激光二極管溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

YanCheng Institute of Technology 課程設(shè)計(jì)說明書課程名稱 智能儀器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目激光二極管溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè) 自動(dòng)化學(xué)生姓名 劉玉龍 班級(jí) B自動(dòng)化103班 學(xué)號(hào) 1010603317 完成日期 2013年12月19日 鹽城工學(xué)院電氣學(xué)院目錄1 緒論21.1 激光二極管的特點(diǎn)及應(yīng)用21.2 激光二極管溫度控制技術(shù)研究現(xiàn)狀21.3 本課題的基本要求及主要研究內(nèi)容22 激光二極管溫度控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)32.1 溫控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)與流程圖.42.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示模塊.53 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)53.1 溫度傳感器及其處理電路63.1.1溫度傳感器與鉑熱電阻6 3.1.2鉑熱電阻處理電路133.2 單片機(jī)介紹143.3 A/D轉(zhuǎn)換器及其電路 .153.3.1 MAX187 特點(diǎn).153.3.2 MAX187 管腳.163.3.3 MAX187 操作時(shí)序.17 3.3.4 MAX187 精度計(jì)算.183.3.5 MAX187 的源代碼程序.193.4 系統(tǒng)顯示電路.20 3.4.1 MAX7219 管腳. 213.4.2 MAX7219源代碼程序.223.5 半導(dǎo)體制冷硅(TEC)簡介.234 收獲和體會(huì)245 參考文獻(xiàn)266附錄6.1 電路設(shè)計(jì)總圖1 緒論一、背景及意義隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們的生活日趨數(shù)字化，單片機(jī)控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計(jì)就是一個(gè)典型的例子，但人們對(duì)它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機(jī)技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。多功能的數(shù)字溫度計(jì)可以給我們的生活帶來很大的方便；支持“一線總線”接口的溫度傳感器簡化了數(shù)字溫度計(jì)的設(shè)計(jì)，降低了成本激光器的發(fā)明無疑是科學(xué)史上最偉大的發(fā)明之一，1960年5月，美國休斯頓實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家梅曼(T.H.Mainmna)正式宣布制成紅寶石激光器，開創(chuàng)了激光技術(shù)的先河。激光在現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、通訊、國防、科學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用，這與激光具有高亮度、高單色性、高方向性分不開。由于激光器有這些優(yōu)點(diǎn)，促使人們研制更好的激光器，推動(dòng)了激光器的發(fā)展。關(guān)鍵詞：激光二極管溫度系統(tǒng) 半導(dǎo)體制冷器 LCD顯示技術(shù) 溫度傳感器1.1激光二極管(LD)的特點(diǎn)及應(yīng)用 以半導(dǎo)體材料為工作物質(zhì)的LD有如下一些特點(diǎn):體積小，容易組裝進(jìn)其它設(shè)備中;低功率、低電流(一般為2伏特電壓時(shí)巧毫安)直接抽運(yùn)，可由統(tǒng)的晶體管電路直接驅(qū)動(dòng);能有效地將電能轉(zhuǎn)化為光能實(shí)際效率大于50%;能以2萬兆赫茲以上的頻率直接調(diào)制抽運(yùn)電流，進(jìn)而調(diào)制其輸出;能在單片上與電子場(chǎng)效應(yīng)晶體管、微波振蕩管、雙極性晶體管以及V族半導(dǎo)體的光學(xué)部件形成集成光電子電路;基于半導(dǎo)體的制造技術(shù)，適用于大批量生產(chǎn);在輸出光束大小上與典型的硅基光纖相容，能調(diào)節(jié)輸出光束的波長使其工作在這類光纖的低損耗、低色散區(qū)域。由于LD有上述良好的特點(diǎn)，在干涉測(cè)量、固體激光器和光存儲(chǔ)等技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，引起人們極大的關(guān)注和濃厚的研究興趣，近年來半導(dǎo)體激光器得到了迅速發(fā)展。隨著半導(dǎo)體激光器功率的增大，激光器自身的溫度變化對(duì)激光器輸出性能的影響就比較明顯了(如在LD作為固體激光器泵浦源時(shí)產(chǎn)生的波長漂移0.30. 4nm/)，所以工程中對(duì)LD溫度進(jìn)行控制是十分必要的。本溫度控制系統(tǒng)的被控對(duì)象是中小型功率LD產(chǎn)生的溫度。目前中小型功率的DL在科研、國防、工業(yè)中應(yīng)用廣泛，因此對(duì)它的溫度控制有很大的現(xiàn)實(shí)及經(jīng)濟(jì)意義。1.2 LD溫度控制技術(shù)研究現(xiàn)狀激光二極管工作時(shí)，其值電流和功率穩(wěn)定性對(duì)溫度敏感。隨著溫度的提高，需要有更多的載流子注入來維持所需的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。典型LD在不同的溫度下的激光輸出功率與正向工作電流關(guān)系如下:1）在同一溫度條件下，當(dāng)正向工作電流小于某一值時(shí)，激光輸出功率接近于零;而當(dāng)正向工作電流超過該值時(shí)，激光的輸出功率隨正向工作電流的增長呈直線上升關(guān)系，這個(gè)值被稱為DL的值。