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基于ATmega16单片机的热释电能量收集测试系统研究

更新时间：2020-02-08 23:54:22 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：atmega16单片机 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

在微型可持续供电领域，热释电材料可实现对环境热能的收集，引起了学者们广泛关注。热释电能量收集性能测试技术对开展热释电能量收集研究有显著重要性。然而，相关的测试系统报道较少，现有的热释电能量收集测试系统存在操作复杂，测试参数不可调等问题，阻碍了热释电材料在能量收集方面的发展和应用，为此，本文研究了热释电能量收集测试技术，实现热释电能量收集性能的表征。

  首先，本文设计了测试系统硬件电路。测试系统包括基于ATmega16单片机的下位机和基于计算机的上位机，下位机的硬件平台主要由主控模块、温度测控模块、电压采集模块组成。主控模块通过ATmega16最小系统完成；温度测控模块由帕尔帖片、散热器、DS18B20温度传感器及相关驱动电路组成；电压采集模块通过含IIC总线的PCF8591芯片实现，采集数据最终经单片机USART串口传输进上位机。

  其次，运用C语言编程实现下位机软件控制，设计了DS18B20温度测试、温度控制、电压采集及串口通信等模块的程序实现，并对下位机测控模块进行调试。测试样品温度变化范围在30～100℃可调，频率在14～20.4mHz间隔可调。选取单片PMnN-PMS-PZT热释电单元（厚度0.3mm，直径1.32cm）作为试样，测得温度曲线在设置温度范围30～40℃内随时间呈周期性变化；当温度变化频率分别为14mHz、16.9 mHz、19.6 mHz和20.4 mHz，测得电压峰值分别为1.64V、1.95V、2.55V和1.99V。

  最后，本文设计了基于LabVIEW的上位机软件平台。上位机主要实现两个功能：数据处理和显示。上位机程序包含以下功能模块：串口通信、原始文件保存、处理及显示和文件保存。另外，对电压存在噪声干扰这一问题，本文进一步采用LabVIEW自带的滤波器设计滤波模块并进行多次调试，通过两次Butterworth低通滤波，实现输出信号的优化。用样片对整个系统进行测试，在30～40℃，不同温度变化频率下，对比了滤波前后的电压曲线，分析了温度变化频率对样片采集电压的作用，结果与文献相符。说明本系统可做热释电能量收集性能测试使用，具有较好的实用性。

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