基于制冷模块设计微型保鲜装置
时间：2020-10-24 04:30:24 来源：达达文档网 本文已影响 人 
郭宏伟 富晓乾 王雅洁 张凯 耿娇娇 王新辰
【摘 要】科学技术日新月异而且高度发达是这个时代最明显的特征。与此同时，伴随着信息化、数字化、智能化进程的不断加快和更新，出现了很多我们之前所未知的新事业、新产业、新行业。此次设计就是通过制冷模块来研制微型保鲜装置，利用温度感应传感器DS18B20接收温度信息，并通过单片机智能控制保鲜箱温度，以此来降低能耗并提高温度降低的速率，更有利于促进满足人们的实际需要和提高人们生活高质量的发展。
【Abstract】Science and technology are changing with each passing day and highly developed， which is the most obvious characteristic of this era. At the same time， with the continuous acceleration and update of informatization， digitization and intelligentization， a lot of new undertakings， new industries that we have never known before have appeared. This design is through the refrigeration module to develop micro-preservation device， using temperature sensor DS18B20 receiving temperature information， and through the single chip microcomputer to intelligently control the temperature of preservation box， so as to reduce energy consumption and improve the temperature lowering rate， more conducive to promote meet the actual needs of people and improve the development of people"s life quality.
【關键词】半导体制冷;温度感应传感器;保鲜箱装置
【Keywords】semiconductor refrigeration; temperature sensor; preservation box device
【中图分类号】TB66;TN30 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）09-0174-02
1 引言
在日常的生活中，我们熟知的保鲜箱不仅方便实用，而且还可以将食物分门别类地存放，大大地提高了生活的便捷性和高效性。保鲜的种类多样、尺寸丰富，可以为广大用户提供选择。通常我们习惯性地使用PVC食品保鲜膜，但是由于PVC的成分中的乙基己基胺（DEHA）容易析出，容易随食物进入人体，对人体有致癌作用，因此有一定的人体危害，更不利于人们健康发展。故在保存食物时，多种多样的保鲜箱是相对于我们熟悉的PVC保鲜膜的更好选择。冰箱保鲜箱对食品保鲜大有好处，它可以保证人们将食品尽量隔离放置，防止交叉污染。但是这种保鲜箱对时间要求较高，对于长时间外出游玩并不能起到很好的保鲜作用。此次设计的微型保鲜箱主要是通过半导体制冷片为制冷核心元件，利用温度感应传感器接收温度信息，通过单片机智能控制保鲜箱温度，以此来降低能耗的预期设想和目标。
2 制冷模块设计
由如图1所示的半导体制冷结构原理图可知，制冷模块主要是通过以半导体制冷片为其提供核心功能。半导体制冷片是一个热传递的工具，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生的温差就形成了冷热端。由于半导体自身存在电阻，当电流经过半导体时就会产生热量，故影响了热能的传递。通常两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，这两种热传递的量相等时，就会达到一个平衡点，正逆向热传递相互抵消。此时冷热端的温度就不会继续发生变化。为了达到更低的温度，我们通常可以采取散热方式，来降低热端的温度，从而实现制冷的功能。
3 温度传感器模块设计
3.1 DS18B20工作原理
由图2可知，DS18B20模块主要是通过对其内部温度系统振荡器输出的脉冲信号计数来测量温度，并在芯片内部把温度信号转换成串行数字信号供微处理器处理，它具有体积小、抗干扰能力强、使用简单等特点。芯片的测温范围为-50～125℃，可精确到01625℃;其工作电源既可以远端引入，也可以以寄生方式产生;每个芯片都有自己单独的识别编码，因而在一条总线上可挂接多个DS18B20芯片;由于它占用微处理器的端口少，可节省大量的引线和逻辑电路，适合于远距离多点温度检测。
3.2 DS18B20模块与单片机的工作原理
由图3可知，单片机AT89C51主要是对温度传感器模块进行数据的读取和采集，我们首先预设一个保鲜箱的温度的最低阈值存储在单片机的寄存器中。通过DS18B20温度检测模块对周围环境进行检测并采集到数据信息数据并与其内部预设的阈值进行比较。当温度大于阈值时就开启制冷模块，对其进行降温，直到温度达到保鲜温度就关闭。当温度小于阈值时，就关闭制冷模块，直到其达到保鲜的温度。由于单片机的结构简单、占用体积小、测量速度快，高度集成化、智能化，是此次设计的核心器件。
3.3 设计中的程序代码
设计中的程序代码如下：
void Read_Temperature //读取温度值
{
if（Init_DS18B20（）==1）
DS18B20_IS_OK=0;
else
{
WriteOneByte（0xcc）;
WriteOneByte（0x44）;
Init_DS18B20（）;
WriteOneByte（0xcc）;
WriteOneByte（0xbe）;
Temp_Value[0] = ReadOneByte（）;
Temp_Value[1] = ReadOneByte（）;
DS18B20_IS_OK=1;
}
}
4 结语
合理的规划和设计是实现此次设计的最好保障。此设计主要是以单片机AT89C51为控制核心模块，通过温度感应传感器DS18B20进行采集和接收温度信息，并通过制冷模块来对保鲜箱的温度进行控制，使得保鲜箱的温度达到恒定值和稳定，从而使保鲜箱处于保温的状态。此次设计的保鲜箱具有体积小、易携带、操作简单、价格低的特点，适用于需要保温、保鲜的环境和场景，不但更有利于促进满足人们的现实生活实际需要，而且还可以减少很多情况下的不必要的损失，为建设幸福健康美满的生活提供了保障。
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