采用半导体制冷片的温控系统的设计
半导体制冷技术温控箱的调节的设计方案
半导体制冷技术温控箱调节的设计方案
一：要求
1.能够完成温控箱的制冷、自动的调节温度等两个环节；
2.要求可以手动来控制温度的走向；
二．设计的步奏
（1）拟定温控箱的工作原理；
（2）温控箱的结构设计；
（3）用c语言编写程序来控制温控箱；
（4）用单片机来做温控箱的硬件设备；
三：设计的思路
1.半导体制冷的电路图
2用keil软件编写程序后，再用stc-isp软件输入单片机里面去
3将温控箱的长取20厘米，宽取15厘米，做成一个长方形。
并且有
两层中间隔离，
4.我们取温控箱的温度在0摄氏时，如果温控箱的温度小于0摄氏时，温度传感器就会发出信号让半导体停止工作，如果温控箱的温度大于0摄氏时，温度传感器就会发出信号让风扇转动并且让半导体制冷。
5.温控箱可分为箱盖、箱体外壳、冷却装置、加热装置、保温绝缘装置五部分组成。
四．清单器件
1清翔51单片机、2.18B20温度传感器、3.四组开关管、4.DC-DC可调降压电源模块、5.洞洞板、6热熔胶枪、7.两个制冷片、8.两个风扇、9.五个4.7K的电阻、五个100k的电阻、四个500的电阻。
10.散热片五．温控箱的设计图。
采用半导体制冷片的温控系统的设计
湖南科技大学毕业设计（论文）题目采用半导体制冷片的温控系统的设计作者方云熠学院信息与电气工程学院专业自动化学号1204020309指导教师曾照福二〇一六年五月十五日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书信息与电气工程学院通信工程系系主任:（签名）年月日学生姓名: 方云熠学号: 1204020309专业: 自动化1 设计（论文）题目及专题：采用半导体制冷片的温控系统的设计2 学生设计（论文）时间：自 2015 年 10 月 8 日开始至 2016 年 5 月 25 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：[1] 何道清,张禾,谌海云.传感器与传感器技术:3版[M].北京:科学出版社,2014.[2] 何希才,任力颖,杨静.实用传感器接口电路实例[M].北京:中国电力出版社,2007.[3] 王南阳.单片优质语音录放集成电路应用手册[M].北京:机械工业出版社,2006.[4] 来清民.传感器与单片机接口及实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.期刊相关文章4 设计（论文）应完成的主要内容：(1) 半导体制冷片温控系统的方案设计；(2) 半导体制冷片温控系统的硬件设计；(3) 半导体制冷片温控系统的软件设计；(4)系统调试。
要求：能控制制冷温度为-5℃-0℃，中的任意温度，可显示、语音播报当前温度值，能将温度值存储。
5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：(1)撰写设计报告；(2)设计报告要求字数1.5万字左右，提供电子版和纸质版；(3)设计报告包括目录，中英文摘要，关键词，方案选择及确定，设计过程及参数计算，软件流程图及源程序，调试方法及步骤，小结等；(4)提供硬件电路原理图，印制电路板图，元器件清单。
6 发题时间： 2015 年 10 月 5 日指导教师：（签名）学生：（签名）湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要随着工业技术的不断发展和相关领域的需求，对于产品、设备的工作温度要求越来越苛刻，而对于微型化设备或器件的温度控制，半导体制冷器由于其无机械运动、不需要化学制冷剂、无污染、体积小且能够改变形状等优点，在微型化器件温度控制领域正扮演着越来越重要的角色。
半导体制冷控制系统设计
－１７－中国科技信息２００５年第７期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ａｐｒ．２００５科 技 论 坛半导体制冷（又称电子制冷）技术为我国六十年代开始发展起来的制冷新技术。
它具有不用制冷剂，无机械运动部件，工作可靠、寿命长，电源换向既可制冷又能采暖，冷热转换迅速方便，负荷调节性能好，安装维修简便等优点。
在小型制冷，电子冰箱上得到迅速推广。
伴随着半导体制冷设备的发展、单片机的迅速普及和消费者的更高要求，恒温控制也从最初的模拟控制发展到现在的数字设定、数字显示的智能控制。
在满足控制精度和功耗的前提下又要有最低的成本是对控制系统的基本要求。
所以，单片机及电路选择成为智能控制电路所要考虑的重点。
本文介绍一种使用ＡＴｍｅｇａ４８单片机实现的小型控制系统的低成本高可靠性的解决方案。
１，系统总体设计．控制原理：根据设定温度和采集的冷柜内部温度计算误差值，使用ＰＩＤ算法调节制冷片两端电压，从而控制制冷片的制冷量，来达到恒温控制的目的。
．单片机选择首先，制冷系统内部大多采用低成本的热敏电阻作为温度传感器，所以要求ＣＰＵ要有Ａ／Ｄ转换器。
其次，控制输出电压要用到Ｄ／Ａ转换器进行线形调节或ＰＷＭ输出进行开关控制；因线形调节效率低、功率器件温升高，因此ＰＷＭ控制是首选。
再次，４个按键、２个数码管显示、箱灯都需要口线控制，经计算，需要至少１３个Ｉ／Ｏ口（至少两个有大电流驱动能力）可使系统不用再扩展其它芯片。
最后，就是需要低价格。
综上所述，选择ＡＴｍｅｇａ４８单片机可完全满足要求。
２，ＡＴｍｅｇａ４８简介ＡＴｍｅｇａ４８（以下简称ＣＰＵ）是ＡＴＭＥＬ公司推出的高性能、低功耗、低价位的８位ＡＶＲ单片机，该单片机具有以下特点：． 高性能、低功耗的８ 位ＡＶＲ． 微处理器． 先进的ＲＩＳＣ 结构． １３１ 条指令 大多数指令的执行时间为单个时钟周期． ３２ ｘ ８ 通用工作寄存器． 工作频率０－２０ ＭＨｚ（与电源电压有关）． 只需两个时钟周期的硬件乘法器． ４Ｋ 字节的系统内可编程Ｆｌａｓｈ；擦写寿命： １０，０００ 次；通过片上Ｂｏｏｔ 程序实现系统内编程． ２５６ 字节的ＥＥＰＲＯＭ；擦写寿命： １００，０００ 次． ５１２ 字节的片内ＳＲＡＭ． 可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密． 两个具有独立预分频器和比较器功能的８位定时器／ 计数器． 一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的１６ 位定时器／ 计数器． 具有独立振荡器的实时计数器ＲＴＣ． 六通道ＰＷＭ． ６路１０ 位ＡＤＣ（ ＰＤＩＰ 封装）． 可编程的串行ＵＳＡＲＴ 接口． 可工作于主机／ 从机模式的ＳＰＩ 串行接口． 面向字节的两线串行接口． 具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器． 片内模拟比较器． 引脚电平变化可引发中断及唤醒ＭＣＵ． 上电复位以及可编程的掉电检测． 经过标定的片内振荡器． 五种休眠模式：空闲模式、ＡＤＣ 噪声抑制模式、省电模式、掉电模式和Ｓｔａｎｄｂｙ 模式． ２３个可编程的Ｉ／Ｏ 口线． 工作电压： ２．７ － ５．５Ｖ３，硬件设计ＣＰＵ集成了片内振荡器、上电复位及可编程的掉电检测，使自身的外围电路大大简化，因此，只需简单的设计即可构成系统。
