基于arm和μcos-ⅱ的半导体制冷器温度控制系统的设计与实现

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1、分类号:TP2910710-2013132021硕士学位论文基于ARM和μCOS-II的半导体制冷器温度控制系统的设计与实现朱博导师姓名职称文常保教授申请学位级别工学硕士学科专业名称控制理论与控制工程论文提交日期2016年5月5日论文答辩日期2016年6月14日学位授予单位长安大学DesignandRealizationofTECTemperatureControlSystemBasedontheARMandtheμCOS-IIADissertationSubmittedfortheDegreeof

2、MasterCandidate：ZhuBoSupervisor：Prof.WenChangbaoChang’anUniversity,Xi’an,China论文独创性声明本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除论文中已综注明引用的内容外，对论文的。研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：年（月！曰Ｉ论文知识产权

3、权属声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归、、属学校。学校享有［＾１任何方式发表复制公开阅览、借阅［＾＾及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。（涉密论文在解密后应遵守此规定）论文作者签名：朱读Ｍ年６月Ｕ曰ｆ导师签名：尿＾．年６月去曰摘要半导体制冷器是一种利用帕尔贴效应进行制冷制热的器件，由于具有体积小、能耗低、易于控制等特点，在农业、医学、军事等领域有着广泛的应用和良好的发

4、展前景。为了提高半导体制冷器温度控制系统的控制精度、实时性以及稳定性，本文提出并实现了一种基于ARM和μCOS-II的半导体制冷器温度控制系统。基于ARM和μCOS-II的半导体制冷器温度控制系统由微处理器模块、温度采集模块、半导体制冷器驱动控制模块、无线传输模块、人机交互模块以及存储模块组成。系统以ARMCortex-M3内核的STM32F103RCT6微处理器为核心，采用脉宽调制技术调节半导体制冷器两端的电压以实现对半导体制冷器加热或制冷功率的调节，进而实现温度控制的目的。人机交互模块采用触摸屏

5、技术使控制界面更直观，同时使操作简单、提高了操作体验。无线传输模块能在短距离内代替有线电缆的连接，实现数据的无线传输、处理、记录、显示以及监控等功能。采用μCOS-II嵌入式操作系统，并在此平台上将系统的诸多功能划分为不同的模块进行软件设计，提高了系统的开发效率。在温度控制算法中采用数字增量式PID算法对温度进行精确控制，能够起到良好的控制效果。设计了基于MATLABGUI的上位机软件，通过无线通信模块实时采集温度数据，在界面中动态显示温度的变化曲线并对数据进行分析处理，能够直观地得到温度采集与控制

6、的效果。对系统的硬件和软件进行了综合调试，并通过一系列实验对半导体制冷器温度控制系统的稳定性、温度控制精度以及系统的超调量进行测试，实验结果表明系统的控制精度为0.5°C，超调量不超过5%，响应时间快，稳定性好。关键词：温度控制，半导体制冷器，ARM，μCOS-II，无线传输IAbstractThermoElectricCooler(TEC),whichcanusePeltiereffectforrefrigerationandheating,iswidelyappliedinagriculture

7、,medicine,militarybecauseofithassmallvolume,lowpowerconsumptionandiseasytocontrol.Inordertoimprovethecontrolprecision,thereal-timeandthestability,theTECtemperaturecontrolsystembasedontheARMandtheμCOS-IIisproposed.TheTECtemperaturecontrolsystembasedonth

8、eARMandtheμCOS-IIconsistsofthemicroprocessormodule,thetemperaturecollectionmodule,thedrivecontrollermodule,thewirelesstransceivermodule,theman-machineinteractionmoduleandthestoragemodule.TheSTM32F103RCT6microprocessorbasedontheARMCortex