2)值電流隨溫度的升高而升高，于是整個(gè)激光管的特性曲線基本上隨溫度的變化而平行移動(dòng)。因此LD的性能受自身溫度影響較大，國內(nèi)許多科研單位進(jìn)行了各種嘗試，試圖找出各種控溫精確穩(wěn)定，價(jià)格適中的方案。國內(nèi)外在此方面都作了很多研究，在測(cè)溫元件的選取，控制方法，和加熱制冷裝置方面做出了不同的嘗試，給這方面研究工作提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。控溫精度也逐漸提高(由1到0.1改變)。所有這一切推動(dòng)了LD的廣泛應(yīng)用，今后隨著LD控溫精度的提高，相信LD將會(huì)有更大的發(fā)展前景。1.3 本課題的基本要求及主要研究內(nèi)容本課題基本要求:利用單片機(jī)對(duì)LD進(jìn)行溫度控制。LD工作溫度設(shè)定范圍:1040，LD溫度測(cè)量精度為0.1，系統(tǒng)控溫精度達(dá)到0.2，當(dāng)前溫度用LCD實(shí)時(shí)顯示出來。本課題主要研究內(nèi)容:被控對(duì)象LD由于注入電流而產(chǎn)生的溫度信號(hào)經(jīng)過傳感器及其處理電路(采樣保持、放大)，對(duì)LD溫度值和設(shè)定溫度值之間的偏差進(jìn)行調(diào)整控制，輸出的數(shù)字控制量通過單片機(jī)來控制半導(dǎo)體制冷器元件，以控制LD溫度。本課題研究的重點(diǎn)是LD溫度在10一40范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)原理圖使本溫度控制系統(tǒng)的控溫精度達(dá)到0.1以內(nèi)。2.系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)Pt100信號(hào)調(diào)理AT89C51半導(dǎo)體制冷硅顯示MAX187圖1：硬件結(jié)構(gòu)圖 圖1中激光二極管產(chǎn)生的溫度信號(hào)經(jīng)過溫度傳感器鉑熱電阻(Pt100)變成的電信號(hào)，經(jīng)過放大、濾波等信號(hào)處理電路，由信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換器送入到微控制器，與單片機(jī)系統(tǒng)所設(shè)置的溫度信號(hào)進(jìn)行比較，使激光二極管溫度值在系統(tǒng)所要求的控溫精度范圍內(nèi)，穩(wěn)定在設(shè)定的溫度點(diǎn)。2.1 溫控系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)與流程圖 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，軟件設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)程序模塊化設(shè)計(jì)。本溫控系統(tǒng)軟件的總體可分為系統(tǒng)初始化模塊及系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示模塊二大部分。圖2所示的是系統(tǒng)總流程圖。 在本模塊內(nèi)LD溫控系統(tǒng)首先設(shè)置硬件中芯片的地址，初始化系統(tǒng)MAX187與的數(shù)據(jù)顯示芯片MAX7219。系統(tǒng)剛開始工作時(shí)，設(shè)置MAX187輸出為10，使本溫控系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)半導(dǎo)體制冷器處于不工作狀態(tài)。對(duì)于數(shù)據(jù)顯示芯片MAX7219設(shè)置包括BCD譯碼器、多位掃描電路、段驅(qū)動(dòng)器、位驅(qū)動(dòng)器和用于存放每個(gè)數(shù)據(jù)位的8x8靜態(tài)ARM以及數(shù)個(gè)工作寄存器，通過指令設(shè)置這些工作寄存器，可以使MAX7219進(jìn)入不同的工作狀態(tài)。在本溫度控制系統(tǒng)中，設(shè)置MAX7219芯片的CBD譯碼寄存器為譯碼方式;掃描位數(shù)寄存器設(shè)置3位，即系統(tǒng)能顯示3位LED;亮度控制寄存器設(shè)置輸出電流的9/32;數(shù)位寄存器在系統(tǒng)開始時(shí)設(shè)置2004一07，即當(dāng)LED顯示此數(shù)字時(shí)，就表示系統(tǒng)己正常工作了。系統(tǒng)正常工作后，首先測(cè)量激光二極管工作的環(huán)境溫度，即室溫，然后把系統(tǒng)最初的溫度設(shè)定量設(shè)置為室溫。這樣，本溫控系統(tǒng)就完成了初始化設(shè)置了。 開始系統(tǒng)初始化溫度采集與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示半導(dǎo)體制冷器大于等于20.2 圖2：系統(tǒng)控制模塊流程圖2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示模塊系統(tǒng)初始化后，發(fā)送數(shù)據(jù)采集指令，采集溫度數(shù)據(jù)。我們把溫度數(shù)據(jù)保存在微控制器的內(nèi)存中，然后微控制器發(fā)送指令控制P2.0、P2.1、P2.2，按照MAX7219數(shù)字顯示時(shí)序，把溫度數(shù)據(jù)串行的傳送給MAX7219芯片進(jìn)行顯示。這樣，就避免了微控制器直接定時(shí)對(duì)LED顯示，微控制器有更多的時(shí)間來控制被控對(duì)象的溫度。 3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本部分是系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)部分，包括溫度傳感器及其處理電路設(shè)計(jì)、單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)、半導(dǎo)體制冷器的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光二極管溫度信號(hào)的測(cè)量、控制及顯示?？