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　　3系统总体设计方案

　　LED散热控制系统由温度设定模块、复位模块、显示模块、温度采集模块、控制电路模块［2］及制冷模块组成，系统总体框图如图1所示。该系统以微处理器为控制核心，与温度采集模块通信采集被控对象的实时温度，与温度设定模块通信设定制冷启动温度和强制冷温度。利用C语言对未处理编程可实现，当采集的实时温度小于制冷启动温度时，无PWM调制波［1，6］输出，制冷模块处于闲置状态;当采集的实时温度大于制冷启动温度但小于强制冷温度时，输出一定占空比的PWM调制波，制冷模块启动小功率的制冷方式;当采集的实时温度大于强制冷温度时，输出一定占空比的PWM调制波，制冷模块启动大功率的制冷方式。

　　4硬件电路设计及其元件选择

　　该系统主要由温度设定、温度采集、PWM控制电路及辅助电路（复位电路和显示电路）组成。本方案采用低价位、高性能的AT89C51作为主控芯片，实现整个系统的逻辑控制功能;采用单线通信的高精度温度传感器DS18B20，实现对被控对象LED芯片实时温度的采集;同时设计了4×3输入键盘，制冷启动温度和强制冷温度由键盘输入;设计了PWM控制电路，实现对半导体制冷片TEC［5］的工作电压的控制，进而实现对半导体制冷片TEC制冷功率的控制，以达到对LED芯片及时散热的效果。

　　4.1主控芯片AT89C51

　　该系统的主控芯片选用的是单片机AT89C51。单片机AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能的处理器，为嵌入式控制系统提供了一种灵活性高的廉价方案。单片机AT89C51内含4KB的Flash储存器，可反复擦写1000次、128字节的RAM、四个并行8位双向I/O和2个16位可编程定时器。此外，主控芯片AT89C51采用频率为12MHz的晶振，这样系统运行一个机器周期，有利于程序的编写。单片机AT89C51主要功能：从键盘电路读入设定的制冷启动功率和强制功率，从温度传感器DS18B20读入实时采集的LED芯片工作温度，通过C语言编程将二者比较对光电耦合器输出PWM调制波及将DS18B20实时采集的温度输出到LCD显示。

　　4.2键盘电路

　　该系统采用4×3键盘［4］，包含0～9共10个数字键、一个“确定”键和一个“清除”键。操作流程为：输入2位设定温度，按下“确定”，将设定温度输入到AT89C51内用户自定义区某存储单元，作为半导体制冷片的启动温度。然后，同理再次输入2位温度，作为半导体制冷片的强制冷温度。键盘工作原理：I/O口P1.0～P1.3充当行选线，P1.5～P1.7（外接上拉电阻到+5V电源）充当列选线。初始化时P1.0～P1.3置低电位，P1.5～P1.7置高电位并等待按键。当有键按下时，相应的列选线电平被强制拉低，读相应的行码和列码，则按键的编号即可确定。

　　图3 键盘外观

4.3温度采集电路

　　该系统采用美国DALLAS公司的生产的数字温度传感器DS18B20。DS18B20是一款仅使用一根信号线（1-Wire）与单片机通信的温度测量芯片，可以测量（满足该系统的测温要求）之间的温度，利用程序编程可实现9为数字温度输出，测量精度为由于温度高于 时，DS18B20表现出的漏电流比较大，可能出现与单片机AT89C51的通信崩溃，故采用外部电源模式供电。DS18B20最大的特点就是单总线传输方式，因此对读写数据位具有严格的时序要求。时序包括：初始化时序、读时序、写时序。每一次命令和数据的传输都是从单片机的启动写时序开始，如果要求DS18B20回送数据，在进行写时序后，单片机需启动读时序完成数据接收，数据和命令的传输都是地位在先。

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