基于單片機技術的車載小型制冷系統設計

李延廷

（北京信息職業(yè)技術學院，北京 100070）

基于單片機技術的車載小型制冷系統設計

李延廷

（北京信息職業(yè)技術學院，北京 100070）

本文介紹了基于單片機技術的車載小型制冷系統的特點，詳細分析系統電路框圖、各功能電路的組成與工作原理，簡要分析系統控制程序的組成模塊及其相應功能，最后指出該系統的工作性能和技術指標。

單片機；制冷系統；電路；控制程序

在現代生活中，我們開車外出時，有時要在家用轎車上存放少量食物，有些還是易變質或腐爛的。由于轎車內空間有限、車上不能直接提供220V交流電源，因此我們不能直接把家用小型冰箱搬到車上使用。為此，我們考慮設計一款小巧的、用車載蓄電池提供電源的車載小型制冷系統，即車載小冰箱。該冰箱不采用壓縮機制冷技術，而是采用基于單片機的半導體制冷技術。這種小冰箱具有設計簡單、制冷效果好、體積小、攜帶方便等優(yōu)點。

1.車載小型制冷系統電路分析

1.1車載小型制冷系統電路組成

該基于單片機技術的車載小型制冷系統的電路由單片機控制電路、半導體制冷電路、溫度設置電路、溫度設置采集電路、溫度顯示電路、風扇控制電路及電源電路等部分組成，其電路框圖如圖1所示。

1.2具體功能電路分析

單片機控制電路主要由單片機最小系統（含AT89S51單片機、晶振和復位電路）、P0～P3端口接插件、電源開關SW等組成。單片機P0端口連接溫度顯示電路，P1.0引腳用于溫濕度測量，P1.1引腳用于控制散熱風扇，P1.2引腳用于制熱溫度控制，P1.3引腳用于制冷控制，P3.0、P3.1引腳分別連接溫度設定單元的1、3端。

半導體制冷電路主要由兩個PNP晶體管、兩個繼電器及半導體制冷塊TEC1-12703等組成，如圖2所示。該電路在單片機P1.2、P1.3引腳的控制下，使制冷塊處在制熱或制冷狀態(tài)。P1.2引腳連接電阻R1，用于制熱控制，P1.3引腳連接電阻R3，用于制冷控制。

風扇控制電路由PNP晶體管Q3、繼電器J3及風扇MOTOR等組成，如圖3所示。用于給制冷塊散熱，以免制冷塊熱端面過熱而損壞。

溫度設置/采集電路由單片機89S51、編碼電位器R7及溫度傳感器DS18B20等組成，如圖4所示。編碼電位器有3個引腳，1、3為輸出信號腳，2腳是信號輸入（電路中接地）。通過旋轉電位器，設置制冷電路的制冷溫度。溫度傳感器DS18B20檢測制冷塊工作環(huán)境溫度，將溫度反饋信號送到單片機P1.0引腳。單片機通過調節(jié)P1.3引腳輸出信號的占空比，改變制冷塊工作電壓，最終使制冷塊工作環(huán)境溫度與設定溫度保持相同。

2.車載小型制冷系統控制程序設計

車載小型制冷系統控制程序采用C語言編寫而成，主要包括主程序、溫度顯示子程序、溫度設置子程序、溫度采集子程序、制冷控制子程序、風扇控制子程序等功能模塊。整機系統上電復位后，程序執(zhí)行過程如下：單片機系統開始初始化；單片機控制系統控制制冷塊處于制冷狀態(tài)，使散熱風扇工作；單片機讀取制冷塊工作環(huán)境溫度數據，調節(jié)制冷塊驅動信號，使環(huán)境溫達到設定溫度；控制半導體制冷塊停止工作；在環(huán)境溫度降至設定溫度限后，再次啟動半導體制冷塊工作。

圖2　半導體制冷電路

圖3　風扇控制電路

圖4　溫度設置/采樣電路

結論

目前，基于單片機技術的車載小型制冷系統經過長期連續(xù)工作測試，系統硬件電路和控制程序運行完全正常。經過測定，設置制冷溫度范圍為-30℃～5℃；制冷達到溫度與設定溫度絕對誤差小于0.1℃；針對約0.2m3絕熱空間，標定溫差為1℃時溫度調節(jié)時間約20s。另外，該系統具有操作簡便、成本低及實用性強等特點。

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TP272

A

北京信息職業(yè)技術學院科研項目（編號：XY-YN-09-201512）。