刂屏客ㄟ^單片機(jī)的輸出通道，控制半導(dǎo)體制冷器，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)被控對(duì)象激光二極管的溫度控制。3.1溫度傳感器及其處理電路本節(jié)是系統(tǒng)的激光二極管溫度信號(hào)采集部分，激光二極管溫度信號(hào)是本溫控系統(tǒng)的信號(hào)源。激光二極管溫度的測(cè)量及控制精度都與溫度信號(hào)的提取(采集)有關(guān)，因此準(zhǔn)確的溫度信號(hào)采集是十分重要的。溫度是非電量，溫度信號(hào)需用溫度傳感器變成電信號(hào)后進(jìn)行采集，激光二極管溫度控制系統(tǒng)用的溫度傳感器是工程中常用的鉑熱電阻。3.1.1溫度傳感器與鉑熱電阻溫度是一個(gè)很重要的物理量，自然界中任何物理、化學(xué)過程都緊密地與溫度相聯(lián)系。在國民經(jīng)濟(jì)各部門，如電力、化工、機(jī)械、冶金、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等以及人們地日常生活中，溫度檢測(cè)與控制是十分必要的。在國防現(xiàn)代化及科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中，溫度的精確檢測(cè)及控制更是必不可少的。溫度是表征物體或系統(tǒng)冷熱程度的物理量，溫度單位是國際單位制中七個(gè)基本單位之一。由于溫度是非電量，因此，對(duì)溫度的檢測(cè)與控制需使用傳感器或溫度敏感元件。溫度傳感器種類很多，常用的溫度傳感器有熱膨脹式傳感器，電阻式傳感器，熱電偶傳感器，集成溫度傳感器等。針對(duì)本溫控系統(tǒng)溫度測(cè)量與控制的精度要求比較高，系統(tǒng)采用了線性度、測(cè)量精度與熱響應(yīng)時(shí)間都比較好的鉑熱電阻作為系統(tǒng)的溫度傳感器。 圖3：線性化電路圖 pt100 是鉑熱電阻，它的阻值會(huì)隨著溫度的變化而改變。PT 后的100 即表示它在0時(shí)阻值為100 歐姆，在100時(shí)它的阻值約為138.5 歐姆。它的工業(yè)原理：當(dāng)PT100 在0 攝氏度的時(shí)候他的阻值為100 歐姆，它的的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值是成勻速增漲的。 組成的部分:常見的pt1oo 感溫元件有陶瓷元件，玻璃元件，云母元件，它們是由鉑絲分別繞在陶瓷骨架，玻璃骨架，云母骨架上再經(jīng)過復(fù)雜的工藝加工而成薄膜鉑電阻薄膜鉑電阻：用真空沉積的薄膜技術(shù)把鉑濺射在陶瓷基片上，膜厚在2 微米以內(nèi)，用玻璃燒結(jié)料把Ni（或Pd）引線固定，經(jīng)激光調(diào)阻制成薄膜元件。熱電偶熱電偶5是一種感溫元件，是一次儀表。它直接測(cè)量溫度，并把溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào), 通過電氣儀表（二次儀表）轉(zhuǎn)換成被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶測(cè)溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當(dāng)兩端存在溫度梯度時(shí),回路中就會(huì)有電流通過，此時(shí)兩端之間就存在電動(dòng)勢(shì)熱電動(dòng)勢(shì)，這就是所謂的塞貝克效應(yīng)。兩種不同成份的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自由端，自由端通常處于某個(gè)恒定的溫度下。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系, 制成熱電偶分度表; 分度表是自由端溫度在0時(shí)的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。在熱電偶回路中接入第三種金屬材料時(shí)，只要該材料兩個(gè)接點(diǎn)的溫度相同，熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)將保持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因此，在熱電偶測(cè)溫時(shí)，可接入測(cè)量儀表， 測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)后，即可知道被測(cè)介質(zhì)的溫度。工作原理兩種不同成份的導(dǎo)體（稱為熱電偶絲材或熱電極）兩端接合成回路，當(dāng)接合點(diǎn)的溫度不同時(shí)，在回路中就會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)，而這種電動(dòng)勢(shì)稱為熱電勢(shì)。熱電偶就是利用這種原理進(jìn)行溫度測(cè)量的，其中，直接用作測(cè)量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測(cè)量端），另一端叫做冷端（也稱為補(bǔ)償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會(huì)指出熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)。 熱電偶實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢(shì)測(cè)量溫度，對(duì)于熱電偶的熱電勢(shì)，應(yīng)注意如下幾個(gè)問題：1：熱電偶的熱電勢(shì)是熱電偶工作端的兩端溫2度函數(shù)的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數(shù)；2 ：熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢(shì)的大小，當(dāng)熱電偶的材料是均勻時(shí)，與熱電偶的長度和直徑無關(guān)，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關(guān)；3：當(dāng)熱電偶的兩個(gè)熱電偶絲材料成份確定后，熱電偶熱電勢(shì)的大小，只與熱電偶的溫度差有關(guān)；若熱電偶冷端的溫度保持一定，這進(jìn)熱電偶的熱電勢(shì)僅是工作端溫度的單值函數(shù)。