基于半导体制冷片的温度采集控制系统的设计
Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｃ ｑｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎｄｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｈｉ ｌ ｌ ｉ ｎｇ ｐｌ ａ ｔ ｅ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｏ ｆ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｃ ｈ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｉ ｒ ｖ ｅ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ａ ｃ ｑ ｕ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｐ Ｔ Ｉ Ｏ ０ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ Ａ／ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ．Ｉ Ｒ２ １ １ ０ ａ ｎ ｄ Ｉ ＲＦ Ｚ ４ ４ Ｎ ｃ ｏ ｍｐ ｉｓ ｒ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍｉ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｏ ｒ ｄ ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ；
基 于半 导体 制冷 片 的 温 度 采集 控 制 系统 的设计
李会冬 ，张建 民，王浩 州
基于Codex—MO的半导体制冷温度控制系统设计
的 闭 环 控 制 ． 实 现 测 试 腔温度 快速 、 稳 定 地 变 化 。 恒 温 系 统 部 分 软 件 流 程
图 如 图 ３所 示 。
４ ２ 自 整 定 Ｐｌ ． Ｄ
算 法
Ｐ Ｄ 控 制 器 是 ｌ
３２温 度 检 测 模 块 ＿
本 设 计 采 用 Ｄ １ Ｂ ０作 为 温 度 检 测 元 件 。 Ｄ Ｉ Ｂ ０ Ｓ８ ２ Ｓ ８ ２ 是由Ｄ ＬＡ Ａ Ｌ Ｓ公 司 生 产 的 一 款 温 度 传 感 器 芯 片 ，体 积 小 、ＲＭ 公 司于 ２ Ｏ ０ｌ 初 推 出 了 Ｃｏ ｅ — ９年 ｄ ｘ Ｍ０内 核 处 理 器 。
度 设 定 值 ．对 半 导 体 制 冷 器 和 加 热 器 进 行 输 出控 制 ，调 节 测 试 腔 内温 度 。 在 温 度 调 整 的过 程 中 ，ＭＣ （ 控 制 器 ） Ｕ 微 根 据 温 度 传 感 器 传 输 的 数 据 。 控 制 输
（ Ｄ） 进 行 控 制 的 调
节 器 。 比 例 控 制 能
快 速 反 映 误 差 ， 积 分 控 制 可 以 消 除 误 差 ．微 分 控 制 可 以
３３温 度 控 制 模 块 ．
本 设 计 选 用 的 半 导 体 制 冷 器 型 号 为 Ｔ Ｃ — ２ ０ 。 在 Ｅ １ １７ ６ 热 端 温 度 为 ２ ℃ 的 情 况 下 ．Ｔ Ｃ — ２ ０ ７ Ｅ １ １ ７ ６的最 大 Ｔ作 电 流 为 ６ Ａ，最 大 工 作 电压 为 １ ．Ｖ，最 大 制 冷 功 率 为 ５ Ｗ ，冷 ５４ ４ 热 端 最 大 温 差 为 ６ ℃ 。半 导 体 制 冷 器 采 用 Ｈ 桥 电路 驱 动 ， ８
技 术
便 于 控 制 电 流 大小 及 流 向。 本 设计 用 采
采用半导体制冷片的温控系统的设计
采用半导体制冷片的温控系统的设计半导体制冷片的温控系统是一种常见的用来控制温度的技术，它利用半导体物质的特性，通过通过电流的通过来实现温度的控制。
首先，我们需要了解半导体制冷片的工作原理。
半导体制冷片是一种基于Peltier效应的制冷技术。
当电流通过半导体材料时，热量会从一个一端吸收，然后从另一端释放。
这样就可以实现温度的调控。
在设计温控系统时，我们需要考虑以下几个方面：1.温度传感器：温度传感器用于感知当前的温度值并将其传递给控制器。
常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻等。
2.控制器：控制器是整个系统的核心，它会根据传感器得到的温度值来判断是否需要制冷或制热。
根据温度变化的速度和幅度来调整半导体制冷片的电流，以实现精确的温度控制。
3.电源：半导体制冷片需要一个特定的电源来提供工作电流。
一般情况下，我们会使用可调电源来提供合适的电流给制冷片。
4.散热器：半导体制冷片在工作过程中会产生大量的热量，为了保持制冷系统的稳定性，我们需要使用散热器将多余的热量散发出去。
在实际的应用中1.常规型：常规型温控系统使用一个PID控制器或者其他类似的控制算法来实现温度的调控。
PID控制算法根据当前的温度误差、误差的变化速度和误差的累积值来调整半导体制冷片的工作电流，以达到温度的稳定控制。
2.自适应型：自适应型温控系统则是根据实际的温度变化情况来自动地选择合适的控制策略。
例如，系统可以根据当前的温度变化速度和幅度来自动调整控制算法的参数，使得温度的控制更为精确。
在设计半导体制冷片的温控系统时，我们需要根据具体的应用需求来选择合适的温控策略，并进行相应的硬件和软件设计。
同时，我们还需要对温控系统进行充分的测试和验证，以确保系统的稳定性和可靠性。
总结而言，半导体制冷片的温控系统是一种实现温度控制的重要技术，它可以广泛应用于各种需要精确温度控制的领域。
在设计温控系统时，我们需要考虑传感器、控制器、电源和散热器等关键因素，并选择合适的控制算法来实现稳定的温度调控。
半导体电子制冷系统的设计毕业设计说明书
