文档介绍：西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)中期报告题目:PCR基因扩增仪温度控制系统硬件设计系  别  电子信息系  专  业   自动化   班  级      姓  名       学  号     导  师      年月 (论文)(1)主要原理图图1主要原理图(2)控制系统概述本设计设想以STM-32系列的ARM芯片为核心芯片,当变温反应室的信号经过温度传感器传输给ARM芯片,芯片自带的A/D转换作为数据采集输入通道,采用模糊PID控制算法以及芯片自带的D/A构成输出通道,芯片处理后输出PWM信号通过驱动电路以此来驱动半导体制冷器,从而实现对变温反应室的加热或者冷却,完成PCR仪的热循环。系统硬件主要有以下几部分组成,即系统主控单元、温度检测电路、半导体驱动电路、系统电源电路等。,这因为该芯片采用Cortex-M3处理器,内核工作在72MHz,能实现高端运算,具有低功耗、少门数、短中断延迟、低调试成本等优点,而且该芯片是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的芯片,通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器,能对中断事件的响应比以往更迅速,内置128K的FLASH,,20K的内部RAM,高级PWM定时器提供6路PWM输出,能快速的中断控制器,能提供了优越的实时特性,能快速完成任务、增加睡眠时间,降低总的功耗等。,输入ARM芯片进行A/D转换。温度检测电路中使用热电阻PT100,这种热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器,且具有测量精度高,性能稳定等特点。测温电路则设想采用惠斯通电桥,当铂电阻测得的温度发生变化时,其电阻也随之发生变化,从而引起电桥的不平衡,产生电压差,利用此电压差来测量温度的变化。ARM芯片可据此电压差的变化对温度控制电路进行控制。如图2所示为温度检测电路。。半导体制冷片的工作运转是用直流电流,它既可制冷又可加热,通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时,在这个电路中接通直流电流后,就能产生能量的转移,电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量,成为冷端;由P型元件流向N型元件的接头释放热量,成为热端。半导体驱动电路采用PWM方式驱动场效应管来对半导体制冷片进行控制。由于ARM芯片产生的PWM信号较小,不能直接驱动大功率的场效应管,所以要加上驱动电路。驱动电路的开关管选用场效应管,它的特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层,因此具有很高的输入电阻;而且它是一种电压控制器件,有较大的功率增益,效率比较高,噪声比较小。脉宽调压装置中主电路一般是强电,控制电路属于弱电,再加上设备正常工作时产生的电磁噪声对电路的影响较大,尤其是对控制电路,因此控制电路对主电路进行控制时就需要隔离环节。隔离环节采则采用光耦隔离。当ARM芯片输出PWM信号的时候,光电耦合中的发光二极管发光,光敏晶体管导通,通过驱动电路控制场效应管的开关,以此来控制半导体制冷器。