基于半导体制冷片温度控制的新型智能豆芽机研发

摘要

随着科学技术的发展及其人们对于豆芽需求的不断提高，传统的手工作坊制作豆芽已经不能满足人们的需求，家用小型豆芽机具有结构简单、操作方便、周期短和生产过程中的全自动化等特点，被人们越来越多使用。但是目前市场上很多豆芽机在结构上存在生产工艺粗糙，功能上不能快速降温、温度控制精度和稳定性较差等问题，这严重影响了豆芽的生产效率。针对此问题，本文设计了一套基于半导体制冷片温度控制的新型智能豆芽机研发。概括起来本文研究的主要内容如下所示：
　　（1）针对本系统的硬件设计，主控制器选用AT89C52单片机；电源部分选用HY-4612型电源适配器，用于提供12V的直流电压，7805数字芯片提供5V电压；选用DS18B20数字芯片进行温度检测，通过可逆脉冲宽度调制变换电路控制三极管的通断，实现TEC1-12708型号半导体制冷片极性的控制，进而实现温度的控制；通过湿度传感器CHTM-02N和ADC0809组成的湿度数据采集与处理电路对湿度进行采集；风扇和水泵电机通过继电器常开触点控制。
　　（2）软件上针对传统PID算法不能较好控制非线性系统的问题，选用模糊控制算法对豆芽温度进行控制。其工作过程为：将传感器反馈的温度信号通过比较器，转换为温度误差和温度误差变化信号，两者通过模糊控制器，进行模糊控制算法运算，最后输出得到稳定的温度信号，因此，从结构上看，该系统形成了双输入和单输出模型结构，实现了温度的模糊控制。
　　（3）通过Proteus ISIS仿真软件对本系统的硬件结构及其控制算法进行了仿真，同时对本系统进行了实际硬件的运行进行研究，通过仿真结果和实际运行效果可以看出，设计的豆芽机系统具有良好的控制效果。
　　分析结果表明：通过豆芽机的运行，设定豆芽机中环境温度和湿度一共20组，对这20组数据进行半导体制冷加热片和模糊控制算法能够实现温度的精确控制，同时能够快速降低水温，扩展了豆芽机的功能，提高了豆芽机的生产效率，培育出来的豆芽质量也较好。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外豆芽机和半导体温度控制的发展现状

1.3 本文研究内容

1.4本章小结

第二章 豆芽机的硬件设计

2.1 硬件选型

2.2 桥式可逆PWM控制电路

2.3 电路原理图

2.4本章小结

第三章 模糊控制算法软件设计

3.1 传统PID控制算法

3.2 模糊控制理论

3.3 模糊控制器的设计

3.4系统软件设计

3.5本章小结

第四章 系统仿真及实验结果分析

4.1 系统仿真

4.2 系统实物调试及运行结果分析

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文

致谢