目录1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 本课题研究的意义 (1)1.3 半导体电子制冷系统发展现状 (2)1.4 课题分析 (2)1.5 技术指标 (3)2 半导体电子制冷系统的方案设计 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 系统的总体构成 (4)2.3 系统的工作过程 (4)3 硬件设计 (5)3.1 中央控制系统的设计 (5)3.1.1 8031芯片简介 (5)3.1.2数据存储器的选择 (7)3.1.3锁存器的选择 (9)3.1.4程序存储器的选择 (10)3.1.5复位电路 (11)3.1.6晶振电路 (11)3.2 LED显示电路的设计 (12)3.3 键盘部分的设计 (12)3.4 数据采集电路的设计 (13)3.4.1热敏电阻 (13)3.4.2 A/D转换器 (14)3.5 输出控制电路的设计 (16)3.6 报警系统的设计 (16)3.7 12V电源 (17)3.8 5V电源模块 (17)3.9 8V电源模块 (18)4 软件设计 (19)4.1 设计步骤 (19)4.2 程序流程图 (19)结束语 (23)致谢 (24)参考文献 (25)附录 (26)1绪论1.1概述半导体制冷又称为热电制冷(Thermoelectric cooler)或温差电制冷。
当直流电流通过具有热电转换特性的导体组成的回路时具有制冷功能，这就是所谓的热电制冷。
由于半导体材料具有非常好的热电能量转换持性，它的应用才真正使热电制冷实用化，在国际上被普遍采用，为此人们又把热电制冷称为半导体制冷[1]。
它主要是帕尔帖效应(Pehier effect)在制冷技术方面的应用。
1.2本课题研究的意义结构简单，尺寸小，整个制冷器由制冷片和导线组成，无任何机械运动部件，噪音低，无磨损，寿命长；具有高度的可靠性和良好的可维修性；不用制冷剂，对环境没有污染，绿色环保；冷却速度和制冷温度可以通过改变工作电流和工作电压的大小任意调节，启动快，控制灵活，控制精度高；制冷片可以做成各种形状，在任何方向下，甚至在失重和超重状态下都可工作；操作具有可逆性，既可制冷，又可供热，而这只需改变工作电流的方向；制冷量可在MW级-KW级变化，制冷温差可达2O℃～150℃范围。
基于单片机的半导体制冷温度控制电路设计
华北电力大学硕士学位论文
中文摘要
半导体制冷也叫热电制冷，有时也被称为电子制冷，它是利用特种半导体材料 通过直流电时产生低温的一种制冷方式，作为制冷器的控制系统，要求对制冷器工 作的控制要有稳定性、快速性和准确性。 本文主要介绍了半导体制冷恒温控制系统，系统利用单片机 ATMEGA16 作为控 制部分，加上 buck 电路和模糊 PID 控制器共同构成一个抗干扰、智能的恒温控制 系统。本文第一章简要的介绍了半导体制冷的发展概况、特点，PID 控制的发展、 特点，以及本文要做的工作。第二章主要介绍了热电效应、制冷原理。第三章介绍 了整个控制电路的硬件设计，包括 ATMEGA16 驱动电路、电平转化电路和 buck 电路 工作特性，接着介绍了热敏传感器的原理和使用。第四章介绍了该系统软件系统的 设计，首先介绍了 PID 控制理论，然后说明了模糊 PID 在本系统中的应用。第五章 分析了该控制系统在恒温控制中的特性，最后对该系统进行实验分析。 半导体制冷器控制电路是对制冷器输出正向电流电压进行制冷控制，直流电压 波纹在 5％左右，控制精度在±0.5℃。
华北电力大学硕士学位论文
第一章 绪论
1.1 半导体制冷的发展和应用
半导体制冷也叫热电制冷，有时也被称为电子制冷，它是利用特种半导体材料 通过直流电时产生低温的一种制冷方式，是利用珀尔帖效应的上发展起来的一种机 器制冷方法。易于制作成各种外形，方便实现微型化，满足各种需要。因此，半导 体制冷开辟了制冷技术的新领域， 扩大了制冷技术的应用范围， 在某些特殊的场合， 有着别的制冷方式所无法替代的作用。 半导体制冷技术的发展至今有以下几个重要阶段： 第一阶段，热电理论形成时期。这个阶段主要是发现了热电技术的几个重要理 论，这个时期的热电制冷就是半导体制冷的前身。 早在十九世纪二十年代，德国科学家塞贝克(See beck)在实验中发现：当把两 种不同材料做成的导体构成的闭合回路置于指南针附近时，若对该回路的一个接头 加热，指南针就会发生偏转，这就是塞贝克效应。由于但是科技水平的局限性，塞 贝克认为这只是一个与电磁有关的现象，始终没能认识到是温差产生了电动势。 后来，法国科学家珀尔帖(Politer)发现了另一个相关的现象:当电流流过两种 不同的金属时，接头附近的温度会发生变化，接头一端变冷，另一端则变热，他将 这个结果发表在 1834 年法国的《物理和化学年鉴》上，这个现象命名为珀尔帖效 应。尽管珀尔帖是利用塞贝克效应为实验提供电流，但他并没有发现珀尔帖效应与 塞贝克效应之间的联系，并且此后的相当长的一个阶段，始终没有什么进展，直到 英国的汤姆逊(Thomson)研究热力学理论地基础上分析。[1] 十九世纪五十年代，汤姆孙在热力学理论支持的基础上，发现珀尔帖效应和吸 热放热密不可分，应该满足热力学定律，金属的两端其中一段如果放热，那么另一 端应该吸热，反之亦然。他通过计算发现必然有另外一种效应的存在，即当电流经 过有温度梯度的导体时，必然会有吸热或放热现象发生，否则的话热力学定律不能
基于STM32半导体制冷片温控系统的设计
基于STM32半导体制冷片温控系统的设计【摘要】激光器的工作温度至关重要，该设计用于激光器工作温度调节模块，以提高激光器的稳定性能。
本文以STM32F303为控制芯片，采用TEC为制冷元件，通过采集温度并模数转换传给上位机，上位机程序控制STM32的数模输出控制TEC的加热或制冷，同时以PID算法为基础构建了一套半导体温度调节系统。
实验结果表明，通过PID算法调节，半导体制冷温度控制系统能够为激光器提供所需的工作温度，精度可达到±0.1℃。
【关键词】温度控制;STM32;A/D D/A;PID算法;LabVIEW1.前言温控系统受环境温度影响较大，因为温度调节过程中惯性大，对于温度上升或下降的有效快速调节是难题，目前我们熟知的温控系统都存在成本高或精度低及灵活性差的缺点。
针对这些问题本系统在工作过程中可以随时切换极性，从而完成对设定温度值的精确控制。
2.硬件系统设计本设计通过HX-RS-HSW1204C高精度微型温度变送器连接pt100将采集到的温度传给STM32单片机，STM32将采集到的温度值模数转换后传给上位机显示，并将采集温度值记为sp，将当前温度值sp减去设定值ap后给PID控制器，STM32根据PID的输出信号m（t）进行数模转换并输出给TTC-DS驱动模块，TTC-DS驱动模块控制TEC工作.2.1 测量部分：采用Pt100和HX-RS-HSW1204C高精度微型温度变送器，输出信号是电压信号，其工作电压是±24V，输出是0-5V，对应的温度范围是-40-100℃，温度与电压呈线性关系，，其采集精度可达到0.05℃。
pt100是一种稳定性高和性能良好的温度传感器，工作范围-200℃至650℃。
pt100是电阻式温度检测器，具有正电阻系数，其电阻和温度变化的关系如下：，其中=0.00392，为100（在0℃的电阻值），为摄氏温度[1]。
传感器型变送器通常包含信号转换器与传感器两部分。
半导体制冷片温度控制 课程设计报告
