本课题主要是对现有的温度控制器进行分析和研究，确定系统的整体方案，通过对硬件电路的设计和软件的编写来实现系统的基本功能。
主要工作包括以下几部分内容：
(1) 对半导体制冷器的工作原理进行分析，根据其工作原理确定系统的总体设计方案；
(2) 设计并制作半导体温度控制仪的硬件电路，包括驱动电路、接口电路，键盘显示电路等；
四．设计方案和技术路线
本课题的设计，系统的硬件方面由开关电源、温度传感器、单片机、半导体制冷器及显示部分组成。
首先是温度传感器，它的作用是测量感知温度，温度信号是模拟量，经由 转换器，转换成对应的数字信号，并传至单片机，再由单片机发出脉宽信号，控制开关管发出合适的制冷电压，控制制冷片制冷。制冷片的制冷量是由制冷片两端所加电压的大小来进行调节和控制的，单片机接受到温度信息后，判断所需要的制冷量，发出一定宽度的脉冲，将脉冲传至开关管，由开关管送出合适的电压到制冷片，从而达到制冷的效果。
其次是开关电源，它利用的是电力电子技术，控制开关管（场效应管）开通和关断的时间比例，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源由脉冲宽度调制器（PWM）控制 和MOSFET构成。制冷片需要12V电源，60W功耗，所以采用220V交流电源输入，12V直流输出。
还有是测温元件的选择，供选择的元件有热敏电阻和热电偶。热敏电阻器是敏感元件的一类，按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。热敏电阻器的典型特点是对温度敏感，不同的温度下表现出不同的电阻值。正温度系数热敏电阻器（PTC）在温度越高时电阻值越大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在温度越高时电阻值越低，它们同属于半导体器件。采用精密电阻和热敏电阻的各种组合网络可以扩大测量温度的线性范围，热敏电阻器温度计的精度可以达到0.1°C，感温时间可短到10s以下；当然，也可用热电偶来作测温元件，但是考虑到价格方面，因为热电偶价格比较高，所以初步计划用负温度系数的热敏电阻来测温。
最后是显示器的选择，可供选择的有两个，分别是LED数码管和LCD液晶屏。LED的好处是成本低、寿命长、亮度高，耗电少、故障少，视角大、可视距离远而且发光响应时间极短；LCD的特点是低压低功耗、平板型结构，显示的信息比较丰富而且可以彩色化，属于被动显示型、无电磁辐射。初步计划，因为考虑到LED在亮度和可视角度方面有突出的优势，作为简单的数据显示，考虑到经济方面，本设计选用LED显示
1）硬件设计：在元器件的布局方面，应该把相互有关的元件尽量放得靠近一些，在电路板上要焊接到位，消除虚焊等不良因素。在整个电路设计上如何消除电路中的信号干扰，这也是非常重要的一步。
2）供电电源设计：220V交流电经变压、整流、滤波后，稳压于5V 做为电路的电源。必须对系统的模拟电源和数字电源严格分开，以免对输出的信号有干扰,尤其在高频部分的电源是要去耦处理的[4]，避免电源引线产生电路谐振。
3）软件设计:系统硬件电路确定后，整个系统的功能都由系统软件来实现，系统软件是整个仪器的血液和灵魂，软件编写的好坏直接影响系统功能和性能的好坏。因此，软件的研制是本课题的一项主要任务。
本文从理论上构建了基于单片机的半导体制冷电路设计的方案，并进行硬件设计实现温度和报警信号的显示。用按键查询并设置当前的温度。系统采用数码管显示器来显示温度和报警的温度。从硬件调试现象看出，系统软硬件设计基本符合设计要求，个别部分略有改动。
另外本设计也有许多不完善之处，没有信息存储功能。
 
目  录
摘  要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1 绪  论 1
1.1 几种制冷方式介绍 1
1.2 半导体制冷的原理 3
1.3 半导体制冷的应用 4
1.4 国内外发展历程 5
1.5 半导体制冷的发展前景 7
1.6半导体制冷优缺点 7
1.7 温度控制的研究现状及发展 8
1.8温度控制系统完成的功能 9
1.9本课题所要解决的主要问题 9
2 系统方案设计 10
2.1 总体方案比较 10
2.1.1 显示器方案 10
2.1.2 温度方案 10
2.2  最终选择方案 11
2.2.1实现原理 11
2.2.2系统总体框图 11
3 硬件电路设计 12
3.1 硬件结构 12
3.2 核心控制 12
3.3 电源电路 12
3.4 显示电路 14
3.4.1 数码管介绍 14
3.4.2 限流电阻的确定 16
3.4.3 开关三极管及其基极电阻的确定 16
3.5 温度采集电路 17
3.5.1 温度测量简介 17
3.5.2 数字温度传感器DS18B20 17
3.5.3 DS18B20的测温流程 17
3.5.4 DS18B20的工作原理 18
3.5.5 DS18B20的工作时序 18
3.5.6 DS18B20的常用指令 19
3.5.7 DS18B20与单片机的接口 20
3.5.8 单片机读取DS18B20温度值的编程操作 21
3.6 按键输入模块设计 22
3.7 继电器控制部分 24
3.7.1 固态继电器的用途与功能 24
3.7.2 固态继电器的工作原理 25
3.7.3 固态继电器的驱动原理 25
3.7.4固态继电器的选择 26
4 制冷系统设计 27
4.1 半导体制冷器概述 27
4.2 半导体制冷系统制作 28
5 总体硬件设计电路 29
6 系统软件设计 30
6.1 软件设计思想 30
6.2 程序模块 30
6.2.1 主函数 30
6.2.2 定时子程序 31
6.2.3 按键扫描子程序 32
6.3 温度采集电路 32
6.3.1 温度系统程序流程图 32
6.3.2 温度部分软件设计 32
7系统调试 34
7.1 系统调试软件 34
7.2 软件调试 34
7.2.1 代码程序定义出错 34
7.2.2 温度检测部分测试 34
结  论 35
参考文献 37
致  谢 38
 

本电子电气通信自动化毕业设计“半导体制冷温控系统的设计”论文由清风毕业设计网[www.lunwen550.com]征集整理！