Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ；ＰＩＤ Ｃｏｎｔ的辐射定标中的关键组成 部分，其光学核心部件滤光片辐射计的响应度受温度变化影响 较大。为了保证辐亮度标准探测器的精度和稳定性。本文设计 了一种基于单片机精密温度控制系统。该系统具有精度高、体 积小、稳定性好的特点，应用前景广阔。
［２】韩志军单片机应用系统设计——入门向导与设计实例机 械工业出版社２００５ ［３］Ｒｅｖ．ＳＣｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．１ＭｉｃｈａｅｌＳ．Ｃａｆｆｅ啊ｅｔａｌ．Ｓｔａｂｌｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｕｐｐｌｙ 试ｔｌｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｃｉｒ－ｃｕｉｔｓｆｏｒａｌｅａｄ—ｓａｌｔｌａｓｅｒ ｄｉｏｄｅ．１９８９ 【４】阎石数字电子技术基础 高等教育出版社２００１ ［５】张毅刚ＭＣＳ一５１单片机应用设计机械工业出版社２００２年
争 吾｝０ 豆 季｜０
钒 §０｜
吼 言｜０
ｇ 耄旧｝
０．２
０．４
０．６
０．８
１．０
图９负载特性测试曲线
Ｉｏ／Ａ
６结束语
本文作者创新点：以单片机为核心设计一种智能稳压电 源，不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越。所研制的 智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统。确保 电源运行可靠。输出电压采用数字显示，输入采用键盘方式， 电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。 参考文献 ［１１吴振纲，陈虎．ＰＬＣ的人机接口与编程［Ｊ］．微计算机信息， ２００５．８－１：２１－２３
直流电源 图２ Ｐｅｌｔｉｅｒ器件工作原理 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。Ｐｅｌｔｉｅｒ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ＴＥｓｌ—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（Ｚ星１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。
图４系统主程序流程图
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４－ 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。
图３系统电路原理图
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ＤＳｌ８８２０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：温度采样一计算 温差一ＰＩＤ调节一信号放大输出周而复始．最后将温控对象的温
万方数据
度传感器，采用ＴＯ一９２封装。它具有独特的单总线接Ｅｌ方式，将 地址线、数据线、控制线复用为一根信号线．输入输出均为数字 信号。这使得其与单片机接口变得十分简单，克服了模拟式传感 器与微机接口时需要的ＡＤ转换器及其它复杂外围电路的缺 点。由它组成的温度测控系统非常方便，而且成本低、体积小、可 靠性高。
１系统硬件设计
本文所设计的精密温控系统主要由数字温度传感器 ＤＳｌ８８２０、ＡＴ８９Ｃ５５单片机、１２位ＤＡ转换器ＡＤ７２４８Ａ、半导体 制冷器ＴＥＣ、大电流驱动ＯＰＡ５４８、键盘、ＶＦＤ显示屏和ＲＳ一２３２ 串１：３通讯电路组成。其原理框图如图１所示。
ＡＴ８９Ｃ５５
图１系统硬件结构框图 单片机根据ＤＳｌ８８２０测得被控对象滤光片辐射计的温度。 与设定置相比较，经过ＰＩＤ控制算法调整ＤＡ的输出电压，进而 控制半导体致冷器ＴＥＣ进行制冷或加热实现被控对象的恒温， 同时由显示屏实时显示当前温度。各主要模块简介如下： １．１数字式温度传感器ＤＳｌ８８２０ ＤＳｌ８８２０是美国Ｄａｌｌａｓ半导体公司生产的新一代数字式温 李晓伟：硕士研究生 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０３７８０２７）
（收稿日期：２００７．８．１３）（修稿日期：２００７．１０．２０）
图８显示程序流程图 表负载特性测试
实测电压／（ｙ） ９．９４ ９．９４ ９．９４ ９．９３ ９．９２ ９．９２ ９．ｇｌ ９．９ｌ ９．９０
根据上述测量结果用图解法计算电源动态内阻ＲＤ．如图 ９所示
Ｒ：；—：—：．Ｄ ＡＵｏ ９．９４３－９．９００ ０．０４３ ００５２Ｄ 蝇０．９２－０．１ ０．８２ 川 ● ｙ
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ＤＳｌ８８２０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 射测量仪器一辐亮度标准探测器的小型化、智能化提供了有 利条件。 参考文献 ［１】郑小兵，吴浩宇，章骏平等．高精度光辐射定标和标准传递方 法【Ｊ】．科学通报，２０００，４５（１２）：１３４１—１３４４ 【２】郑小兵，吴浩宇，章骏平等．不确定度优于０．０３５％的绝对光谱 响应率标准探测器［Ｊ】．光学学报，２００１，２１（６）：７４９—７５２ 【３】李照洲，郑小兵，吴浩宇等．高精度光谱辐射标准探测器的温 度特性研究［Ｊ】．光学学报，２００４，２４（３）：４０１—４０７ ［４］Ｇｅｏｒｇｅ Ｅｐｐｅｌｄａｕｅｒ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｏｎｉｔｏｒｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅｓ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ【Ｊ】．ＳＰＩＥ，１９９１，１４７９：１ １－１７ ［５】何立民．单片机应用技术选编（５）［Ｍ】．北京：北京航空航天大学 出版社．１９９９． ［６】李虹，温秀梅，高振天．基于ＭＳＰ４３０单片机和ＤＳｌ８８２０的小 型测温系统【Ｊ】微计算机信息，２００６，７—２：１３７—１３８、２４８