课程设计说明书题目：半导体制冷片温度控制院（系）：xxxxxxxxxxx学院xxxxx 专业： xxxxxxxxxxxx学生姓名： XXXX学号： xxxxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxxxxx2012 年 3 月 10 日摘要温度是工业中非常关键的一项物理量，在农业，现代科学研究和各种高新技术的开发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。
温度控制的原理主要是：将随温度变化而变化的物理参数，通过温度传感器转变成电信号，传给计算机，与给定温度相减后得到偏差，经过控制器后输出给控制对象达到控温的目的。
半导体制冷片是利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。
制冷速度与通过的电流大小成正比。
本设计针对用半导体对水箱的制冷模型设计了相应模糊PI控制器对水箱进行计算机恒温控制。
关键词: 半导体制冷；STC12C5A08S2；模糊PI；PWM；引言 (3)1 课程设计概述 (3)1.1 课程设计题目 (3)1.2 主要仪器设备 (3)2 硬件设计 (3)2.1 单片机部分 (3)2.2 串行接口部分 (4)2.3驱动电路部分 (4)3 软件设计 (5)3.1 流程图设计 (5)3.1.1 温度控制主程序流程图 (5)3.2 控制算法设计 (6)3.2.1 控制对象模型 (6)3.2.2 PI控制器设计 (7)3.2.3 控制器的设计 (7)4 系统调试 (7)4.1 单片机程序仿真 (7)4.2 STC12C5A08S2单片机系统电路调试 (8)4.3 驱动电路调试 (9)4.4 系统调试 (9)5总结与改进展望 (9)6 谢辞 (10)引言温度作为一项热工参数,在工业现场和过程控制中具有至关重要的作用。
半导体制冷相对于传统制冷方式，有着体积小，重量轻，无制冷剂而不污染环境，作用速度快，使用寿命长，且易于控制。
半导体制冷温度控制系统的设计研究
电流方向可以实现加热和制冷 2 种工作状态的切
换袁控制简单袁且将这 2 种相异的工作效应集于同
一半导体制冷元件上遥
从微观层面上分析袁半导体制冷根本原理涉及
电子能级跃迁理论遥 半导体制冷片由 N 型半导体材
料和 P 型半导体材料组成袁N 型材料是在半导体中
掺入施主杂质袁有多余的电子产生负温差电势曰P 型
16
的单级半导体制冷片遥 其具有 127 对半导体电偶 对袁额定输入电压 12.0 V袁最大温差电流 6.0 A袁最 大温差可达 60耀70 益遥 与其配套使用的还包括散热 风扇尧导热块等散热装置遥
2 系统硬件设计
在该系统硬件电路的设计实现中袁采用模块化 分解设计方法袁将整个系统分为温度检测模块检测 温度袁单片机控制模块输出控制信号袁按键调整输 入模块起到温度设置完成人机交互的功能袁1602 液 晶显示模块用于显示设置温度和实时温度遥 同时袁 该系统还包括电源供能模块尧USB 转串口通信模块 和 H 桥驱动执行模块遥 各模块的单独设计与整体调 试相互结合袁共同构成温度控制系统硬件部分[5]遥 为 实现设计系统正常工作袁其最基本的硬件架构图如 图 2 所示遥
温度检测模块
按键调整输入模块
电源供能模块
单片机控制模块
H桥驱动执行模块 1602液晶显示模块
图 2 系统硬件架构 Fig.2 System hardware structure
2.1 温度检测模块 在温度传感器的选用上袁综合对比各类传感器
的测温精度尧使用便捷与否以及与所设计系统的契 合程度等因素袁 以确定使用最为合适的测温传感 器遥 当前使用最多的温度传感器有院热电偶温度传 感器尧 热敏电阻温度传感器尧IC 温度传感器等遥 其 中袁热电偶传感器灵敏度低袁易受环境干扰袁精度不 高袁一般不宜用于检测微小变化的温度值曰热敏电 阻传感器接线复杂袁 不易读取数值曰IC 温度传感器 连线简单袁读数方便袁此类传感器均能实现检测尧转 换和保存温度值等功能袁其众多优点是前两者所无 法比拟的袁应用非常广泛遥
基于半导体制冷器件的恒温系统
中国高新技术企业
基于半导体制冷器件的恒温系统
文 ／ 洪金海
【 摘 要 】 本 设 计 采 用 单 片 机 AT89S52 作 为 恒 温 系 统 的 核 心 部 件 ， 半 导 体 制 冷 片 TEC - 12706 作 为 恒 温 控 制 系 统 的 执 行 部 件 ， 运 用 模 糊 PID 控 制 算 法 实 现 温 度 快 速 、 稳 定 、 精 确 控 制 。 系 统 通 过 模 糊 PID 算 法 改 变 单 片 机 输 出 的 PWM 脉 冲 来 控 制 制 冷 片 工 作 状 态 ， 不 仅 使 系 统 的 温 度 能 够 自 动 调 整 到 设 定 值 ， 且 能 使 温 度 控 制 动 态 响应好、上升时间快、超调小、稳态精度高，具有很好的实时性。 【 关 键 词 】 单 片 机 半 导 体 制 冷 恒 温 控 制 系 统 模 糊 PID 算 法
单 片 机 ， 单 片 机 对 其 进 行 模 糊 PID 算 法 控 制 后 ， 由 P0 . 0 和 P0 . 1 口 输 出 相 应 的 PWM 信 号 。 其 中 P0 . 0 口 的 PWM 信 号 控 制 制 冷 单 元 ， P0 . 1 口 的 PWM 信 号 控 制 加 热 单 元 。 PWM 信 号 经 高 速 光 耦 TLP250 后 ， 将 PWM 的 电 压 幅 值 提 高 到 12V ， 以 减 小 MOS 管 IRF540 的 管 压 降 。
(作者单位系武Biblioteka 理工大学)- 76 -图 2 温度传感器及变送器 2.2 半导体制冷器驱动电路 温 度 传 感 器 及 变 送 电 路 的 输 出 信 号 （ Vout ） 经 AD 转 换 后 送 人
图 4 软件设计流程图 2.4 键盘及显示电路 键盘用作控制信息的输入。系统采用 4 个按键，分别实现系统的
基于半导体制冷片的温度控制系统的设计
基于半导体制冷片的温度控制系统的设计作者：井绪忠，亓夫军来源：《科技创新导报》 2011年第12期井绪忠亓夫军(中国海洋大学山东青岛 266100)摘要:设计一种用于红外传感器工作温度调节控制的模块,使红外传感器在低温下工作,以提高红外传感器的探测性能。
通过以mega16芯片为核心,以半导体制冷片为制冷元件,以PID算法为基础构建了一套半导体温度调节系统[1]。
实验结果表明,半导体制冷温度控制系统能够为红外探测器提供所需的工作温度。
关键词:温度半导体制冷片 PID算法中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)04(c)-0009-02温度对红外传感器有比较大的影响,当外界环境温度发生变化时,红外传感器对所测量的物理量会有较大的变动,影响其测量值的准确性[2],产生较大的外界噪声干扰,所以当进行精确测量时,将红外传感器控制在一个恒定的温度下,可以大大提高探测精度,减少误差。
