畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單片機(jī)電冰箱控制器設(shè)計(jì)

1、目目 錄錄 摘要.iii abstract.iv 1 緒論緒論.1 1.1 電冰箱的系統(tǒng)組成.1 1.2 工作原理.2 1.3 本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的電冰箱主要功能及要求.2 2 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì).3 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖.3 2.2 微處理器（單片機(jī)）.3 2.2.1 性能介紹.3 2.2.2 主要特性.4 2.2.3 管腳說(shuō)明.4 2.2.4 振蕩器特性.6 2.2.5 芯片擦除.6 2.2.6 運(yùn)算器.6 2.2.7 中斷系統(tǒng).7 2.3 溫度傳感器.7 2.3.1 引腳功能.7 2.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu).8 2.3.3 測(cè)溫原理.9 2.3.4 ds18b20與單片機(jī)的接口.10 2.4 a

2、/d 轉(zhuǎn)換器.10 2.4.1 主要特性.10 2.4.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu).11 2.4.3 引腳功能.11 2.4.4 工作過(guò)程.12 2.4.5 adc0809與單片機(jī)的接口.12 2.5 功能按鍵.13 2.5.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn).13 2.5.2 功能按鍵與單片機(jī)的接口.14 2.6 顯示電路.14 2.6.1 七段數(shù)字顯示器.15 2.6.2 七段顯示譯碼器.15 2.6.3 顯示方式.17 2.6.4 顯示電路與單片機(jī)的接口.17 2.7 除霜電路.18 2.8 電源電壓檢測(cè)電路.18 2.9 壓縮機(jī)，電熱絲控制電路.19 2.10 故障報(bào)警電路.20 2.11 其余外圍電路.20 2.12

3、硬件的總體設(shè)計(jì)圖.21 3 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).22 3.1 主程序：main.22 3.2 初始化子程序：inti1.25 3.3 溫度轉(zhuǎn)換及讀取子程序：getwd.25 3.4 鍵盤掃描子程序：key .27 3.5 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換子程序：data_ch.30 3.6 顯示子程序：disp.31 3.7 打開壓縮機(jī)子程序：open.32 3.8 關(guān)閉壓縮機(jī)子程序：close.33 3.9 定時(shí)器 0 中斷程序：用于壓縮機(jī)延時(shí).33 3.10 延時(shí)子程序.34 4 分析與結(jié)論分析與結(jié)論.35 致 謝 .36 參考文獻(xiàn) .37 附錄 程序清單 .38 摘要 近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的

4、應(yīng)用正在不斷地走向深入 ，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用 系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的 ，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善 。 電冰箱溫度控制系統(tǒng)是利用溫度傳感器 ds18b20 采集電冰箱冷藏室和冷凍 室的溫度，通過(guò) intel 公司的高效微控制器 mcs-c51 單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處 理，從而達(dá)到智能控制的目的。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度設(shè) 置、電冰箱自動(dòng)除霜、開門報(bào)警等功能。 本文在第一章介紹了電冰箱的系統(tǒng)組成及工作原理，第二章論述了本控制 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分。第三章

5、論述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。 通過(guò)對(duì)直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)的改進(jìn)和采用模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電冰箱 的雙溫雙控，使電冰箱能根據(jù)使用條件的變化迅速合理地調(diào)節(jié)制冷量，且節(jié)能 效果良好。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；電冰箱；溫度控制 abstract with the infiltration in the social field of the computer in recent years, th e application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is i

6、t measure crescent benefit to upgrade day to control at the s ame time. in measuring in real time and automatically controlled one-chip com puter application system, the one-chip computer often uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the str uct

7、ure of the concrete hardware , and direct against and use the software of ta rgets characteristic to combine concretly, in order to do perfectly. the electric refrigerator temperature control system is uses the temperature sensor ds18b20 gathering electric refrigerator cold-storageroom and the freez

8、in g room temperature, monolithic integrated circuit carries on the digital signal p rocessing through intel corporations highly effective micro controller mcs-c 51, thus achieves the intelligent control the goal. this system may realize the electric refrigerator cold-storageroom and the freezing ro

9、om temperature establis hment, the electric refrigerator automatically defrosts, opens the gate to report t o the police and so on the function. this article introduced in the first chapter the electric refrigerator system c omposition and the principle of work, the second chapter elaborated this co

10、ntro l system hardware design part. third chapter elaborated the system software de sign part. by improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vag ue-control technology, the goal of double-temperature, double-control has been r ealized;it makes possible for the refrigerator to

11、 regulate the amount of cold air in a speedy and rational way. thus, power saving is available key words：the one-chip computer；the temperature sensor；the electric refrigerator；temperature control 1 緒論 隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)的功能也不斷增強(qiáng)，許多高性 能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來(lái)。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低 和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為自動(dòng)化和各個(gè)測(cè)控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件，

