基于单片机技术的车载小型制冷系统设计

李延廷

（北京信息职业技术学院，北京 100070）

基于单片机技术的车载小型制冷系统设计

李延廷

（北京信息职业技术学院，北京 100070）

本文介绍了基于单片机技术的车载小型制冷系统的特点，详细分析系统电路框图、各功能电路的组成与工作原理，简要分析系统控制程序的组成模块及其相应功能，最后指出该系统的工作性能和技术指标。

单片机；制冷系统；电路；控制程序

在现代生活中，我们开车外出时，有时要在家用轿车上存放少量食物，有些还是易变质或腐烂的。由于轿车内空间有限、车上不能直接提供220V交流电源，因此我们不能直接把家用小型冰箱搬到车上使用。为此，我们考虑设计一款小巧的、用车载蓄电池提供电源的车载小型制冷系统，即车载小冰箱。该冰箱不采用压缩机制冷技术，而是采用基于单片机的半导体制冷技术。这种小冰箱具有设计简单、制冷效果好、体积小、携带方便等优点。

1.车载小型制冷系统电路分析

1.1车载小型制冷系统电路组成

该基于单片机技术的车载小型制冷系统的电路由单片机控制电路、半导体制冷电路、温度设置电路、温度设置采集电路、温度显示电路、风扇控制电路及电源电路等部分组成，其电路框图如图1所示。

1.2具体功能电路分析

单片机控制电路主要由单片机最小系统（含AT89S51单片机、晶振和复位电路）、P0～P3端口接插件、电源开关SW等组成。单片机P0端口连接温度显示电路，P1.0引脚用于温湿度测量，P1.1引脚用于控制散热风扇，P1.2引脚用于制热温度控制，P1.3引脚用于制冷控制，P3.0、P3.1引脚分别连接温度设定单元的1、3端。

半导体制冷电路主要由两个PNP晶体管、两个继电器及半导体制冷块TEC1-12703等组成，如图2所示。该电路在单片机P1.2、P1.3引脚的控制下，使制冷块处在制热或制冷状态。P1.2引脚连接电阻R1，用于制热控制，P1.3引脚连接电阻R3，用于制冷控制。

风扇控制电路由PNP晶体管Q3、继电器J3及风扇MOTOR等组成，如图3所示。用于给制冷块散热，以免制冷块热端面过热而损坏。

温度设置/采集电路由单片机89S51、编码电位器R7及温度传感器DS18B20等组成，如图4所示。编码电位器有3个引脚，1、3为输出信号脚，2脚是信号输入（电路中接地）。通过旋转电位器，设置制冷电路的制冷温度。温度传感器DS18B20检测制冷块工作环境温度，将温度反馈信号送到单片机P1.0引脚。单片机通过调节P1.3引脚输出信号的占空比，改变制冷块工作电压，最终使制冷块工作环境温度与设定温度保持相同。

2.车载小型制冷系统控制程序设计

车载小型制冷系统控制程序采用C语言编写而成，主要包括主程序、温度显示子程序、温度设置子程序、温度采集子程序、制冷控制子程序、风扇控制子程序等功能模块。整机系统上电复位后，程序执行过程如下：单片机系统开始初始化；单片机控制系统控制制冷块处于制冷状态，使散热风扇工作；单片机读取制冷块工作环境温度数据，调节制冷块驱动信号，使环境温达到设定温度；控制半导体制冷块停止工作；在环境温度降至设定温度限后，再次启动半导体制冷块工作。

图2　半导体制冷电路

图3　风扇控制电路

图4　温度设置/采样电路

结论

目前，基于单片机技术的车载小型制冷系统经过长期连续工作测试，系统硬件电路和控制程序运行完全正常。经过测定，设置制冷温度范围为-30℃～5℃；制冷达到温度与设定温度绝对误差小于0.1℃；针对约0.2m3绝热空间，标定温差为1℃时温度调节时间约20s。另外，该系统具有操作简便、成本低及实用性强等特点。

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[3]伍彩云，等.基于半导体制冷器件的新型温度控制系统[J].装备制造技术，2010（1）：72-73.

TP272

A

北京信息职业技术学院科研项目（编号：XY-YN-09-201512）。