温度是工业控制和实验生产中最常见的控制参数。TMP275高精度温度测量芯片用于实时采集当前温度，PID算法用于调节DA输出，固态制冷芯片作为加热元件控制，通过合理的结构设计实现低温恒定。精度控制系统。且由于实际应用，该系统可以长期实现稳定可靠的运行。控器; 89C52; TMP275;半导体制冷芯片;增量PID算法;可调节的电压温度是工业控制和测试生产中最常见的控制参数。别是在一些小型系统中，高精度温度控制往往成为影响整个系统精度和稳定性的关键因素。文以51个单片机为主要控制元件，可调电压控制半导体制冷芯片作为加热元件，以TMP275高精度温度测量芯片为控制通道。度采集和增量PID算法用于实现快速准确的温度控制。型恒温系统的设计和应用得到了合理的结构设计的补充。统设计框图如图1所示。统硬件主要由三部分组成：可调电压控制半导体制冷芯片的加热通道，传感器温度采集通道TMP275温度和单片机51的控制通道。热通道半导体制冷片主要使用半导体材料的珀耳帖效应：当直流电通过扭矩时两种不同的半导体材料串联电流，热量在电流转矩的两端（热端和冷端）辐射和释放。以，目标是冷却/加热。导体的散热与其工作电流成正比，工作电流可通过改变工作电流来调节，图2是加热通道控制的方框图。系统使用12V，4A固态制冷片。片微机51通过DA产生直流电压，通过电压放大和功率放大来执行半导体制冷芯片的工作，并通过以下方式调节半导体制冷芯片的散热量：修改DA的输出电压。
集通道系统使用TMP275高精度温度测量芯片作为温度采集通道。TMP275是TI的低功耗数字输出温度传感器。芯片采用小型8引脚MSOP封装，具有可编程的9至12位分辨率。12位分辨率下，精度为±0.0625°C，典型转换时间为220 ms。芯片可在-40°C至 125°C的宽工作温度范围内工作，在整个温度范围内具有出色的稳定性[1]。
TMP275通过I2C协议进行通信，其双线串行接口与I2C兼容。然51 MCU没有I2C总线接口，恒温阀芯但I2C总线时序分析允许使用51 MCU的两条I / O线执行I2C总线功能，从而实现采集。度。过并联几个TMP275可以实现温度控制箱中不同位置温度的同步读数。制通道系统使用89C52作为主控制单元。89C52实现加热通道的DA输出，监控采集通道TMP275的温度输入，并根据温度输入使用增量PID算法调整DA输出，得到快速准确地控制温度。时，89C52还通过RS232接口与PC进行交互，从上位机接收控制命令，调节中心温度值，保持电压DA，电压幅值DA设定，温度采样间隔，PID设定等根据实际需要。]。件设计增量PID算法和温度控制在温度控制系统中，PID算法是一种相对成熟且广泛使用的控制方法。控制律的数学模型如下：其中：KP是比例系数，e是差信号，e = T-Tset（T：温度测量，Tset：温度调节）; Ti是积分常数; Td是微分常数。; Vo，Vo-1是此时和前一刻的控制量。先，将测量的温度值与预定值进行比较，并且对所获得的差值信号进行一些常规计算以获得相应的控制值，并且将控制量转换为DA输出以控制控制量。
导体制冷片的散热。续重复上述工作，以达到自动调节温度的目的。于单片机系统，基于采样控制理论，PID控制算法必须离散化，即T是采样周期，k是采样数，积分由增量形式的和和差分代替。定PID命令进一步分为位置PID命令和增量PID命令。算机仅计算两个相邻时间，仅考虑前一个基站上计算机输出量的修改，而不是计算所有输出信息。命令称为算法PID的增量控制及其本质是阶段。个相邻PID输出的大小ΔVK。
量式PID扫描算法如下[3]：增量式PID算法的应用温度控制系统是一种高惯性系统。度的上升和下降存在一些滞后效应。此，如果在温度检测值达到设定值时禁用输出，由于温度的滞后效应，它可能会长时间超过设定值，并返回到设定值如果未设置温度检测值，则需要很长时间。输出以固定值禁用时，由于先前的停用，可能难以达到设定值。时，半导体制冷芯片的电压的简单切换对于高精度温度控制而言稍有变化。此，在增量PID算法的系统中，遵循以下原则：在应用PID调节过程中，对于DA输出，而不是仅使用0或12V输出，幅度为根据预设的DA逐渐减小电压。增加以保持高温稳定性。温差大于1度时，总是加热到最大或最小电压，以加快调节过程。温差小于1度时，增加PID调节过程以稳定温度的平衡状态。程序流程图图3说明了主程序的流程图。主程序流程中，系统可以实时响应串口中断，从主机接收命令，并及时调整控制参数。
构设计系统的结构设计是确保高精度稳定性的关键。统采用双层结构，内外层均采用高密度保温材料覆盖，达到保温效果;上半导体散热片和下半导体散热片用于改善盒内空间温度的均匀性。时，根据周围的环境因素，设定DA输出的最小输出电压，使固态制冷芯片在一定条件下仍能发出一定的散热量并达到热平衡。高系统稳定性并降低波动性。际应用和结果该系统已成功应用于分布式光纤测温系统的温度校准模块，运行状况良好。图显示了将温度设定在65℃，从室温加热和连续操作1小时（每个测试时间约为1秒）的实验结果。对试验结果进行分析的基础上，系统在稳定后仍然在64.9~65.1度之间缓慢波动，完全满足设计要求。
论与89C52作为主要成分的控制系统中，当前温度被收集在实时，PID输出由PID算法和高精度小恒温器的控制来调整通过合理的结构设计实现。且由于实际应用，该系统可以长期实现稳定可靠的运行。
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