1 半导体制冷器的工作原理半导体制冷也称热电制冷,是一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科,半导体制冷是以温差电现象为基础制冷方法,利用帕尔贴效应的原理达到制冷目的。
帕尔帖效应:当电流I通过由两种不同材料组合成的闭合回路时,在材料的接头处一端会吸收热量Qp,另一端会放出热量Qp。
这种吸收或放出的热量叫做帕尔帖热,其吸热或放热由电流的方向决定,大小由公式决定。
π为帕尔帖系数,与温差电动势率有关,为组成回路两种材料的温差电动势率,T为相关接头的温度。
作为一种制冷源,半导体冷片可连续工作,不需要制冷剂,没有污染源和机械运动部件,不会产生回转效应,是一种固体元件,工作时没有噪音、震动、寿命长,安装容易。
半导体制冷片是电流换能型器件,通过控制输入电流,可实现高精度的温度控制。
热惯性小,制冷制热时间比较快,在热端散热良好冷端空载的情况下,可迅速达到最大温差。
2 温度控制系统的组成半导体温度控制系统结构框图如图1,由制冷片引起的温度变化经温度传感器传送给控制器,与设定的温度进行比较,所得的信号偏差通过PID进行调整处理,由控制器发出命令信号,通过驱动电路驱动半导体制冷片进行制热或者制冷,以达到红外传感器的工作温度环境。
基于STM32的半导体制冷片控制系统设计
基于STM32的半导体制冷片控制系统设计一些医疗检测仪器在检测时需要模拟人体温度环境以确保检测的精确性，本文以STM32为主控制器，电机驱动芯片DRV8834 为驱动器，驱动半导体致冷器(帕尔贴)给散热片加热或者制冷。
但由于常规的温度控制存在惯性温度误差的问题，无法兼顾高精度和高速性的严格要求，所以采用模糊自适应PID控制方法在线实时调整PID参数，计算PID参数Kp、Ki、Kd调整控制脉冲来控制驱动器的使能。
从simulink仿真的和实验结果来看模糊PID控制系统精度高、响应速度快，能达到预期效果。
温度参数是工业生产中常用的被控对象之一，在化工生产、冶金工业、电力工程和食品加工等领域广泛应用，在医疗检测设备中时常需要模拟人体温度进行成分检测。
采用直流电机驱动芯片DRV8834驱动帕尔贴的制冷和加热过程。
温度随时间的变化率和变化的方向不确定且可能大幅度的变化，要求系统的实际温度快速和精确地跟踪设定温度以满足加工工艺的要求。
时间程序温度控制系统具有强烈的非线性、强耦合、大时滞和时变等特点，传统PID控制虽然算法简单易于实现且调整时间较快、精度较高，但是抗干扰能力不强，容易产生振荡;模糊PID 不需要精确的数学模型，能较好的处理时变、非线性、滞后等问题，有很好的鲁棒性，响应速度快。
1 过程分析及常规控制方法恒温控制系统具有制冷、加热等功能，箱体内的温度传感器DS18B20通过不断地检测温度，与设置的很定温度作比较，当室内温度低于设置温度值时，加热模块工作，使DRV 8834输出正向直流，驱动帕尔贴元器件，使其加热;当温度高于设置温度值时，使DRV8834输出反向直流，驱动帕尔贴元器件，使其工作在制冷功能。
使室内温度在设定值范围内震荡，最终趋向于稳定。
同时，控制系统将协调控制制冷和加热系统，以达到箱温波动值最小、高精度控温的目标。
所以温度控制成为恒温控制系统的核心问题。
2 模糊PID温度控制系统的硬件电路设计如图1，系统主要包括以下几个部分：1)数字温度传感器：DS18B20是一种“一线总线”接口的温度传感器。
半导体制冷片温控系统应用研究
半导体制冷片温控系统应用研究半导体制冷技术是一种利用Peltier效应进行冷却的新兴技术。
随着科技的不断进步和需求的增加，半导体制冷片温控系统在各个领域都得到了广泛的应用。
本文旨在对半导体制冷片温控系统的应用进行深入研究和探讨。
1. 引言随着电子设备的不断发展和封装密度的增加，设备散热成为一个严重的问题。
传统的制冷设备面临能耗高和内部空间不足的限制。
半导体制冷片温控系统则成为一种有效解决方案。
其小巧、高效、无污染等优点使得其在工业、军事、医疗等领域中应用广泛。
2. 半导体制冷片的原理半导体制冷片利用Peltier效应实现冷却。
当电流通过半导体材料时，半导体材料的一侧会吸收热量，而另一侧则会释放热量。
通过控制电流的方向和大小，可以实现对制冷片的温度控制。
这种制冷技术具有响应速度快、稳定性好、噪音低等特点。
3. 半导体制冷片温控系统的应用领域3.1 电子设备散热电子设备的运行会产生大量的热量，如果不能及时散热，可能导致设备故障。
半导体制冷片温控系统可以在电子设备内部进行散热，提高设备的稳定性和寿命。
同时，制冷片温控系统可以根据设备的温度变化实时调整制冷片的工作状态，以保持设备的温度在安全范围内。
3.2 光电子领域在光电子领域，半导体激光器、光电二极管等器件的工作稳定性和寿命与温度密切相关。
半导体制冷片温控系统可以通过控制器件的温度，提高器件的性能和可靠性。
同时，制冷片温控系统可以减少温度对光电器件工作效果的影响，保证其在光学通信、医疗等领域的稳定运行。
3.3 医疗设备在医疗设备中，对温度的严格控制尤为重要。
一些需要保持恒温环境的医疗设备，如培养箱、冷冻箱等，可以利用半导体制冷片温控系统实现温度的精确控制。
这些设备对温度的要求较高，半导体制冷片温控系统可以满足其稳定工作的需求。
4. 半导体制冷片温控系统的优势4.1 高效能半导体制冷片温控系统通过直接作用于冷却物体，不需要通过中间介质传热，因此具有高效率的优势。
基于半导体制冷器的恒温控制箱设计与实现
基于半导体制冷器的恒温控制箱设计与实现说到恒温控制箱，它就是我们生活中一种默默无闻却极为重要的小设备。
尤其是那种基于半导体制冷器的恒温控制箱，真是给我们带来了不少方便。
很多人可能觉得，这玩意儿看起来不就是一个普通的箱子吗？但你要是了解了它的工作原理，估计会对它刮目相看。
用“冰箱”来类比，它大概就是在精确控制温度上多了几分“高精尖”的气质。
别小看它，不仅仅是温度的守门员，它还是各种精密仪器、实验设备，甚至是一些对温度要求特别高的科研工作中不可或缺的好帮手。
说到半导体制冷器，那可真是一个神奇的小东西。
你想象一下，它看起来可能像一块平平无奇的小芯片，放在温控箱里，却能在不依赖任何制冷剂的情况下，就将温度调节到你想要的那样。
听起来有点像魔法吧？其实它就是利用了半导体的热电效应，通过电流的作用，使得一边吸热一边放热，产生温差，最终实现温控效果。
没有冰箱那种“大型设备”，也没有气体的参与，简单、安静，甚至可以说是轻便的“环保制冷”方案。
但说实话，这东西并不像想象中的那么简单，还是得有一套精密的设计才能让它发挥真正的作用。
像设计这样一个基于半导体制冷器的恒温控制箱，就得考虑很多东西。
你看，首先就是温度调节的精确性。
你要是想给箱子设置一个恒定的温度，怎么确保它在整个使用过程中都不会出现温度波动呢？这就需要精密的温控系统，能实时监控箱内的温度变化，并作出相应的调整。