將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A 和B 焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖所示。當(dāng)導(dǎo)體A 和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1 和2 之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。特點(diǎn)裝配簡單，更換方便壓簧式感溫元件，抗震性能好測(cè)量范圍大 機(jī)械強(qiáng)度高，耐壓性能好 耐高溫可達(dá)2400 度熱電偶 - 種類及結(jié)構(gòu)形成（1）熱電偶的種類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988 年1 月1 日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T 七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。常用熱電偶材料熱電偶分度號(hào)熱電極材料使用溫度范圍（）正極負(fù)極S 鉑銠合金（銠含量10 %） 純鉑0-1400R 鉑銠合金（銠含量13 %） 純鉑0-1400B 鉑銠合金（銠含量30%） 鉑銠合金（銠含量6% ） 0-1400K 鎳鉻鎳硅 -200-+1000T 純銅銅鎳 -200-+300J 鐵銅鎳 -200-+600N 鎳鉻硅鎳硅 -200-+1200E 鎳鉻銅鎳 -200-+700熱電偶的種類:裝配熱電偶4，鎧裝熱電偶，端面熱電偶，壓簧固定熱電偶，高溫?zé)犭娕?，鉑銠熱電偶，防腐熱電偶，耐磨熱電偶，高壓熱電偶，特殊熱電偶，手持式熱電偶，微型熱電偶，貴金屬熱電偶 ,快速熱電偶 ,鎢錸熱電偶等等。熱電偶的基本定律1，均質(zhì)導(dǎo)體定律由同一種均質(zhì)材料（導(dǎo)體或半導(dǎo)體）兩端焊接組成閉合回路，無論導(dǎo)體截面如何以及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電勢(shì)，溫差電勢(shì)相抵消，回路中總電勢(shì)為零?？梢姡瑹犭娕急仨氂蓛煞N不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會(huì)產(chǎn)生附加熱電勢(shì)。2，中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體（第三導(dǎo)體），只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路總電勢(shì)沒有影響，這就是中間導(dǎo)體定律。應(yīng)用:依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實(shí)際測(cè)溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測(cè)溫系統(tǒng)。有人擔(dān)心用銅導(dǎo)線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV 值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢(shì)會(huì)使測(cè)量產(chǎn)生附加誤差。根據(jù)這個(gè)定律，是沒有這個(gè)誤差的！3，中間溫度定律熱電偶回路兩接點(diǎn)（溫度為T、T0）間的熱電勢(shì)，等于熱電偶在溫度為T、Tn 時(shí)的熱電勢(shì)與在溫度為Tn、T0 時(shí)的熱電勢(shì)的代數(shù)和。Tn 稱中間溫度。應(yīng)用:由于熱電偶E-T 之間通常呈非線性關(guān)系,當(dāng)冷端溫度不為0時(shí)，不能利用已知回路實(shí)際熱電勢(shì)E（t,t0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用已知回路實(shí)際熱電勢(shì)E（t,t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測(cè)溫度值，需按中間溫度定律進(jìn)行修正4，參考電極定律這個(gè)定律是專業(yè)人士才研究、關(guān)注的，一般生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)的人士不太了解，簡單說明就是：用高純度鉑絲做標(biāo)準(zhǔn)電極，假設(shè)鎳鉻-鎳硅熱電偶的正負(fù)極分別和標(biāo)準(zhǔn)電極配對(duì)，他們的值相加是等于這支鎳鉻-鎳硅的值。熱電偶3的安裝要求對(duì)熱電偶與熱電阻的安裝,應(yīng)注意有利于測(cè)溫準(zhǔn)確,安全可考及維修方便,而且不影響設(shè)備運(yùn)行和生產(chǎn)操作.要滿足以上要求,在選擇對(duì)熱電偶和熱電阻的安裝部位和插入深度時(shí)要注意以下幾點(diǎn):1、為了使熱電偶和熱電阻的測(cè)量端與被測(cè)介質(zhì)之間有充分的熱交換,應(yīng)合理選擇測(cè)點(diǎn)位置,盡量避免在閥門,彎頭及管道和設(shè)備的死角附近裝設(shè)熱電偶或熱電阻.2、帶有保護(hù)套管的熱電偶和熱電阻有傳熱和散熱損失,為了減少測(cè)量誤差,熱電偶和熱電阻應(yīng)該有足夠的插入深度:(1)對(duì)于測(cè)量管道中心流體溫度的熱電偶,一般都應(yīng)將其測(cè)量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝).如被測(cè)流體的管道直徑是200 毫米,那熱電偶或熱電阻插入深度應(yīng)選擇100 毫米;(2)對(duì)于高溫高壓和高速流體的溫度測(cè)量(如主蒸汽溫度),為了減小保護(hù)套對(duì)流體的阻力和防止保護(hù)套在流體作用下發(fā)生斷裂,可采取保護(hù)管淺插方式或采用熱套式熱電偶.