本系统所选用的数模转换器ＤＡＣ是美国Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ 公司的生产的ＡＤ７２４８Ａ。这是一种带有片载内置输出放大器和 基准电压源的１２位低功耗并行ＤＡ转换器。其数据输出建立 时间只需３０ｎｓ。１２位数据以高８位和低４位分两次写入输入 锁存器。在双极性供电模式下，能产生±５Ｖ的输出电压。考虑到 温控摸块中的半导体致冷器件工作时需要双极性电压的特点， 这里选择双极性供电工作模式。
文章编号：１００８－０５７０（２００７）１１－２－０１０３－０２
单片机开发与应用
基于单片机的精密温控系统设计
Ｐｒｅｃｉｓｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ
（中国科学院安徽光机所遥感研究室）孪晓伟郑小兵周磊李建军
ＬＩ ＸＩＡＯＷＥＩ ＺＨＥＮＧ ＸｌＡＯＢＩＮＧ ＺＨＯＵ ＬＥＩ Ｌｌ ＪＩＡＮＪＵＮ
（Ｅ接第１０４页） 【７］Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ．ＤＳｌ８８２０ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅｓｏ— ｌｕｔｉｏｎ ｌ－Ｗｉｒｅ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ［Ｚ］．２００１ 【８］Ａｎａｌｏｇ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ。ＬＣ２ＭＯＳｌ２－Ｂｉｔ ＤＡＣＰＯＲ夏Ｄ７２４５刖 ＡＤ７２４８Ａ．【Ｚ】２００１． ［９］Ｂｕｒｒ－Ｂｒｏｗｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ．Ｈｉｇｈ－Ｖｏｌｔａｇｅ，Ｈｉｇｈ－Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ＯＰＡ５４８［Ｚ１．１９９７ ［１０】冯根生，郭教之．微机控制技术【Ｍ】．合肥．中国科学技术大 学出版社．２００２
摘要：本文设计了一种基于单片机的精密温控系统。该系统采用单片机为核心控制部件进行ＰＩＤ运算。数字式温度传感器
ＤＳｌ８８２０芯片测量温度，大功率放大器ＯＰＡ５４８驱动半导体致冷器ＴＥＣ实现温度控制，精度达到±０．１℃。
关键字：单片机；温度控制；哪控制
中图分类号：硼眩７３＋．３文献标识码：Ｂ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｐｒｅｃｉｓｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｅ ｕｓｅ ｍｉｃｍｐｍ· ｃｅｓｓｏｒ ａｓ ｔｈｅ ｋｅｒｎｅｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｆｏｒ ＰＩＤ ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ，ＤＳｌ８８２０ ｆｏｒ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｈｉｇｈ－ｐｏｗｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ＯＰＡ５４８ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｄｒｉｖｅ ＴＥＣ．Ｔｈｅ ｅｌＴｏｒ ｏｆ ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ±０．１℃．
丌转第１３８页）
一１（）４—３６０元，年邮局订阅号：８２－９４６
万方数据
单片机开发与应用
流用ＶＣ８９０Ｃ数字万用表监测。
中文核心期刊‘微计算机信息）（嵌入式与ＳＯＣ）２００７年第２３卷第１１－２期
［６】杨宁单片机与控制技术北京航空航天大学出版社２００５ 作者简介：许艳惠（１９６５一），女（汉族），吉林省长春市，吉林工程 技术师范学院信息工程学院副教授，理学硕士．主要从事信号 处理研究。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：Ｘｕ ｙａｎｈｕｉ （１９６５一）， ｆｅｍａｌｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ， Ｊｉ“ｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ， Ｊｉｌｉｎ Ｔｅａｃｈｅｒｓ’Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｓｓｏｃｉａｔｅ ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｍａｓｔｅｒ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，ｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅａ ｏｆ ｒｅｓｅａｒｃｈ． （１３０惦２吉林长春吉林工程技术师范学院信息工程学院） 许艳惠 （Ｊｉｌｉｎ Ｔｅａｃｈｅｒｓ’Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００５２）Ｘｕ＇ｔｔ ａｎｈｕｉ 通讯地址：（１３００５２吉林长春吉林工程技术师范学院信息工 程学院）许艳惠