你得考虑到热量的散发问题。
毕竟，半导体制冷器一边吸热一边放热，如果放热不及时，那热量就会积压，最终导致整个箱子的温控效果不理想。
那时候，你会发现，原本“清凉”一片的箱子，竟然开始热得像个小蒸笼。
怎么办？散热设计就变得至关重要。
为了避免这个问题，很多设计师会选择给箱子加装散热器，或者在箱子内部设计合理的风道，让热量能够顺畅地流出去。
不过，即便是这些技术细节，也并不影响这个恒温控制箱的应用。
尤其在一些需要精确控制温度的场景，比如说生物实验，化学试剂保存，甚至是一些贵重物品的保存，恒温控制箱真的是当之无愧的“幕后英雄”。
高精度温度控制的半导体制冷系统实验研究
高精度温度控制的半导体制冷系统实验研究一、引言近年来，高精度温度控制的需求不断增加。
在许多领域，如材料科学、生物医学、电子工程等，需要对物体的温度进行精确控制和调节。
在这样的情况下，传统的制冷系统往往无法满足需求，因为它们的温度控制精度有限。
相比之下，半导体制冷系统通过利用半导体材料的特性，能够实现更高的温度控制精度。
因此，对高精度温度控制的半导体制冷系统进行实验研究具有重要意义。
二、半导体制冷原理半导体制冷是通过半导体材料的特性来实现温度控制的一种方式。
当电流通过半导体材料时，会产生热量。
利用半导体材料的PN结构，可以实现电流的传导和散热。
在制冷系统中，半导体材料的PN结构被放置在实验物体附近，利用电流通过半导体材料时产生的热量，实现对实验物体的制冷。
三、实验设计1.实验目标本实验旨在研究半导体制冷系统对高精度温度控制的适用性，并探究其温度控制精度和稳定性。
2.实验装置实验装置包括：半导体制冷器件、电源供应器、温度传感器、温控仪等。
3.实验步骤（1）装置搭建：将半导体制冷器件和温度传感器固定在实验物体附近，连接电源供应器和温控仪。
（2）温度控制参数设定：通过温控仪对半导体制冷系统进行温度设定，设定所需的目标温度。
（3）实验物体放置：将需要进行高精度温度控制的物体放置在半导体制冷器件附近。
（4）温度实时监测：使用温度传感器实时监测实验物体的温度，并将数据记录下来。
（5）温度控制效果分析：分析实验数据，探究半导体制冷系统的温度控制精度和稳定性。
四、实验结果与讨论实验结果表明，半导体制冷系统能够实现高精度的温度控制。
在实验过程中，通过温控仪设定不同的目标温度，半导体制冷系统能够迅速将实验物体的温度调整到设定的目标温度，并实现较高的稳定性。
此外，实验数据显示，半导体制冷系统的温度控制精度可以达到0.1摄氏度以下，满足高精度温度控制的要求。
五、结论本实验通过对高精度温度控制的半导体制冷系统的实验研究，结果表明半导体制冷系统能够实现高精度的温度控制。
半导体制冷器的高精度温度控制系统
随着信息时代的到来，传感器技术得到了快速发展，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。
传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。
随着人们生活水平的提高，智能化的液体加热制冷类家电越来越多地浮现在人们的日常生活中，这些产品大多采用发热管或者 PTC 热敏电阻进行加热，仅仅具有加热功能；而使用半导体制冷片可以具备加热和制冷双重功能，但缺陷是传统的半导体制冷片的方向控制大多使用继电器来完成，继电器属于机械式开关，当频繁导通或者关断时不仅会发出噪音，而且还会降低其使用寿命。
因此，有必要探索一种高效、静噪、安全的半导体制冷片控制方法。
本设计将 H 桥驱动电路引入半导体制冷片进行控制，通过控制 H 桥的通断方向来控制半导体制冷片的加热和制冷，从而实现控温。
关键词：传感器；TEC；H 桥本系统分为MCU ，温度显示，温度控制，温度采集，本系统采用STC12C5A16S2 作为核心芯片，使用TEC1-12706 半导体制冷片作为核心加热制冷与案件，采用DS18B20 温度传感器采集温度，通过上位机和单片机通讯，上位机可以显示实时温度值，并且可以进行温度设置，半导体制冷片控制部份采用H 桥驱动控制电路进行电压翻转，H 桥的导通和截止采用三极管开关电路进行控制，从而达到加热和制冷的自动控制目的。
H 桥·······STC12C5A16S2TEC DS18B20MCU 采用宏晶STC12 系列单片机，其工作电压为5.5-3.5V，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051 单片机，指令代码彻底兼容传统8051,但速度快8-12 倍，本单片机晶振频率为22.184MHz，本系统PWM 的时钟源是Fosc，不用Timer，PWM 的频率为Fosc/2，此单片机彻底能够满足本系统的设计要求。
TEC(Themoelectric cooling modules) 即半导体制冷器,它的工作原理是基于珀尔贴效应(J.C.A.Peltier 在1834 年发现),即当电流以不同方向通过双金属片所构成的结时能对与其接触的物体制冷或者加热。
基于半导体制冷片的高精度控温电路系统设计
基于半导体制冷片的高精度控温电路系统设计李丹;蔡静【摘要】基于半导体制冷片(Thermo Electric Cooler,TEC)设计了一种高精度控温电路系统.本文详细介绍了TEC的选型方法,设计并实现了以单片机为核心的硬件电路,采用PID软件控制算法优化温控参数.在实验中,选择较大热负载紫铜块作为控温对象进行实验验证,实验结果表明:在室温23℃的情况下,紫铜块的控温范围为-10~40℃,控温精度高达0.01℃.%This paper designed a high-precision temperature-control circuit system based on TEC.Introduction was made to the selection method of TEC,realizing a hardware circuit based on single-chip and using PID software control algorithm to optimize parameters.In experiment,choosing the higher thermal load copper block as the temperature control object to do the test verification.The result shows when the ambient temperature is 23℃,the temperature control range of the copper block is-10~40℃.The temperature control precision can be up to 0.01℃.【期刊名称】《计测技术》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】4页(P19-21,39)【关键词】半导体制冷片;选型介绍;控温系统;电路设计【作者】李丹;蔡静【作者单位】中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京 100095;中航工业北京长城计量测试技术研究所,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TB94;TM13半导体制冷片(Thermo Electric Cooler,TEC)遵从帕尔贴效应，通过控制流过TEC 电流的方向及大小实现其加热制冷转换以及加热制冷量的调节。
