計算機控制技術(shù)課程設(shè)計-基于單片機的電冰箱控制系統(tǒng).doc

遼寧工程技術(shù)大學(xué) 計算機控制技術(shù) 課程綜合設(shè)計 設(shè) 計 題 目 基于單片機的電冰箱控制系統(tǒng) 指 導(dǎo) 教 師 院（系、部） 電氣與控制工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 自動化14-1 班 學(xué) 號 1 姓 名 日 期 2017-06-25 課程設(shè)計成績評定表學(xué)期2016/2017第2學(xué)期姓名專業(yè)自動化班級14-1課程名稱計算機控制技術(shù)設(shè)計題目 基于單片機的電冰箱控制系統(tǒng) 成績 評分項目合格評定不合格評定設(shè)計表現(xiàn)1.獨立工作能力獨立完成設(shè)計不能獨立完成設(shè)計2.上交設(shè)計時間按時遲交設(shè)計說明書3.設(shè)計內(nèi)容設(shè)計思路清晰，結(jié)構(gòu)方案良好，設(shè)計參數(shù)選擇正確，條理清楚，內(nèi)容完整，結(jié)果正確設(shè)計思路不清晰，結(jié)構(gòu)方案不合理，關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)選擇有錯誤，調(diào)理清楚，內(nèi)容不完整，有明顯錯誤4.設(shè)計書寫、字體、排版規(guī)范、整潔、有條理，排版很好不規(guī)范、不整潔、無條理，排版有問題很大5.封面、目錄、參考文獻(xiàn)完整不完整圖紙6.繪圖效果滿足要求很差7.布局合理布局混亂8.繪圖工程標(biāo)準(zhǔn)符合標(biāo)準(zhǔn)不符合標(biāo)準(zhǔn)答辯9.回答問題回答基本正確或正確回答不正確總評定評定說明：（1）不合格標(biāo)準(zhǔn)1）設(shè)計說明書不合格否決制，即3、4兩項達(dá)不到要求，不予合格；2）9項評分標(biāo)準(zhǔn)中，有6項達(dá)不到要求，不予合格。（2）合格標(biāo)準(zhǔn)除設(shè)計說明書的3、4、5項必須滿足要求外，其余6項，至少有4項滿足要求，給予合格。（3）請在評定欄里打“”評定，若全部滿足要求，不必分項評定，只需在總評定中打“”即可，最后給出最終成績，并簽字。最終成績： 評定教師簽字： 目錄1 引言11.1 課題背景11.2 主要實現(xiàn)功能12 總體方案設(shè)計22.1 控制系統(tǒng)方案設(shè)計22.2 基于單片機的電冰箱控制系統(tǒng)整體布局32.3 功能原理分析33 硬件電路設(shè)計43.1單片機的選擇53.2 A/D轉(zhuǎn)換電路53.2.1 ADC0809介紹63.2.2ADC0809與AT89C51單片機接口電路63.3 鍵盤電路及其顯示電路73.4 溫度采集及除霜電路83.4.1 溫度采集電路83.4.2 除霜電路93.4.3 傳感器的選擇93.5 制冷壓縮機和除霜電熱絲啟停電路103.5.1 控制電路圖103.5.2 工作原理113.6 電源電壓檢測電路113.7 報警電路124 軟件設(shè)計124.1 程序設(shè)計語言124.2程序主要模塊134.2.1主程序模塊134.2.2T0中斷服務(wù)程序模塊144.2.3T1中斷服務(wù)程序模塊155 總結(jié)16 致謝 17參考文獻(xiàn)18附錄 系統(tǒng)總原理圖19191. 引言1.1 課題背景電冰箱是利用電能在箱體內(nèi)形成低溫環(huán)境,用于冷藏冷凍各種食品和其他物品的家用電器設(shè)備。電冰箱是每個家庭現(xiàn)代化廚房必備的家用電器，它的主要任務(wù)就是控制壓縮機、化霜加熱等來保持箱內(nèi)食品的最佳溫度，達(dá)到食品保鮮的目的，即保證所儲存的食品在經(jīng)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。電冰箱是第一次家電革命浪潮的主導(dǎo)產(chǎn)品，是每個家庭必備的電器設(shè)備。從1918年世界上第一臺電機壓縮式電冰箱研制成功，至今已走過89個年頭。這期間，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電冰箱也在不斷的演變和更新，尤其是近年來高新技術(shù)的迅猛崛起，更使得電冰箱的發(fā)展日新月異。現(xiàn)代社會每一個家庭都處在快節(jié)奏的生活中，人們大多已無閑暇的時間和精力花費在經(jīng)常性的采購日常生活用品上。因此，集中時間大量采購的新型生活方式已為越來越多的人所接受，從而決定了大容量電冰箱將是一種國際化的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的機械式直冷式電冰箱的控制原理是根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟、停,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。