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基于半导体制冷技术和单片机技术的微型空调设计

高工
2014-03-18 14:45:28    评分

作者:五邑大学 庄铭泳 裴良荣 李耀霖

指导老师:周党培

 

作品简介:

 

 

 

 

平台选型说明:

 

 

设计说明:

 

  2.1 设计原理

  2.1.1设计原理图

  基于半导体制冷技术与单片机技术的微型空调主要由两部分组成其一是半导体制冷及水循环散热系统,其二是利用单片机控制的电源系统,如图:

 

  当微型空调被启动时,单片机首先接通潜水泵电源,使潜水泵向水循环散热管供水,接下来单片机为半导体制冷片接通电源,半导体制冷片为散热铝片降温,降温过程中半导体制冷片热面产生的热量被水循环散热管带走,一段时间后,散热铝片降温到预设温度,单片机接受到温度传感器信号,启动风扇,吹出冷风,微型空调开始工作。

  2.1.2方案选择

  单片机芯片选择:IAP15F2K61S2

  温度传感器选择:DS18B20

  继电器选择: T73-5V

  供电电源选择:输入AC 220V 输出DC 12V 6A 开关电源

  制冷片选择:TEC1-12706

  静音风扇选择:DC12V 0.18A散热风扇

  潜水泵选择:AC 220V 3W

  控制方式选择:由单片机控制继电器来控制电路的通断

  冷却系统的选择:

  1强制空气冷却

  2液体循环冷却

  第1种方式噪声大,散热气流的方向难以控制,第2种噪音小,冷却效果好,可将热量带出要制冷的空间。综合考虑,选择第二种方案。

  2.2 电路设计

  2.2.1电路设计原理图

  2.2.2 PCB板线路图

  2.3程序设计

  2.3.1工作流程图:

  2.3.4单片机主要程序设计

  void main(void)

  { uint8 i;

  unsigned char TL; //储存暂存器的温度低位

  unsigned char TH; //储存暂存器的温度高位

  unsigned char TN; //储存温度的整数部分

  unsigned char TD; //储存温度的小数部分

  CLK_DIV=0x02;

  P1=0xfe;

  delaynms(6000); //大约3秒延时

  P1=0xf8;

  TMOD=0x01;

  TH0=0xfc;

  TL0=0x66;

  EA=1;

  ET0=1;

  TR0=1;

  AUXR=0x00;

  while(1) //不断检测并显示温度

  { flag=0;

  EA=0;

  ReadyReadTemp(); //读温度准备

  TL=ReadOneChar(); //先读的是温度值低位

  TH=ReadOneChar(); //接着读的是温度值高位

  EA=1;

  if((TH&0xf8)!=0x00)//判断高五位 得到温度正负标志

  {

  flag=1;

  TL=~TL; //取反

  TH=~TH; //取反

  tltemp=TL+1; //低位加1

  TL=tltemp;

  if(tltemp>255) TH++; //如果低8位大于255,向高8位进1

  TN=TH*16+TL/16; //实际温度值=(TH*256+TL)/16,即:TH*16+TL/16

  //这样得出的是温度的整数部分,小数部分被丢弃了

  TD=(TL%16)*10/16; //计算温度的小数部分,将余数乘以10再除以16取整,

  }

  TN=TH*16+TL/16; //实际温度值=(TH*256+TL)/16,即:TH*16+TL/16

  //这样得出的是温度的整数部分,小数部分被丢弃了

  TD=(TL%16)*10/16; //计算温度的小数部分,将余数乘以10再除以16取整,

  //这样得到的是温度小数部分的第一位数字(保留1位小数)

  display_temp1(TN); //显示温度的整数部分

  display_temp2(TD); //显示温度的小数部分

  delaynms(10);

  refresh();

  if(TN<=16) P1=0xf0; //16度

  else P1=0xfc;

  if(j>=3) //差不多30s后,全开继电器

  {

  P1=0xf0; //关中断

  EA=0;

  while(1) ;

  }

  }

  }

  void time0 () interrupt 1

  {

  TH0=0xfc;

  TL0=0x66;

  x++;

  if(x==999)

  {

  x=0;

  j++; //每过一秒,j++

  }

  }

  第3章 调试

 

  3.1 实验数据

  经过调试与测量,得出微型空调的主要数据如下:

项目

数据

体积

长:25cm  宽:12cm 高:28cm

重量

1.8kg

功率

80W

制冷量

80W

制冷片温度

1摄氏度

散热铝片温度

16摄氏度

冷气温度

19.9摄氏度

出风量

80CFM

制冷响应时间

20s

  注:1散热铝片温度为平均温度

  2制冷响应时间是指从开机到风扇启动的时间

  3实验是在室温29摄氏度的条件下进行的

  3.2实验数据分析

  实验结果表明,本文所提的方案是可行的、有效的,实现了80W制冷量20秒内近距离输出19.9摄氏度冷风的目的

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关键词: 半导体     单片机     制冷     空调    

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