半导体制冷片(TEC)的温度控制器设计
半导体制冷片（TEC）的温度控制器设计一、原理半导体制冷片也叫热电制冷片，其原理是Peltier效应，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理来实现的。
其实在原理上半导体制冷器只是一个热传递的工具。
其优缺点：1、不需要任何制冷剂，可连续工作。
2、半导体制冷片具有两种功能，既能制冷，又能加热，制冷效率一般不高，但制热效率很高，永远大于1。
因此使用一个片件就可以代替分立的加热系统和制冷系统。
3、半导体制冷片是电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制，再加上温度检测和控制手段，，便于组成自动控制系统。
4、半导体制冷片热惯性非常小，制冷制热时间很快，在热端散热良好冷端空载的情况下，通电不到一分钟，制冷片就能达到最大温差。
5、半导体制冷片的温差范围，从正温90℃到负温度130℃都可以实现。
二、使用说明：正确的安装、组装方法：1、制冷片一面安装散热片，一面安装导冷系统，安装表面平面度不大于0.03mm，要除去毛刺、污物。
2、制冷片与散热片和导冷块接触良好，接触面须涂有一薄层导热硅脂。
3、固定制冷片时既要使制冷片受力均匀，又要注意切勿过度，以防止瓷片压裂。
正确的使用条件：1、使用直流电源电压不得超过额定电压，电源波纹系数小于10％。
2、电流不得超过组件的额定电流。
3、制冷片正在工作时不得瞬间通反向电压(须在5分钟之后)。
4、制冷片内部不得进水。
5、制冷片周围湿度不得超过80％。
三、半导体制冷器的驱动电路设计半导体制冷片根据流过半导体的电流方向和大小来决定其工作状态的（电流的方向决定制冷或者制热，电流的大小决定制冷或者制热的程度和效果）。
为了使半导体制冷片能够自动的进行恒温控制，就必须设计好其驱动电路和控制电路。
PID控制系统是目前精度较高的技术，可以用来对半导体制冷片的电流进行控制，以实现高精度的控温效果。
（一）、总体框图：（二）、驱动电路：基于H桥的驱动电路：当设置OUT3为高、OUT4为低电平，OUT2为低、OUT1为高电平时，Q3和Q4断开，Q1和Q2导通，电流由TEC左至右；反之OUT3为低、OUT4为高电平，OUT2为高、OUT1为低电平时，Q3和Q4导通，Q1和Q2断开，电流由右至左。
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湖南科技大学毕业设计（论文）题目采用半导体制冷片的温控系统的设计作者方云熠学院信息与电气工程学院专业自动化学号**********指导教师曾照福二〇一六年五月十五日湖南科技大学毕业设计（论文）任务书信息与电气工程学院通信工程系系主任:（签名）年月日学生姓名: 方云熠学号: 1204020309专业: 自动化1 设计（论文）题目及专题：采用半导体制冷片的温控系统的设计2 学生设计（论文）时间：自2015 年10 月8 日开始至2016 年5 月25 日止3 设计（论文）所用资源和参考资料：[1] 何道清,张禾,谌海云.传感器与传感器技术:3版[M].北京:科学出版社,2014.[2] 何希才,任力颖,杨静.实用传感器接口电路实例[M].北京:中国电力出版社,2007.[3] 王南阳.单片优质语音录放集成电路应用手册[M].北京:机械工业出版社,2006.[4] 来清民.传感器与单片机接口及实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.期刊相关文章4 设计（论文）应完成的主要内容：(1) 半导体制冷片温控系统的方案设计；(2) 半导体制冷片温控系统的硬件设计；(3) 半导体制冷片温控系统的软件设计；(4)系统调试。
要求：能控制制冷温度为-5℃-0℃，中的任意温度，可显示、语音播报当前温度值，能将温度值存储。
5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求：(1)撰写设计报告；(2)设计报告要求字数1.5万字左右，提供电子版和纸质版；(3)设计报告包括目录，中英文摘要，关键词，方案选择及确定，设计过程及参数计算，软件流程图及源程序，调试方法及步骤，小结等；(4)提供硬件电路原理图，印制电路板图，元器件清单。
6 发题时间：2015 年10 月 5 日指导教师：（签名）学生：（签名）湖南科技大学毕业设计（论文）指导人评语[主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价]指导人：（签名）年月日指导人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）评阅人评语[主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价]评阅人：（签名）年月日评阅人评定成绩：湖南科技大学毕业设计（论文）答辩记录日期：学生：学号：班级：题目：提交毕业设计（论文）答辩委员会下列材料：1 设计（论文）说明书共页2 设计（论文）图纸共页3 指导人、评阅人评语共页毕业设计（论文）答辩委员会评语：[主要对学生毕业设计（论文）的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价]答辩委员会主任：（签名）委员：（签名）（签名）（签名）（签名）答辩成绩：总评成绩：摘要随着工业技术的不断发展和相关领域的需求，对于产品、设备的工作温度要求越来越苛刻，而对于微型化设备或器件的温度控制，半导体制冷器由于其无机械运动、不需要化学制冷剂、无污染、体积小且能够改变形状等优点，在微型化器件温度控制领域正扮演着越来越重要的角色。
采用半导体制冷片的温控系统主要实现对目标系统的温度恒定作用，采用STC15系列单片机作为核心处理器，单片机接收温度传感器的反馈信号，通过内部PID控制算法处理，输出一定占空比的PWM信号，然后经过功率驱动电路驱动半导体制冷片制冷，最终实现对目标系统温度恒定的控制目的。
系统能通过液晶显示模块实时显示当前温度值，能通过语音播报温度值，也能通过键盘设置所需温度值，使系统能适应于不同的应用场合。