一般,當(dāng)蒸發(fā)器溫度升至35時啟動壓縮機制冷;當(dāng)溫度低于-10-20時停止制冷,關(guān)斷壓縮機16。隨著家用電冰箱的普及，人們對電冰箱的控制功能要求越來越高，這對電冰箱控制器提出了更高的要求，多功能、智能化是其發(fā)展方向之一，傳統(tǒng)的機械式、簡單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展要求。隨著微機技術(shù)的飛速發(fā)展,單片機以其體積小、價格低、應(yīng)用靈活等優(yōu)點在家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。采用單片機進(jìn)行控制,可以使電冰箱的控制更準(zhǔn)確、靈活、直觀。1.2 主要實現(xiàn)功能本論文所設(shè)計的基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)以AT89C51單片機為核心控制壓縮機的啟動和停止，解決了傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)存在的不足，可以使控制更準(zhǔn)確，更靈活。本系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)時,具有以下功能:（1）電源過欠壓保護(hù)功能：為了使電冰箱安全可靠地運行，要求其電源電壓在180V240V之間。因此，當(dāng)電源電壓小于180V或大于240V時，禁止啟動壓縮機并用指示燈顯示。（2）壓縮機開啟延時功能：該功能要求壓縮機停機時間超過3min才能啟動，以延長壓縮機的壽命。這就要求在每次電冰箱上電時，都要檢查壓縮機停機是否到3min，若未達(dá)到，需延時到3min后才能啟動。因此，在設(shè)計時應(yīng)有判斷與延時功能。 （3）自動除霜功能:冷凍室中的水分會凝結(jié)成霜，因此，電冰箱應(yīng)有自動除霜功能。該功能的實現(xiàn)方法是通過累計壓縮機運行時間和檢測環(huán)境溫度，來判斷是否滿足化霜條件(霜厚達(dá)到3mm)，當(dāng)霜厚達(dá)到3mm時，接通化霜加熱絲，同時斷開壓縮機和風(fēng)機，30分鐘后斷開化霜加熱絲，接通壓縮機，再過15分鐘后接通風(fēng)機。（4）電冰箱溫度自動調(diào)節(jié)功能：該功能是電冰箱應(yīng)具備的主要功能。電冰箱設(shè)有冷凍室和冷藏室，冷凍室的溫度為1626，冷藏室的溫度為210，在該溫度范圍內(nèi)，食品保鮮效果較好，因此，對控制器的要求是將冷凍室和冷藏室的溫度自動控制在各自的范圍內(nèi)。 （5）功能鍵控制功能：利用功能鍵分別控制冷凍室溫度、冷藏室溫度、速凍設(shè)定等。（6）LED顯示功能：利用LED顯示冷凍室溫度、冷藏室溫度,壓縮機的啟、停和速凍、報警狀態(tài)。（7）關(guān)機提示功能：開門超過2min將聲音報警,提醒用戶及時關(guān)門。（8）連續(xù)速凍功能：連續(xù)速凍時間設(shè)定范圍18小時。（9）溫度測量功能：設(shè)定3個測溫點，測量范圍-26+26 ，精度0.5 ；（10）故障自檢報警功能：該功能要求在電冰箱運行過程中，不斷診斷電冰箱的運行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障時，電冰箱停機并報警顯示。2.總體方案設(shè)計系統(tǒng)基本原理方案是整個設(shè)計過程的依據(jù)，也是貫穿整個設(shè)計系統(tǒng)的靈魂線，它的好壞直接關(guān)系到整個方案的成敗。在其設(shè)計上要經(jīng)過查詢考證、深思熟慮、反復(fù)推敲，有時離不開大量的實驗，最后再比較幾種選定方案而得出的。2.1控制系統(tǒng)方案設(shè)計控制系統(tǒng)在整個智能電冰箱控制中的地位是至關(guān)重要的，它控制著整個系統(tǒng)的運行，是系統(tǒng)是否正常運行的關(guān)鍵。選用的控制系統(tǒng)是否合理是關(guān)系到整個系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵。因此此必須慎重地選擇控制系統(tǒng)。當(dāng)前對電冰箱控制系統(tǒng)的方案主要有以下兩種。1.機械控制方式所謂的機械控制方式，即根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟、停,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。一般,當(dāng)蒸發(fā)器溫度升至35時啟動壓縮機制冷;當(dāng)溫度低于-10-20時停止制冷,關(guān)斷壓縮機。這種控制方式，電路相對簡單，操作方便，使電冰箱的控制不夠準(zhǔn)確、靈活、直觀。2.智能控制方式所謂的智能控制方式，即自動控制方式，用單片機控制制冷壓縮機的啟、停,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。