基于ATMEGA16的太阳能供电制冷系统设计
目前，绝大部分的制冷设备都是以电能驱动的。传统的制冷设备不仅消耗大量的电能，同时也因为使用氟里昂等制冷工质而对环境造成污染，因此制冷中的节能和环保问题成为人们关注的焦点，并寻求以清洁能源供电且不使用氟里昂等传统制冷工质的制冷方式。文中研究的制冷系统以太阳能光伏电池提供驱动能源、以半导体制冷片为冷源，是一种节能环保的新型制冷方式。
半导体制冷片也叫电子制冷片，依据珀尔帖效应原理来进行制冷。半导体制冷片不需要制冷剂，没有污染源，工作时没有震动、噪音、寿命长;作为一种电流换能型片件，通过输入电流的控制，可实现高精度的温度控制。半导体制冷已经在航空航天、医疗技术、生物工程等领域得到广泛的应用。
系统各部分的参数匹配取决于系统所需要的制冷量，因此制冷量的计算是设计的前提。在本文中，制冷环境为一密闭圆筒粮仓。由于粮仓顶层在外界气温较高时易积热，为维持粮食在低温或准低温环境下储藏的目的，需要对粮仓内粮堆线以上的空气层进行制冷。根据传热学基本原理，可计算出粮仓的冷负荷。
根据半导体制冷片的热电制冷原理，可以根据测得的温度、电压和电流计算半导体制冷原件的特性参数：
可以估算系统的冷负荷，即系统所需的制冷量，结合公式对系统的制冷量和输入功率进行优化分析，从而确定供电电源的功率，使系统制冷效率达到最高，从而实现对系统关键器件参数的合理匹配。
系统的总体结构
在此次设计中，太阳能半导体制冷是通过光伏电池板的光电转换，产生电能驱动半导体制冷片的方式来制冷，这种方式的优点是相对易于控制，成本较低。太阳能的强度受多种因素的影响而不能维持常量，为了实现电源和负载之间稳定、高效工作，提高供电质量，需要设计一种可靠的、高效的太阳能电源控制器。
太阳能半导体制冷系统由太阳能电池组、蓄电池、控制器、半导体制冷片、传感器、驱动电路、采样电路和显示电路构成，其结构如图1所示。
系统硬件设计
控制器的硬件电路主要由微处理器及其外围的制冷驱动电路，温度检测和电流采样电路所组成。
ATMEGA16微处理器
选择AVR系列ATMEGA16微处理器为核心控制处理单元。ATMEGA16单片机是AVR系列中高性能低功耗的8位处理器，内部具有丰富的资源，其内部集成8路十位具有可选可编程增益的模数转换器(ADC)及其独特的脉宽调制输出PWM功能。ATMEGA16具有高可靠性、实时性好、抗干扰能力强、成本低等优点。
半导体制冷驱动电路
选择的制冷片的型号为TEC1-12706，其最大工作电流为6A，工作电压为12V。半导体制冷片需用直流电流实现工作运转，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，温度范围为正温80℃到负温度55℃。
半导体制冷片工作时采用ATMEGA16芯片PWM功能对其进行控制，通过光耦控制达林顿管BD243的通断，以达到对制冷片输入电压的控制，进而控制其冷端的工作温度，其中RL即半导体制冷片。在实际的制冷过程中，为保证制冷效率，要求制冷片工作电流的数量级为安培。而电路中的BD243能提供最大6A的集电极电流，满足了制冷片的工作需求。