淺插式的熱電偶保護(hù)套管,其插入主蒸汽管道的深度應(yīng)不小于75mm;熱套式熱電偶的標(biāo)準(zhǔn)插入深度為100mm;(3)假如需要測(cè)量是煙道內(nèi)煙氣的溫度,盡管煙道直徑為4m,熱電偶或熱電阻插入深度1 m(4)當(dāng)測(cè)量原件插入深度超過1m 時(shí),應(yīng)盡可能垂直安裝,或加裝支撐架和保護(hù)套管.故障處理案例熱電偶輸入產(chǎn)生故障判別法按照儀表接線圖進(jìn)行正確接線通電后，儀表先是顯示儀表的熱電偶分度號(hào)，接著顯示儀表量程范圍，再測(cè)儀表下排的數(shù)碼管顯示設(shè)定溫度，儀表上排數(shù)碼管顯示測(cè)量溫度。若儀表上排數(shù)碼管顯示不是發(fā)熱體的溫度，而顯示“OVER”、“0000”或“000”等狀況，說明儀表輸入部位產(chǎn)生故障,應(yīng)作如下試驗(yàn)：A）把熱電偶從儀表熱電偶輸入端拆下，再用任何一根導(dǎo)線把儀表熱電偶輸入端短路。通電時(shí)，儀表上排數(shù)碼管顯示值約為室溫時(shí)，說明熱電偶內(nèi)部連線開路，應(yīng)更換同類型熱電偶。若還是以上所說的狀況，說明儀表在運(yùn)輸過程中，儀表的輸入端被損壞，要調(diào)換儀表。B）把上述故障儀表的熱電偶拆去，換用旁邊運(yùn)行正常的同種分度號(hào)儀表上接入的熱電偶，通電后，原故障儀表上排數(shù)碼管顯示發(fā)熱體溫度時(shí)，說明熱電偶內(nèi)部連線開路，更換同類型熱電偶。若還是以上所說的狀況，說明儀表在運(yùn)輸過程中，儀表的輸入端被損壞，要更換儀表。C）把有故障的熱電偶從儀表上拆下來，用萬用表放在測(cè)量歐姆（R）*1 檔，用萬用表兩表棒去測(cè)熱電偶兩端，若萬用表上顯示的電阻值很大，說明熱電偶內(nèi)部連接開路，更換同類型熱電偶。否則有一定阻值，說明儀表輸入端有問題，應(yīng)更換儀表。2）按照儀表接線圖接線正確，若儀表通電后，儀表上排數(shù)碼管顯示有負(fù)值等現(xiàn)象，說明接入儀表的熱電偶“+”與“”接錯(cuò)而造成的。只要重新調(diào)換一下即可。3）接線正確儀表在運(yùn)行時(shí)，儀表上排數(shù)碼管顯示的溫度與實(shí)際測(cè)量的溫度相差30ºC60ºC。甚至相差更大，說明儀表的分度號(hào)與熱電偶的分度號(hào)搞錯(cuò)。按熱電偶分度號(hào)B、S、K、E 等熱電偶的溫度（ºC）與毫伏（MV）值的對(duì)應(yīng)關(guān)系來看，同樣溫度（ºC）的情況下，產(chǎn)生的毫伏值（MV）B 分度號(hào)最小，S 分度號(hào)次小，K 分度號(hào)較大，E 分度號(hào)最大，按照此原理來判別。熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應(yīng),即兩種不同成分的導(dǎo)體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50+1600均可邊續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800（如鎢-錸）。構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來非常方便。因此，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。1熱電偶測(cè)溫基本原理將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A 和B 焊接起來，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1 所示。當(dāng)導(dǎo)體A 和B 的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1 和2 之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì),因而在回路中形成一個(gè)大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。2熱電偶的種類及結(jié)構(gòu)形成（1）熱電偶的種類常用熱電偶可分為標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和非標(biāo)準(zhǔn)熱電偶兩大類。所調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)熱電偶是指國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可供選用。非標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級(jí)上均不及標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場(chǎng)合的測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶我國從1988 年1 月1 日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC 國際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T 七種標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計(jì)型熱電偶。(2)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對(duì)它的結(jié)構(gòu)要求如下：組成熱電偶的兩個(gè)熱電極的焊接必須牢固；兩個(gè)熱電極彼此之間應(yīng)很好地絕緣，以防短路；補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；保護(hù)套管應(yīng)能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。3熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時(shí)），而測(cè)溫點(diǎn)到儀表的距離都很遠(yuǎn)，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補(bǔ)償導(dǎo)線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動(dòng)到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對(duì)測(cè)溫的影響，不起補(bǔ)償作用。