這些過程不需要任何的人工操作，全部自動進(jìn)行，使電冰箱的控制更準(zhǔn)確、靈活、直觀。經(jīng)過慎重地考慮、科學(xué)地論證和實驗，本論文采用了第二種方案；用單片機作為控制系統(tǒng)的核心部分，來控制著系統(tǒng)的運行。選用單片機的好處是：單片機控制功能強、體積小、功耗低、性能高、速度快、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用靈活廣泛、價格低廉、通用性強等。2.2基于單片機的電冰箱控制系統(tǒng)的整體布局智能電冰箱系統(tǒng)由傳感器（霜厚傳感器、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器）、微控單元單片機、壓縮機、加熱絲、LED顯示器、語音輸出等組成。其中傳感器整個硬件中最重要的組成部分，是系統(tǒng)是否成功的關(guān)鍵；微控單元是系統(tǒng)的軟件部分，控制整個系統(tǒng)的運行，是系統(tǒng)是否正常工作的保證。設(shè)計系統(tǒng)整體布局框圖如圖2-1所示圖2-1 設(shè)計系統(tǒng)整體布局框圖2.3功能原理分析基于51單片機控制的單片機控制系統(tǒng)的工作原理是這樣的：傳感器（霜厚傳感器、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器）隨時處于待工作狀態(tài)。當(dāng)霜的厚度達(dá)到3mm時，霜厚傳感器就會感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬量信號，并將產(chǎn)生的模擬信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，并將數(shù)字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數(shù)字量信號進(jìn)行分析、判斷、處理，給出除霜命令。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，霜的厚度逐漸改變，當(dāng)霜的厚度調(diào)整到規(guī)定值時，除霜命令的自動解除，一個工作過程就算是這樣完成了。霜厚傳感器接著等待進(jìn)入下一個工作過程。當(dāng)冷藏室的溫度低于2或高于10時，冷藏室溫度傳感器就會感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬信號，并將產(chǎn)生的模擬信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，并將數(shù)字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數(shù)字量信號進(jìn)行分析、判斷、處理，給出調(diào)整冷藏室溫度命令。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，冷藏室內(nèi)的溫度逐漸改變，當(dāng)冷藏室內(nèi)的溫度調(diào)整到規(guī)定范圍時，調(diào)整冷藏室的命令的自動解除，一個工作過程就算是這樣完成了。冷藏室傳感器接著等待進(jìn)入下一個工作過程。當(dāng)冷凍室的溫度低于-26或高于-16時，冷凍室溫度傳感器就會感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬信號，并將產(chǎn)生的模擬信號傳送到A/D轉(zhuǎn)換器；A/D轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，并將數(shù)字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數(shù)字量信號進(jìn)行分析、判斷、處理，給出調(diào)整冷凍室溫度命令。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，冷凍室內(nèi)的溫度逐漸改變，當(dāng)冷凍室內(nèi)的溫度調(diào)整到規(guī)定范圍時，調(diào)整冷凍室的命令的自動解除，一個工作過程就算是這樣完成了。冷凍室傳感器接著等待進(jìn)入下一個工作過程。.3.硬件電路設(shè)計電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機、化霜加熱等來保持箱內(nèi)食品的最佳溫度，達(dá)到食品保鮮的目的，即保證所儲存的食品在經(jīng)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。用LED將設(shè)定溫度或?qū)嶋H溫度顯示出來。基于51單片機的電冰箱控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用了模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要包括：A/D轉(zhuǎn)換電路、溫度采集電路、除霜電路、鍵盤電路、LED顯示電路、制冷壓縮機和除霜電熱絲啟?？