.0</p><p>　　LCALL INIT_1820 //先復(fù)位DS18B

87、20</p><p>　　JB FLAG1,TSS2</p><p>　　RET // 判斷DS1820是否存在?若DS18B20不存在則返回</p><p>　　TSS2:MOV A,#0CCH //跳過ROM匹配</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p

88、>　　MOV A,#44H // 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820 //這里通過調(diào)用顯示子程序?qū)崿F(xiàn)延時(shí)一段時(shí)間,等待AD轉(zhuǎn)換結(jié)束,12位的話750微秒</p><p>　　LCALL DISPLAY</p><p>　　LCALL INIT_1820 //準(zhǔn)備讀溫度前先復(fù)位</p>&

89、lt;p>　　MOV A,#0CCH //跳過ROM匹配</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　MOV A,#0BEH //發(fā)出讀溫度命令</p><p>　　LCALL WRITE_1820</p><p>　　LCALL READ_18200 //將讀出的溫度數(shù)據(jù)保存到35H/36

90、H </p><p>　　RET //寫DS18B20的子程序(有具體的時(shí)序要求)</p><p>　　WRITE_1820:MOV R2,#8 //一共8位數(shù)據(jù)</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　WR1:CLR P1.0</p><p>

91、<b>　　MOV R3,#6</b></p><p><b>　　DJNZ R3,$</b></p><p><b>　　RRC A</b></p><p>　　MOV P1.0,C</p><p>　　MOV R3,#23</p><p><b

92、>　　DJNZ R3,$</b></p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p>　　DJNZ R2,WR1</p><p>　　RET //讀DS18B20的程序,從DS18B20中讀出兩個

93、字節(jié)的溫度數(shù)據(jù) </p><p>　　READ_18200:MOV R4,#2 // 將溫度高位和低位從DS18B20中讀出</p><p>　　MOV R1,#29H //低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)</p><p>　　RE00:MOV R2,#8 //數(shù)據(jù)一共有8位</p>

94、;<p>　　RE01:CLR C</p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　CLR P1.0</b></

95、p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　NOP</b></p><p><b>　　SETB P1.0</b></p><p><b>　　MOV R3,

96、#9</b></p><p>　　RE10: DJNZ R3,RE10</p><p>　　MOV C,P1.0</p><p>　　MOV R3,#23</p><p>　　RE20: DJNZ R3,RE20</p><p><b>　　RRC A</b></p>&

97、lt;p>　　DJNZ R2,RE01</p><p><b>　　MOV @R1,A</b></p><p><b>　　DEC R1</b></p><p>　　DJNZ R4,RE00</p><p><b>　　RET</b></p><p&g

98、t;　　DISPLAY:CLR C</p><p>　　SUBB A, #30</p><p>　　JNB CY, T1</p><p>　　MOV A, B</p><p><b>　　CLR C</b></p><p>　　SUBB A,#25</p>&l

99、t;p>　　JNB CY, XIANSHI</p><p>　　CLR P1.1</p><p>　　LJMP XIANSHI</p><p>　　T1:CLR P1.2</p><p>　　XIANSHI:MOV A,B</p><p>　　MOV B,#10 //10進(jìn)制/10=1

100、0進(jìn)制</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p>　　MOV B_BIT,A //十位在A</p><p>　　MOV A_BIT,B //個位在B</p><p>　　MOV R0,#4 </p><p>　　CLR C

101、 //多加的</p><p>　　DPL1: MOV R1,#250 //顯示1000次</p><p>　　DPLOP:MOV DPTR,#NUMTAB1</p><p>　　MOV A,A_BIT //取個位數(shù)</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR //查個位數(shù)的7段代

102、碼</p><p>　　MOV P0,A //送出個位的7段代碼</p><p>　　CLR P2.1 //開個位顯示</p><p>　　ACALL D1MS //顯示1MS</p><p><b>　　SETB P2.1</b></p&g

103、t;<p>　　MOV DPTR,#NUMTAB</p><p>　　MOV A,B_BIT //取十位數(shù)</p><p>　　MOVC A,@A+DPTR //查十位數(shù)的7段代碼</p><p>　　MOV P0,A //送出十位的7段代碼</p><p>　　

104、CLR P2.2 //開十位顯示</p><p>　　ACALL D1MS //顯示1MS</p><p><b>　　SETB P2.2</b></p><p>　　JC XSW//多加的</p><p><b>　　MOV A,31H</b>

105、</p><p>　　MOV B,#160</p><p><b>　　DIV AB</b></p><p><b>　　MOV XS,B</b></p><p>　　XSW:MOV A,XS </p><p>　　MOVC A,@A+DPTR</p><

106、p><b>　　MOV P0,A </b></p><p><b>　　CLR P2.0 </b></p><p>　　ACALL D1MS </p><p><b>　　SETB P2.0</b></p><p>　　SETB C //多

107、加的</p><p>　　DJNZ R1,DPLOP //250次沒完循環(huán)</p><p>　　DJNZ R0,DPL1 //4個250次沒完循環(huán)</p><p>　　RET //1MS延時(shí)(按12MHZ算)</p><p>　　D1MS: MOV R7,#80 </

108、p><p><b>　　DJNZ R7,$</b></p><p><b>　　RET</b></p><p>　　NUMTAB:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，7FH，7FH,7FH,7FH,7FH,7FH</p><p>　　NUMTAB1: D

