89C52单片机PID温控：TEC双向电流控制实现精确温度调节

本研究设计了一套基于89C52单片机的温度自动控制系统，旨在精确控制盒子内空气的温度。系统的核心思想是利用PID算法（比例-积分-微分）进行闭环控制，通过调整H桥电路中的半导体温度控制器TEC（Thermoelectric Cooler）的电流，实现温度的上升和下降。TEC的工作原理是基于珀尔帖效应，即当电流通过两层半导体材料时，一侧吸热而另一侧放热，从而实现制冷或加热。 89C52单片机在系统中扮演了关键角色，它接收用户通过键盘输入的功能模式和温度设定值，这些设定值以最小精度0.1℃的形式存在。热敏电阻用于实时监测环境温度，采集的数据通过采样电路送入ADC0809进行A/D转换，再传输到单片机处理。PID算法根据实际温度与设定值的偏差，计算出适当的PWM（脉宽调制）信号，调节TEC的电流大小，确保温度控制的精度和稳定性。 方案设计部分着重于TEC的选择和控制策略。TEC的制冷或加热效果主要取决于电流，而不是电压，因为半导体材料的阻值是非线性的，同一电压下的电流变化较大。为了克服温度传感器因空气介质的热惯性和非线性特性导致的超调现象，研究人员设计了一个能产生差动电压随电参量变化的电路，通过双向控制TEC电流，实现了对温度的快速响应和调整。 在PID控制回路中，通过采样后的温度数据，不断调整电流，以减小与目标温度之间的差距。这种精密的控制策略确保了系统的稳定运行，即使在温度变化较大的情况下，也能有效地控制温度，满足实际应用的需求。 在整个设计中，电流放大器和电压放大器的使用进一步提升了系统检测精度和控制的稳定性，使得该温度控制系统能够适用于各种对温度控制要求严格的场合。指导教师邵定国教授和机电工程及自动化学院的07届学生王珏、陈彬瑞、陈冠峰共同完成了这个创新性的项目。