刂齐娐?、電源電壓檢測電路、語音輸出報警電路、直流電源供電電路、晶體振蕩電路等模塊。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-1所示圖3-1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖3.1 單片機的選擇單片機是整個測控系統(tǒng)的核心部件,它直接影響到整個系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計,并對系統(tǒng)的功能、性價比以及研制周期起決定性作用。本控制系統(tǒng)的單片機采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機AT89C51,它是80C51微控制器系統(tǒng)的派生。AT89C51芯片采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，而且價格低，是目前性能比較高的單片機之一。該芯片完全滿足系統(tǒng)需要，不需要再外擴程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，可以大大簡化系統(tǒng)的硬件電路。此外，AT89C51單片機在市場上的貨源充足，技術(shù)比較成熟，同時也具有較好的開發(fā)環(huán)境。3.2 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路115采用逐次逼近式8位ADC0809芯片。0809共有8路模擬輸入通道,本系統(tǒng)只用了其中4個通道IN0IN3。其中IN0作為冷凍室溫度檢測通道,IN1作為冷藏室溫度檢測通道,IN2作為除霜檢測通道,IN3作為電源電壓檢測通道。3.2.1 ADC0809介紹ADC0809是一種比較典型的8位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器CMOS工藝，可實現(xiàn)8路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時間為100s左右，采用雙排28引腳封裝，可以和微機直接接口。1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)：ADC0809 由一個8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關(guān)可選通8 個模擬通道，允許8 路模擬量分時輸入，共用A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng)OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。ADC0809內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖3-2所示：ADC0809八路模擬量開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，共用1個A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。地址鎖存與譯碼電路完成對ADDA、ADDB、ADDC三個地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于8路模擬通道的選擇。8位A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，三態(tài)輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。2. 主要特征：（1）8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；（2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端； （3）轉(zhuǎn)換時間為100s；（4）單個5V電源供電； （5）模擬輸入電壓范圍05V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)； （6）工作溫度范圍為-4085攝氏度； （7）低功耗，約15mW。3.工作過程：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動 AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。3.2.2 ADC0809與AT89C51單片機接口電路1.ADC0809與AT89C51單片機的連接如圖3-2所示。圖3-2ADC0809與單片機接口電路圖中ADC0809的A、B、C三端通過地址鎖存器接于P0口的P0.0、P0.1、P0.2,這三端控制模擬通道的選擇。P2.7與、端經(jīng)與非門接于0809的ALB、START、/OB端,控制0809的啟動、讀、寫。