本文關鍵詞：基于ARM和μCOS-Ⅱ的半導體制冷器溫度控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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【摘要】：半導體制冷器是一種利用帕爾貼效應進行制冷制熱的器件,由于具有體積小、能耗低、易于控制等特點,在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、軍事等領域有著廣泛的應用和良好的發(fā)展前景。為了提高半導體制冷器溫度控制系統(tǒng)的控制精度、實時性以及穩(wěn)定性,本文提出并實現(xiàn)了一種基于ARM和μCOS-II的半導體制冷器溫度控制系統(tǒng)。基于ARM和μCOS-II的半導體制冷器溫度控制系統(tǒng)由微處理器模塊、溫度采集模塊、半導體制冷器驅動控制模塊、無線傳輸模塊、人機交互模塊以及存儲模塊組成。系統(tǒng)以ARM Cortex-M3內(nèi)核的STM32F103RCT6微處理器為核心,采用脈寬調(diào)制技術調(diào)節(jié)半導體制冷器兩端的電壓以實現(xiàn)對半導體制冷器加熱或制冷功率的調(diào)節(jié),進而實現(xiàn)溫度控制的目的。人機交互模塊采用觸摸屏技術使控制界面更直觀,同時使操作簡單、提高了操作體驗。無線傳輸模塊能在短距離內(nèi)代替有線電纜的連接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸、處理、記錄、顯示以及監(jiān)控等功能。采用μCOS-II嵌入式操作系統(tǒng),并在此平臺上將系統(tǒng)的諸多功能劃分為不同的模塊進行軟件設計,提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率。在溫度控制算法中采用數(shù)字增量式PID算法對溫度進行精確控制,能夠起到良好的控制效果。設計了基于MATLAB GUI的上位機軟件,通過無線通信模塊實時采集溫度數(shù)據(jù),在界面中動態(tài)顯示溫度的變化曲線并對數(shù)據(jù)進行分析處理,能夠直觀地得到溫度采集與控制的效果。對系統(tǒng)的硬件和軟件進行了綜合調(diào)試,并通過一系列實驗對半導體制冷器溫度控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、溫度控制精度以及系統(tǒng)的超調(diào)量進行測試,實驗結果表明系統(tǒng)的控制精度為0.5°C,超調(diào)量不超過5%,響應時間快,穩(wěn)定性好。
【關鍵詞】：溫度控制 半導體制冷器 ARM μCOS-II 無線傳輸
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TB657
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 研究及發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 本論文主要內(nèi)容及章節(jié)安排11-13
• 第二章 系統(tǒng)的方案設計13-17
• 2.1 系統(tǒng)總體框架13-14
• 2.2 系統(tǒng)硬件設計方案14-15
• 2.3 系統(tǒng)軟件平臺選擇15-17
• 第三章 系統(tǒng)的硬件設計17-27
• 3.1 微處理器及外圍電路設計17-20
• 3.1.1 微處理器17-18
• 3.1.2 外圍電路設計18-20
• 3.2 溫度采集電路設計20
• 3.3 半導體制冷器驅動控制電路設計20-22
• 3.4 無線傳輸模塊設計22-23
• 3.5 硬件電路PCB設計23-27
• 第四章 系統(tǒng)的軟件設計27-44
• 4.1 μCOS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)27-30
• 4.1.1 μCOS-Ⅱ在STM32上的的移植27-28
• 4.1.2 控制系統(tǒng)的任務設計28-30
• 4.2 溫度采集程序設計30-31
• 4.3 無線傳輸模塊的軟件設計31-32
• 4.4 數(shù)字增量式PID算法32-35
• 4.5 上位機軟件設計35-40
• 4.5.1 上位機軟件結構圖35-36
• 4.5.2 無線通信功能的實現(xiàn)36-38
• 4.5.3 數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析模塊38-40
• 4.6 觸摸屏驅動程序設計40-42
• 4.7 按鍵掃描程序42-44
• 第五章 系統(tǒng)的測試與結果分析44-50
• 5.1 系統(tǒng)實物圖及電路調(diào)試44-46
• 5.1.1 系統(tǒng)實物圖44-45
• 5.1.2 系統(tǒng)調(diào)試45-46
• 5.2 系統(tǒng)測試及結果分析46-50
• 結論與展望50-52
• 參考文獻52-55
• 攻讀碩士學位期間的研究成果55-56
• 致謝56

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本文編號：743933