关键词：单片机；半导体制冷；温度控制；PID；PWMABSTRACTWith the continuous development of industrial technology and related areas of demand, for products and equipment operating temperature more and more demanding requirements, and for the miniaturization of equipment or device temperature control, semiconductor cooler because of the no mechanical moving and does not require a chemical refrigerant, no pollution, small volume and can change shape, etc., in the miniaturization of the device temperature control field is playing a more and more important role. The temperature control system of semiconductor refrigeration piece mainly to achieve the objectives of the system of constant temperature effect, using stc15 Series MCU as the core processor, MCU receives the feedback signal of the temperature sensor, through internal PID control algorithm to deal with, the output must account for a duty cycle of the PWM signal, and then through the power drive circuit to drive the semiconductor refrigeration piece of refrigeration, and ultimately achieve the goal of target system of constant temperature control. The system can display the current temperature value through the liquid crystal display module, can broadcast the temperature value through the voice, also can set the desired temperature value through the keyboard, so that the system can adapt to different applications.Key words: Single-chip Microcomputer；Semiconductor refrigeration；Temperature control；PID；PWM目录第一章绪论 (1)1.1 课题研究意义 (1)1.2 采用半导体制冷技术的温控系统的研究现状及发展 (1)1.3 半导体制冷工作原理 (2)1.4 课题主要研究内容 (2)第二章半导体制冷温控系统总体方案设计 (3)2.1 半导体制冷温控系统的组成框图和参数指标 (3)2.2 半导体制冷片的选择 (3)2.3 温度传感器的选择 (4)2.4 单片机的选择 (4)2.5 温控算法的选择 (4)2.6 语音芯片的选择 (5)第三章半导体制冷温控系统硬件设计 (6)3.1 系统硬件框图 (6)3.2 温度传感器DS18B20电路设计 (7)3.3 半导体制冷片驱动电路设计 (8)3.4 键盘输入设计 (9)3.5 液晶显示输出设计 (9)3.5.1 字符型LCD1602概述 (9)3.5.2 LCD1602与单片机的接口 (11)3.6 实时时钟模块设计 (11)3.7 语音播报模块设计 (12)第四章半导体制冷温控系统的软件设计 (14)4.1 系统主程序设计 (14)4.2 温度检测程序设计 (15)4.3 温控算法程序设计 (18)4.4 温度设定与显示程序设计 (19)4.4.1 温度设定程序设计 (19)4.4.2 温度显示程序设计 (20)4.5 时钟模块程序设计 (20)4.6 温度语音播报程序设计 (21)第五章系统调试 (23)5.1 软件开发环境 (23)5.2 PID参数整定 (23)5.3 调试结果 (25)第六章结论 (26)参考文献 (27)致谢 (28)附录A：系统原理图 (29)附录B：PCB图 (30)附录C：元器件清单 (31)附录D：实物图 (33)附录E：主程序 (34)第一章绪论1.1 课题研究意义基于环境友好、无污染、低噪音、安全可靠的产品要求以及热电材料快速发展的背景下，一种以帕尔贴效应为主要理论基础的新型制冷方式——半导体制冷（亦称温差电制冷或热电制冷），逐渐被人们所关注和研究，并且正在逐步走入我们的日常生活。
半导体制冷的优点：（1）噪声小；（2）安装方便；（3）可以根据所需改变形状，使用于某些特殊需要的场所，如应用于微型化设备或是器件的温度控制方面，十分方便；（4）不用化学制冷剂，绿色无污染；（5）半导体制冷速度比较快，反应快。
半导体制冷的工作性质：（1）无机械运动；（2）在小空间范围内，制冷或制热的速度快，效果比较好，时间比较短；（3）利用相关的电路控制，如采用H桥电路可以实现半导体制冷器的冷端和热端的迅速转换；（4）半导体制冷片通过改变输入电流或电压大小，能够实现对制冷片功率的自动控制；（5）半导体单个制冷功率较小，但是可以通过串联或并联的方式增大半导体制冷的功率[1]。
在温度控制技术中，主要有吸收式制冷，压缩机制冷等，然而上述的几个制冷方式，在一些微型化设备或器件中要实现制冷，却难以实现对既定目标的温度恒定进行精确的自动控制。
随着微型电子技术的高速发展，微型电子器件运用得越来越广泛。
然而很多电子元器组件一旦温度过高会影响其性能，为保持良好的性能要求在恒温或者是在低温的条件下工作。
而且电子元器件的体积一般都比较小，而半导体制冷片能够根据电子器件的具体大小改变形状，十分便利。
半导体制冷片，通上足够的直流电就能立马制冷，制冷功率适合于小功率设备，并且通过调节半导体制冷片的输入电流从而调节输出功率，能够使微型元器件保持在稳定的工作环境，保护其电路结构，确保其稳定工作。
半导体制冷技术对于一些温度可调且制冷功率不高的场所十分适用，如微型化设备或器件的温度控制。