0809的BOC端懸空,轉(zhuǎn)換后利用軟件延時一段時間再讀結(jié)果,不用中斷方式。3.3 鍵盤電路及顯示電路功能鍵及LED顯示電路采用6個功能鍵控制冷凍室、冷藏室及速凍溫度設(shè)定，4位LED數(shù)碼管負(fù)責(zé)顯示冷凍室、冷藏室溫度及壓縮機啟、停和報警等狀態(tài)。功能鍵及LED顯示電路如圖3-3所示 圖3-3 功能鍵及LED顯示電路顯示和鍵盤輸入均通過AT89C51 的串行口。顯示輸出通道和鍵盤輸入通道的選擇由端口線P3.2和與非門完成。當(dāng)P3.2為“ 1”時，AT89C51的TXD端輸出同步脈沖通過與門發(fā)送到顯示移位寄存器74LS164的移位脈沖輸 入端，這樣AT89C51欲顯示的數(shù)據(jù)，由RXD端輸出，移位讀入到顯示器通道。當(dāng)P3.2為“0” 時，AT89C51的RXD的數(shù)據(jù)僅能被移位讀入到鍵盤掃描用的移位寄存器中。由于顯示通道采用 LED數(shù)碼管并用74LS164作為驅(qū)動器，所以簡化了線路，結(jié)構(gòu)簡單，顯示字位擴充方便，驅(qū)動 程序設(shè)計容易。鍵盤工作原理也很簡單，AT89C51通過RXD向鍵盤掃描移位寄存器74 LS164逐位發(fā)送數(shù)據(jù)“0”，每次發(fā)送后即從P3.4端讀入鍵盤信號，若讀得“0”表示有鍵按下，轉(zhuǎn)入處理鍵功能程序。3.4 溫度采集電路和除霜電路3.4.1 溫度采集電路溫度傳感器選用了MF53-1型熱敏電阻,具有負(fù)溫度系數(shù),靈敏度較高。熱敏電阻RT的阻值和溫度的關(guān)系為:R(t)=286/(26.8+t)-2.68k。A點電壓與溫度的關(guān)系為：V=（2.685）/ R(t)+2.68=1.26+0.047t利用溫度傳感器可以很容易測得冷藏室溫度和冷凍室溫度。3.4.2 除霜電路把熱敏電阻安裝在距蒸發(fā)器3mm的某個合適的位置上，當(dāng)霜厚大于3mm時，熱敏電阻Rt接觸到霜從而感受到較低的溫度，其電阻值變大，A點溫度降低，運算放大器輸出信號有變化，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)單片機分析、判斷，給出除霜命令。除霜電路如圖3-4所示：圖3-4 除霜電路3.4.3 傳感器的選擇傳感器是一種轉(zhuǎn)換器件，它以一定的精度將被測非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系并易于測量的電量。它一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和信號調(diào)節(jié)電路三部分組成。傳感器組成框框圖如圖3-5所示。圖3-5 傳感器組成框框圖傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)有：線性度、靈敏度、遲滯性、重復(fù)性與分辨率。在選擇傳感器時，不必要求這幾項指標(biāo)是最優(yōu)，而應(yīng)根據(jù)實際情況，在保證主要性能指標(biāo)滿足要求的前提下，使整個系統(tǒng)性價比達(dá)到最優(yōu)14。 1.溫度傳感器的選擇：本論文所采用的溫度傳感器Rt主要由冷凍室、冷藏室、冷凍室蒸發(fā)器盤管、冷藏室蒸發(fā)器盤管速凍室、環(huán)境溫度檢測等溫度傳感器組成。主控器不斷采集冷凍室、冷藏室及環(huán)境溫度，并根據(jù)設(shè)置值及采集值控制各部件的運行。本論文的溫度傳感器Rt主要是指冷藏室溫度傳感器RS和冷凍室溫度傳感器DS，它們都是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻.溫度升高時,阻值變小;當(dāng)溫度降低時,阻值變大。我們知道，電冰箱一般設(shè)有冷凍室和冷藏室，冷凍室用于速凍食品，在冷凍室中的食品可以存放較長的時間，冷凍室的溫度為-16 -26左右；冷藏室以不凍傷食品又有保鮮作用為準(zhǔn)，冷藏室的溫度為2 10左右；冷凍室食品中的水分會凝結(jié)成霜，到一定程度還要除霜。2.霜厚傳感器的選擇：本論文采用一種用于制冷系統(tǒng)的電容式霜厚傳感器，其特征在于包括一對金屬電極和一個固定裝置，其中，第一電極為制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器的金屬表面或緊貼在蒸發(fā)器表面的金屬片，第二電極為與第一電極相對并保持一定間隔的金屬片，第二電極表面涂覆有防潮絕緣材料，并由固定裝置加以固定，利用兩電極之間的電容變化測定霜的厚度。制冷系統(tǒng)采用這種霜厚傳感器可及時化霜，提高制冷效果，有利于食品的保存，并能節(jié)省耗電。