因此，還需采用其他修正方法來補(bǔ)償冷端溫度t00時(shí)對(duì)測(cè)溫的影響。在使用熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線時(shí)必須注意型號(hào)相配，極性不能接錯(cuò)，補(bǔ)償導(dǎo)線與熱電偶連接端的溫度不能超過100。4、熱電阻材料熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅，其中鉑熱電阻的測(cè)量精確度是最高的。此外，現(xiàn)在已開始采用鎳、錳和銠等材料制造熱電阻。 圖4 為PT100熱電阻溫度傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻率隨著溫度值變化而變化的原理制成的，實(shí)現(xiàn)了將溫度變化轉(zhuǎn)化為元件電阻的變化。它主要用于對(duì)溫度和溫度有關(guān)參數(shù)檢測(cè)與控制。人們把由金屬鉑制成的溫度傳感器成為鉑熱電阻。鉑熱電阻具有測(cè)溫范圍大、穩(wěn)定性好、示值復(fù)現(xiàn)性高和耐氧化等特點(diǎn)，常被用來作為國際標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)。鉑電阻的非線性特征按照國際電工委員會(huì)的鉑熱電阻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，鉑電阻Pt100在0650范圍內(nèi)，符合ITS一90的國際分度表函數(shù)R(t)可用式表示: R=R0(l+At+Bt2) （31）式中R，R0分別是t和0時(shí)的鉑電阻阻值，A=3.90802x10-1，B=-5.80195x10-2，其中，100就是鉑在0時(shí)的電阻值為100 ，即式(4一1)中R0=100。由式(4一)l可以看出，在0一650范圍內(nèi)有非線性誤差，特別是溫度越高時(shí)，非線性越厲害。對(duì)本溫度控制系統(tǒng)，采用電橋電路來實(shí)現(xiàn)測(cè)量電路的線性化，如圖3。因此本溫控系統(tǒng)鉑熱電阻的溫度與電阻值的函數(shù)關(guān)系可用式表示為： R=R0(l+At) （32）對(duì)于本溫控系統(tǒng)，式中R0=100。，溫度t在10一40之間取值。3.1.2鉑熱電阻處理電路 由上可知:溫度t在10一40之間，鉑電阻的阻值R，與溫度t是線性關(guān)系，所以只要給鉑熱電阻通恒定電流，溫度信號(hào)就轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。系統(tǒng)采用給鉑電阻供以恒定電流采集其上電壓的方法來采集溫度信號(hào)，在10時(shí)，鉑熱電阻的兩端電壓為V10=2.5977V，在40時(shí)，鉑熱電阻的兩端電壓為V40=2.8908V，V=0.2931V。可見由于受流過鉑熱電阻的電流比較小的限制，溫度在10一40變化時(shí)，鉑熱電阻的兩端電壓變化很小，為此采用圖4放大鉑熱電阻輸出的電信號(hào)，V1、V2接鉑電阻兩端， V0為輸出電壓，放大倍數(shù)為13(4.096/0.2401=13.97)，4.096V為MAX187內(nèi)部基準(zhǔn)電壓。由電路圖得： (V1-V2)/R3=(V4-V5)/R3=(V3-V6)/(R3+R1+R2) （33） R7*V6/(R6+R7)=R4*(V8-V3)(R4+R5)+V3 （34） (V0-V8)/(R8+R9)=V0/R9 （35）由于 R3= R4=R6=R5=R7=R8=R9=1K R1=R2=6K則可以推出儀用放大器閉環(huán)增益為 A f = 13 圖5：信號(hào)處理電路圖3.2單片機(jī)介紹 本部分是激光二極管溫度控制系統(tǒng)的數(shù)字電路，也是控制器硬件的核心部分，主要設(shè)計(jì)微控制器及其外圍接口電路，包括信號(hào)的輸入、輸出通道及系統(tǒng)數(shù)字顯示電路。如上節(jié)所述，被控對(duì)象激光二極管的溫度信號(hào)經(jīng)過傳感器及放大電路后，生成04V的模擬電壓信號(hào)。微控制器需要的是數(shù)字信號(hào)，本節(jié)將論述信號(hào)之間轉(zhuǎn)換、信號(hào)的顯示及數(shù)字控制器的硬件電路部分。微控制器，亦稱單片機(jī)或單片微型計(jì)算機(jī)。它是把中央處理器(CUP)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ARM)、只讀存儲(chǔ)器(ORM)、輸入/輸出端口(I/0)等主要計(jì)算機(jī)功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制的要求設(shè)計(jì)的，在智能控制系統(tǒng)中，微控制器得到了廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微計(jì)算機(jī)(單片機(jī))在這種情況下誕生了。從單片機(jī)出現(xiàn)至今，單片機(jī)廣泛應(yīng)用在許多領(lǐng)域之中，從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，到飛機(jī)上各種儀表的控制，從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，以及我們生活中廣泛使用的各種智能CI卡、電子寵物等，這些都離不開單片機(jī)。單片機(jī)的種類很多，有PIC系列、Motorola系列等，TI公司的MSP430系列單片機(jī)的應(yīng)用目前增長較快。各個(gè)系列的單片機(jī)各有所長，在處理速度、穩(wěn)定性、I/O能力、功耗、功能齊全、價(jià)格等方面各有優(yōu)劣。這些種類繁多的單片機(jī)家族，給我們單片機(jī)的選擇提供了很大的余地。本系統(tǒng)選用AT89C51作為CPU。AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低功耗、低價(jià)格，高性能8位微處理器。