109、B 0BFH,86H,0DBH,0CFH,0E6H,0EDH,0FDH,87H,0FFH,0EFH</p><p><b>　　END</b></p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)本著方便、實(shí)用性、易于擴(kuò)展的指導(dǎo)思想，采用STC12C5A08S2為中央處理器加上各種外圍電路構(gòu)成了整個單片機(jī)

110、控制系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)中運(yùn)用溫度傳感器采集溫度，通過轉(zhuǎn)換、處理與設(shè)定值進(jìn)行比較，得到控制信號用以控制糧倉的溫度，實(shí)現(xiàn)了糧倉溫度顯示和控制功能。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)了基于太陽能的低溫制冷系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)低溫儲量的目的，主要工作內(nèi)容小結(jié)如下：</p><p>　　(1)介紹了太陽能的應(yīng)用及發(fā)展方向，以及太陽能制冷的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用；</p><p>　　(2)確定太陽能電池板

111、的參數(shù)及溫度傳感器和制冷片得型號；</p><p>　　(3)設(shè)計(jì)了驅(qū)動半導(dǎo)體制冷片得驅(qū)動及開關(guān)電路；</p><p>　　(4)設(shè)計(jì)了兩位的數(shù)碼管顯示電路和溫度采集電路；</p><p>　　(5)軟件中采用PID算法進(jìn)行溫度控制。</p><p>　　由于本人能力和學(xué)習(xí)知識的有限，太陽能低溫制冷系統(tǒng)還有待進(jìn)一步的研究和完善。文中雖然取得了

112、一定的進(jìn)展，但是還存在以下不足：</p><p>　　(1)太陽能電池板本身電壓不穩(wěn)定，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也受到影響；</p><p>　　(2)單片機(jī)顯示僅使用了兩片LED數(shù)碼管，電路比較簡單，鑒于實(shí)際工程需要，可增加多片數(shù)碼管或改為液晶顯示屏；</p><p>　　(3)程序還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間；</p><p>　　(4)如果對STC12C5

113、A單片機(jī)有更深入的理解還可以用單片機(jī)的一些功能替代某些電路，達(dá)到簡化電路的目的。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過幾個多月的努力，在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)四年所學(xué)知識的一次綜合性檢測，在設(shè)計(jì)的過程中，我學(xué)會有針對性的查一些需要的中英文資料，并對傳感器理論、單片機(jī)理論、數(shù)字電子技

114、術(shù)等方面的知識進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，在鞏固了專業(yè)知識同時(shí)也學(xué)會了很多新的東西，了解了很多前沿學(xué)科的知識。</p><p>　　在這里，我衷心的感謝在這次設(shè)計(jì)中幫助過我的老師和同學(xué)們，特別要感謝我的指導(dǎo)老師老師。對我孜孜不倦的教誨，使我受益匪淺。在設(shè)計(jì)過程中老師不但指出了我的設(shè)計(jì)中的不少錯誤提出了很多改進(jìn)的好意見，同時(shí)還在以后我們該做人做學(xué)問這個問題上給我們很多好的意見。</p><p>　　由

115、于本人的水平有限，錯誤和疏漏在所難免，望老師和同學(xué)多多提出寶貴意見。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 爭鳴，劉建政，孫曉瑛，袁囊強(qiáng)．太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用[J]．北京：科學(xué)出版社，2005．</p><p>　　[2] 彭介華．電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]．北京：高等教育出版社，1996．</

116、p><p>　　[3] 謝自美．電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試[M]．武漢：華中理工大出版社，1992． </p><p>　　[4] 李先允，姜寧秋.電力電子技術(shù)[M]：中國電力出版社，2006.</p><p>　　[5] 羅會龍，王如竹．太陽能制冷低溫儲糧研究[J]．上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2006,40(2) </p><p>　　[6]袁濤，李月香，楊

117、勝利．單片機(jī)C高級語言程序設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[M]．北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2002．</p><p>　　[7]譚浩強(qiáng)．C程序設(shè)計(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2000．</p><p>　　[8]蘇家健，曹柏榮，等．單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M] 高等教育出版社．</p><p>　　[9] 史云鵬．光伏系統(tǒng)中蓄電池充放電控制方案的探討[J]．太陽能學(xué)報(bào)，2005(

118、2):86-89．</p><p>　　[10] 朱玉璽、崔如春、鄺小磊．計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M] ．北京：電子工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　[11]張迎新．單片微型計(jì)算機(jī)原理應(yīng)用及接口技術(shù)[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1996． </p><p>　　[12] 童詩白，華成英編著．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：高等教育出版社，2001．</p>

119、;<p>　　[13] 趙曉安． MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M]． 天津：天津大學(xué)出版社，2001．</p><p>　　[14] 李廣弟．單片機(jī)基礎(chǔ)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2001．</p><p>　　[15]何立民．單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2004．</p><p>　　[16]SARIO Y．R

120、obotics 0f fruit harvesting[J]．Journal of Agricultural Engineering Research，1993，54(3)：265-280．</p><p>　　[17]徐德勝．半導(dǎo)體制冷與應(yīng)用技術(shù)[M]．上海：上海交通大學(xué)出版社，1992：100—120．</p><p>　　[18]鐘承堯，嚴(yán)世勝．太陽能半導(dǎo)體空調(diào)的應(yīng)用前景[J]．海南