3.5 制冷壓縮機和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐?.5.1 控制電路圖制冷壓縮機和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐穲D如圖3-6所示：圖3-6制冷壓縮機和除霜電熱絲啟、停控制電路圖3.5.2 工作原理AT89C51單片機控制信號經(jīng)P1.3和P1.4端口輸出，并在P1.7的控制下鎖存在74LS273中，74LS273的輸出再經(jīng)達(dá)林頓驅(qū)動器DS2003后驅(qū)動固態(tài)繼電器RELAY1和RELAY2。當(dāng)DS2003的16端有高電平輸出時，RELAY1的3，4引腳端接通，使加熱絲接通電源而除霜。當(dāng)DS2003的15端輸出高電平時，RELAY2的3，4端接通，使壓縮機繞組接通電源而啟動，開始制冷。74LS273鎖存控制信號，一方面增加輸出功率，另一方面也防止單片機復(fù)位時引起控制的誤動作。采用固態(tài)繼電器作為壓縮機和除霜電熱絲的開關(guān)：屬于無觸點開關(guān)，內(nèi)部是大功率的晶閘管電路，不產(chǎn)生火花，無電磁干擾并使高壓與單片機系統(tǒng)隔離。3.6 電源電壓檢測電路該電源電壓檢測電路包括：一分壓電路、一上拉電路、以及一切入下拉電路等。分壓電路接收一輸入電源電壓，經(jīng)分壓處理后輸出一分壓電壓。上拉電路接收輸入電源電壓，當(dāng)輸入電源電壓低于一既定閾值時，上拉電路將輸入電源電壓及于一輸出端輸出。而切入下拉電源與分壓電路和上拉電路連接，當(dāng)輸入電源電壓高于既定閾值時，則切入下拉電路根據(jù)分壓電壓將輸出端的電壓拉低。電源電壓檢測電路電路圖如圖3-8所示：-+5V10K0.1F LED100K68K220V20VTIL1131KLM324-圖3-7 電源電壓檢測電路電路圖3.7報警電路報警電路主要用于冷凍室溫度過高時，冷凍溫度顯示會以一定的頻率顯示，并用語音提示“冷凍室超溫”。此時應(yīng)檢查冰箱門是否關(guān)好（請將冰箱門關(guān)好），是否一次性放入大量較熱的食品，冰箱工作一段時間后，冷凍室溫度降低，冷凍溫度顯示停止閃爍，超溫報警功能自動消除。4.軟件設(shè)計軟件程序是系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，它控制著整個系統(tǒng)的運行。軟件程序編程程序質(zhì)量的高低是系統(tǒng)是否正常運行的保證。4.1程序設(shè)計語言程序語言是編寫程序所運用的工具，恰當(dāng)?shù)剡x擇編寫程序的語言是編寫程序的第一部，更是良好的開始。在單片機的應(yīng)用中，程序設(shè)計語言是一個關(guān)鍵問題。僅由硬件組成的單片機系統(tǒng)是不能工作的，還必須配備各種功能的軟件才能發(fā)揮作用。軟件是指能完成各項功能的計算機程序的總和，如操作、監(jiān)控、管理、計算和自診斷等。它是硬件系統(tǒng)的靈魂，整個系統(tǒng)的動作都是在軟件指揮下協(xié)調(diào)工作的。計算機程序設(shè)計語言是指計算機能夠理解和執(zhí)行的語言，它隨著計算機的誕生而誕生隨著計算機的發(fā)展而發(fā)展，迄今為止，計算機程序設(shè)計語言很多，但通常分為機器語言、匯編語言和高級語言等三類。本測控系統(tǒng)軟件主要采用匯編語言。匯編語言與系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，具有指令豐富、尋址方式、轉(zhuǎn)移指令多、執(zhí)行速度快的優(yōu)點。4.2程序主要模塊本測控系統(tǒng)軟件編程采用了模塊化，子程序設(shè)計思路。即整個控制軟件由許多獨立的小程序模塊組成，它們之間通過軟件連接。連接的原則是：模塊內(nèi)數(shù)據(jù)關(guān)系緊湊，模塊之間數(shù)據(jù)關(guān)系松散，按功能劃分模塊，即便于調(diào)試，鏈接，又便于移值、修改。本系統(tǒng)軟件采用模塊化程序設(shè)計思想,用匯編語言編制，主要完成數(shù)據(jù)采集，判斷，參數(shù)設(shè)置，驅(qū)動執(zhí)行等功能，所包括的主要模塊有：主程序、定時器T0中斷服務(wù)程序和定時器T1中斷服務(wù)程序。4.2.1 主程序模塊主程序模塊的主要功能是完成定義字節(jié)、系統(tǒng)初始化、協(xié)調(diào)微單元各個組成部分有效工作等任務(wù)，其中系統(tǒng)初始化完成了指定堆棧指針（sp）初值，對內(nèi)部RAM清零，設(shè)定T0的工作方式及定時計數(shù)初值、開中斷、指定數(shù)據(jù)存儲單元的初值等任務(wù)。本系統(tǒng)主程序是整個電冰箱的總控制程序,如控制各單元初始化、控制中斷、定時、顯示、鍵盤程序的啟動與重復(fù)等。主程序流程圖如圖4-1所示。圖4-1 主程序流程圖4.2.2 T0中斷服務(wù)程序模塊T0工作于定時方式,定時時間為100ms,中斷10次為1s。中斷服務(wù)程序主要完成電源欠壓、過壓處理、開門狀態(tài)檢查及處理和溫度采集等。T0中斷服務(wù)程序流程圖如圖4-2所示。圖3-1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖圖4-2 T0中斷服務(wù)程序流程圖4.2.3 T1中斷服務(wù)程序模塊T1工作于計數(shù)方式，通過計數(shù)達(dá)到延時3 min的目的。