該單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS一51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器。AT89C51的主要特性如下:與MCS一51兼容;4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器;壽命:1000寫/擦循環(huán)數(shù)據(jù)保留時(shí)間:10年;全靜態(tài)工作:OHz一24Hz;三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定;128*8位內(nèi)部RAM;32可編程1/0線;兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;5個(gè)中斷源;可編程串行通道;低功耗的閑置和掉電模式;片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路等。AT89C51管腳如圖6圖6：AT89C51管腳圖3.3 A/D轉(zhuǎn)換器接口是計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備交換信息的橋梁，它包括輸入接口和輸出接口。單片機(jī)接口技術(shù)是研究單片機(jī)與外部芯片之間如何交換信息的技術(shù)，外部的各種信息通過輸入接口送入單片機(jī)，而單片機(jī)的各種信息通過輸出接口送到外部芯片中，因此單片機(jī)需通過信息轉(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)信息的交流與控制。人們把由模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)換器件稱為模擬一數(shù)字轉(zhuǎn)換器，簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。A/D轉(zhuǎn)換器在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。常用的A/D轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近式和雙斜積分式，前者轉(zhuǎn)換時(shí)間短(幾個(gè)微秒一幾百個(gè)微秒)，但抗干擾能力差;后者轉(zhuǎn)換時(shí)間長(幾十個(gè)毫秒幾百個(gè)毫秒)，抗干擾能力較強(qiáng)。因此在信號(hào)變化緩慢，現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重的場(chǎng)合，宜采用雙斜積分式A/D轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)有轉(zhuǎn)換時(shí)間、分辨率及線性誤差等。下面介紹本系統(tǒng)所用的MAX187 3.3.1 MAX187 特點(diǎn) 12 位分辨率; 單一+ 5V 工作電壓,工作電流1. 5mA ,關(guān)斷電流2A; 內(nèi)部采樣/ 保持電路,75Ksps 采樣速率; 1/2LSB 整體非線形度; 內(nèi)部4. 096V 基準(zhǔn)電壓, 與SPI、QSPI 及Mi2crowire 兼容的3 線串行接口。3.3.2 MAX187 管腳 圖7：MAX187管腳圖VDD:電源端接+ 5V; AIN:采樣模擬信號(hào)輸入端,0VREF ; SHDN:三電平關(guān)閉輸入端; REF :用于模擬轉(zhuǎn)換的基準(zhǔn)電壓端,使用外部基準(zhǔn)電源時(shí)用作輸入; GND:模擬地和數(shù)字地; CS:片選信號(hào)輸入端; SCLK:串行時(shí)鐘輸入端; DOUT:串行數(shù)據(jù)輸入端,數(shù)據(jù)在SCLK下降沿輸出。3.3.3 MAX187 操作時(shí)序完整的操作時(shí)序如圖7所示。使用內(nèi)參考時(shí), 在電源開啟后, 經(jīng)過20 ms 后參考引腳的4.7 F電容充電完成,可進(jìn)行正常的轉(zhuǎn)換操作。A/D 轉(zhuǎn)換的工作過程是: 當(dāng)CS為低電平時(shí), 在下降沿MAX187 的T/H 電路進(jìn)入保持狀態(tài), 并開始轉(zhuǎn)換, 8.5S 后DOUT 輸出為高電平作為轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志。這時(shí)可在SCLK 端輸入一串脈沖將結(jié)果從DOUT 端移出, 讀入單片機(jī)中處理。數(shù)據(jù)讀取完成后將CS置為高電平。要注意的是: 在CS置為低電平啟動(dòng)A /D 轉(zhuǎn)換后, 檢測(cè)到DOUT 有效(或者延時(shí)8.5S 以上) , 才能發(fā)SCLK 移位脈沖讀數(shù)據(jù), SCLK至少為13 個(gè)。發(fā)完脈沖后應(yīng)將CS置為高電平。 圖8：MAX187操作時(shí)序圖1.4 MAX187精度計(jì)算MAX187的A/D位數(shù)是12 ，則 1/(213)=1/8192系統(tǒng)的精度是0.1，系統(tǒng)的溫度范圍是1040，系統(tǒng)的精度指標(biāo)還有10倍的原則，則0.1/40/10=1/40001/81921/4000即可證明MAX187滿足系統(tǒng)精度要求3.3.5 MAX187的源代碼程序 MAX187 :SETB CS ；置CS 無效 CLR SCLKCLR SCLK ；SCLK初始化為低 RLC ANOP PUSH ACCNOP MOV A ,BCLR CS ；CS 有效 RLC AACALL D134NS ；調(diào)延時(shí)子程序 MOV B ,AACALL D134NS POP ACCNOP NOPSETB SCLK DJNZ R7 ,MAX1871NOP ACALL D134NSCLR SCLK ；轉(zhuǎn)換開始 SETB CS;片選信號(hào)無效, NOP RETMOV R7 , # 12 D134NS:MOV R7 , # 5；延時(shí)MOV A , # 0 ；A 累加器清零 D134NS1 :NOPMOV B , # 0 NOPMAX1871 :SETB SCLK ； 串行數(shù)據(jù)輸出 DJNZ R7 ,D134NS1 MOV C ,DOUT RET3.4 系統(tǒng)顯示電路本系統(tǒng)DL溫度數(shù)據(jù)顯示采用專用數(shù)碼管顯示芯片MAX7219，使用方便且硬件連線簡單，不占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，不用單片機(jī)動(dòng)態(tài)掃描，只需將要顯示的數(shù)字量串行送至相應(yīng)的數(shù)字存儲(chǔ)器即可自動(dòng)掃描及自動(dòng)顯示，縮短了本溫度控制系統(tǒng)的采樣周期。