T1的中斷服務(wù)程序主要完成3 min定時 及溫度、除霜、速凍等各種檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，比較、分析以控制執(zhí)行元件工作。T1中斷服務(wù)程序流程圖如圖4-3所示：圖4-3 T1中斷服務(wù)程序流程圖5.總結(jié)本設(shè)計主要介紹了冰箱的控制系統(tǒng)，介紹了8051單片機和其它一些單片機在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，介紹了它們的引腳和在系統(tǒng)中的電路圖，本設(shè)計還采用了多種傳感器來對冰箱的信號采集，利用LED來進(jìn)行信號的輸出顯示,采用鍵盤輸入來方便人進(jìn)行控制，我設(shè)計的硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡化,系統(tǒng)精度高，具有良好的人機交互功能,并設(shè)有報警電路，有問題立即就能發(fā)現(xiàn)。本系統(tǒng)體現(xiàn)測控一體化、體積小、精度高、使用方便的特點，報警界限還可以根據(jù)用戶需要隨時進(jìn)行調(diào)整，具有很高的性價比。對冰箱的使用者來說對溫度的控制穩(wěn)定性高，還能實現(xiàn)冰箱溫度的自動控制。采用單片機設(shè)計出的冰箱控制系統(tǒng),能夠針對冰箱的不同狀態(tài)和不同外界條件進(jìn)行控制，運行穩(wěn)定、控制品質(zhì)良好、控制效果明顯改善；同時大大提高了控制系統(tǒng)的抗干擾能力，保證了冰箱的穩(wěn)定運行?？刂蒲b置具有成本低、抗干擾能力強、控制性能好等優(yōu)點,且系統(tǒng)硬、軟件維護(hù)簡單方便,尤其適用于工業(yè)控制現(xiàn)場,具有良好的應(yīng)用前景。本系統(tǒng)所采用的傳感器性能穩(wěn)定,測量準(zhǔn)確，大大簡化現(xiàn)場安裝,具有較高的性價比,有較大的工程應(yīng)用價值,而且利用計算機單片機技術(shù)對工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制有著重要的意義。我在這次冰箱控制系統(tǒng)設(shè)計中，很是受益匪淺，嘗試了很多的第一次，感覺這設(shè)計挺難的，從中學(xué)到了很多東西，整天都呆在電腦前，脖子特別疼，比整天上自習(xí)難受多了，不過設(shè)計中雖然辛苦，當(dāng)然在某個問題弄出來時是特別高興的。上天不負(fù)有心人，在這次設(shè)計中學(xué)到了好多。在這次設(shè)計中了解到只有理論知識學(xué)好了，才能進(jìn)行對實踐進(jìn)行更深的研究，理論服務(wù)于實踐，實踐進(jìn)一步加深對理論的理解。在這次課程設(shè)計中收獲頗多，在查閱相關(guān)資料的同時，增長了不少知識，學(xué)到了一些書本以外的應(yīng)用性的東西。設(shè)計過程中，了解了一些從前沒有多少接觸的硬件設(shè)備，這學(xué)期完了下學(xué)期開始后就該找工作了，相信這次設(shè)計會給以后找工作或者進(jìn)行更深一步的研究奠定良好的基礎(chǔ)。 致謝( 黑體二號居中)本設(shè)計在導(dǎo)師任志玲的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計和調(diào)試，無不凝聚著任志玲導(dǎo)師的心血和汗水，在一學(xué)期的習(xí)期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向?qū)煴硎旧钌畹母兄x和崇高的敬意。 本設(shè)計的完成也凝聚了老師的辛勤汗水，是她無私的幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向任老師表示由衷的謝意。在論文的完成過程當(dāng)中，同時得到了同學(xué)的熱情幫助，一并表示深深地感謝! 參考文獻(xiàn)1 梁潔婷單片機應(yīng)用綜合實習(xí)指導(dǎo)M北京：高等教育出版社，2003 2 陳永甫電子電路智能化設(shè)計實例與應(yīng)用M北京：電子工業(yè)出版社，20053邱興永怎樣修理電冰箱M北京：人民郵電出版社，1999 4 張靖武.周靈彬單片機系統(tǒng)的PROTEUS設(shè)計與仿真M北京：電子工業(yè)出版社，20075舒懷林單片機原理與接口技術(shù)M.武漢：華中科技大學(xué)出版社，20016陳粵初單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與實踐M.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，19957房小翠單片機實用系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)M.北京：國防工業(yè)