MAX7219是一種高集成化的串行輸入/輸出的共陰極LDE顯示驅(qū)動(dòng)器。每片可驅(qū)動(dòng)8位7段加小數(shù)點(diǎn)的共陰極數(shù)碼管，可以數(shù)片級(jí)聯(lián)，而與微處理器的連接只需3根線。MAX7219內(nèi)部設(shè)有掃描電路，除了更新顯示數(shù)據(jù)時(shí)從單片機(jī)接收數(shù)據(jù)外，平時(shí)獨(dú)立工作，極大地節(jié)省了MUC有限的運(yùn)行時(shí)間和程序資源。3.4.1 MAX7219 管腳 圖9：MAX7219管腳圖DIN：為串行數(shù)據(jù)輸入端；CKL：當(dāng)CKL為上升沿時(shí)，數(shù)據(jù)被載入16b內(nèi)部移位寄存器;CLK為串行時(shí)鐘輸入端，其最大工作頻率可達(dá)10MHz；LAOD：為片選端，當(dāng)LOAD為低電平時(shí)，芯片接收來自DIN的數(shù)據(jù)，接收完畢，LOAD回到高電平時(shí)，接收的數(shù)據(jù)將被鎖定；DIOGDIG7：為吸收顯示器共陰極電流的位驅(qū)動(dòng)線，其最大值可達(dá)500mA，關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，輸出；Vcc：電源端；SEGA一SEGG、DP：為驅(qū)動(dòng)顯示器7段及小數(shù)點(diǎn)的輸出電流，一般為40mA左右，可軟件調(diào)整；GND：接地；DOUT：為串行數(shù)據(jù)輸出端，通常直接接入下一片MAX7219的DIN端。3.4.2 MAX7219源代碼程序ORG 0000HLJMP DISP ORG 0030H ；MAX7219 初始化 DISP：MOV A，0BH ；置MAX7219顯示位數(shù)寄存器地址 MOV B，02H ；選擇3位顯示方式(位0位2) LCALL W MAX7219 ；寫入MAX7219 MOV A，0AH ；置亮度寄存器地址 MOV B，08H ；選擇占空比 LCALL W MAX7219 ；寫入MAX7219 MOV A，09H ；置譯碼方式寄存器地址 MOV B，0FFH ；選擇BCD 譯碼方式 LCALL WMAX7219 ；寫入MAX7219 MOV A，0CH ；置關(guān)閉顯示寄存器地址 MOV B，01H ；選擇進(jìn)入正常工作方式 LCALL WMAX7219 ；寫入MAX7219；顯示數(shù)據(jù)WMAX7219：CLR P2.2 ；指向AT89C51 顯示緩沖區(qū)首地址 MOV R1，00H ；指向第0 位LED MOV R2，03H ；置顯示器個(gè)數(shù)LOOP： MOV A，R0 ；取顯示緩沖區(qū)數(shù)據(jù) MOV B，A ；數(shù)據(jù)送入B MOV A，R1 ；LED 顯示的位地址送A LCALL W MAX7219 ；寫入MAX7219 INC R0 ；指向下一個(gè)顯示數(shù)據(jù) INC R1 ；指向下一位LEDDJNZ R2，LOOP ；未完繼續(xù)SJMP ；寫入MAX7219 子程序WMAX7219：CLR P2.2 ；將LOAD 信號(hào)拉低 LCALL WONE ；一字節(jié)地址寫入MAX7219 MOV A，B LCALL WONE ；一字節(jié)數(shù)據(jù)寫入MAX7219 NOP SETB P2.2 ；產(chǎn)生LOAD 上升沿信號(hào)，鎖存數(shù)據(jù)WONE： MOV R2，08H ；置串行移位計(jì)數(shù)值 NEXT： CLR P2.1 ；將CLK 信號(hào)拉低 RLC A ；A 中的值左移入C 中 MOV P2.0，C ；逐位送入DIN NOP SETB P2.1 ；產(chǎn)生CLK 上升沿信號(hào)，移入數(shù)據(jù) DJNZ R2，NEXT ；未完繼續(xù) RET END3.5 半導(dǎo)體制冷硅(TEC)簡介半導(dǎo)體致冷器，也稱為溫差電致冷組件、電子致冷器或熱泵，利用拍耳帖(Peltier)效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)制冷或加熱的半導(dǎo)體元器件。拍耳帖效應(yīng)是將電流以不同方向通過雙金屬片所構(gòu)成的結(jié)時(shí)，能對(duì)其相接觸的物體致冷或加熱。當(dāng)半導(dǎo)體致冷器冷熱端的溫差一定時(shí)，半導(dǎo)體致冷器的制冷量與工作電流成正比。如圖9所示，當(dāng)半導(dǎo)體制冷器注入電流時(shí)，在半導(dǎo)體制冷器兩端將產(chǎn)生一定量的溫差。半導(dǎo)體制冷器具有如下特點(diǎn):1、無機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件，故無噪聲、無振動(dòng)、無磨損、壽命長、可靠性高。2、體積小，重量輕，致冷速度快，在適當(dāng)條件下允許可逆操作，用于加熱。3、控溫精度高，有電即工作，無廢物產(chǎn)生，故對(duì)環(huán)境無任何污染等優(yōu)點(diǎn)。所以現(xiàn)今半導(dǎo)體制冷器在航空航天、家電、電子技術(shù)以及工業(yè)上有著廣泛的應(yīng)用。 圖10：半導(dǎo)體制冷電路圖半導(dǎo)體制冷器采用導(dǎo)熱系數(shù)很高的銅作為熱沉，為激光二極管提供一個(gè)恒定溫度的表面，銅熱沉的大小關(guān)系著溫度控制的穩(wěn)定性和制冷速度。半導(dǎo)體致冷硅置于散熱片和銅熱沉之間抽運(yùn)熱量。鉑電阻盡可能靠近激光二極管安裝。若激光二極管功率較大，可加強(qiáng)制風(fēng)冷，以保證長時(shí)間可靠制冷。對(duì)于固定的制冷器結(jié)構(gòu)和冷卻方式，影響制冷效果和溫差的關(guān)鍵因素是安裝質(zhì)量和保溫性能。為了極大程度地減小制冷器端面與散熱片或熱沉端面間的熱