12、在工業(yè) 生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其在日常生活中發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。人們 對(duì)家用電冰箱的控制功能越來(lái)越高，這對(duì)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(jī)器控制，簡(jiǎn)單的電子控制已經(jīng)難以 滿足發(fā)展的要求。而采用基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，不僅可大大縮短設(shè)計(jì)新產(chǎn) 品的時(shí)間，同時(shí)只要增加少許外圍器件在軟件設(shè)計(jì)方面就能實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展， 以及智能化方面的提高，因此可最大限度地節(jié)約成本。本文即為基于單片機(jī)的 電冰箱溫度控制系統(tǒng)。 目前市場(chǎng)銷售的雙門直冷式電冰箱，含有冷凍室和冷藏室，冷凍室通常用 于冷凍的溫度為-6-18；冷藏室用于在相對(duì)冷凍室較高的溫度下存放食品， 要求有一定的

13、保鮮作用，不能凍傷食品，室溫一般為 010. 傳統(tǒng)的電冰箱溫度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷凍室的不同溫度是通 過(guò)調(diào)節(jié)蒸發(fā)器在兩室的面積大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的，溫度調(diào)節(jié)完全依靠壓縮機(jī)的開停來(lái) 控制.但是冰箱內(nèi)的溫度受諸多因素的影響，如放入冰箱物品初始溫度的高低、 存放品的散熱特性及熱容量、物品在冰箱的充滿率、環(huán)境溫度的高低、開門的 頻繁程度等.因此對(duì)這種受控參數(shù)及隨機(jī)因素很多的溫度控制，既難以建立一個(gè) 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)學(xué)模型，也無(wú)法用傳統(tǒng)的 pid 調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn).一臺(tái)品質(zhì)優(yōu)良的電冰箱應(yīng)該 具有較高的溫度控制精度，同時(shí)又有最優(yōu)的節(jié)能效果，而為了達(dá)到這一設(shè)計(jì)要 求采用模糊控制技術(shù)無(wú)疑是最佳的選擇. 1.1 電冰箱的系

14、統(tǒng)組成 液體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，會(huì)吸收很多熱量，簡(jiǎn)稱為“液體汽化吸熱”，電 冰箱就是利用了液體汽化的過(guò)程中需要吸熱的原理來(lái)制冷的。 蒸氣壓縮式電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖如圖 1-1 所示，主要由壓縮機(jī)、冷凝器 、干燥過(guò)濾器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器等部件組成，其動(dòng)力均來(lái)自壓縮機(jī)，干燥過(guò)濾 器用來(lái)過(guò)濾贓物和干燥水分，毛細(xì)管用來(lái)節(jié)流降壓，熱交換器為冷凝器和蒸發(fā) 器。制冷壓縮機(jī)吸入來(lái)自蒸發(fā)器的低溫低壓的氣體制冷劑，經(jīng)壓縮后成為高溫 高壓的過(guò)熱蒸氣，排入冷凝器中，向周圍的空氣散熱成為高壓過(guò)冷液體，高壓 過(guò)冷液體經(jīng)干燥過(guò)濾器流入毛細(xì)管節(jié)流降壓，成為低溫低壓液體狀態(tài)，進(jìn)入蒸 發(fā)器中汽化，吸收周圍被冷卻物品的熱量，使溫度降低

15、到所需值，汽化后的氣 體制冷劑又被壓縮機(jī)吸入，至此，完成一個(gè)循環(huán)。壓縮機(jī)冷循環(huán)周而復(fù)始的運(yùn) 行，保證了制冷過(guò)程的連續(xù)性。 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(jī)的啟、停， 使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。冷凍室用于冷凍食品通常用于冷凍的 溫度為3c15c,冷藏室用于相對(duì)于冷凍室較高的溫度下存放食品，要求 有一定的保鮮作用，不能凍傷食品，溫度一般為 0c10c，當(dāng)測(cè)得冷冷凍室 溫度高至3c 0c 時(shí)或者是冷凍室溫度高至 10c13c 是啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷， 當(dāng)冷凍室溫度低于15c18c 或都冷藏室溫度低于 0c3c 時(shí)停止制冷 ，關(guān)斷壓縮機(jī)。采用單片機(jī)控制，可以使控制更為準(zhǔn)確、靈

16、活。 圖 1-1 電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖 1.2 工作原理 如圖 1-1，根據(jù)冷藏室和冷凍室的溫度情況決定是否開壓縮機(jī)，若冷藏室 的溫度過(guò)高，則打開電磁冷門 v1,關(guān)閉閥門 v2，v3，同時(shí)打開壓縮機(jī)，產(chǎn)生高 溫高壓過(guò)熱蒸氣，經(jīng)過(guò)冷凝器冷凝，干燥過(guò)濾器干燥，毛細(xì)節(jié)流管降壓后，在 蒸發(fā)器汽化制冷，產(chǎn)生低溫低壓的干燥氣體。經(jīng)過(guò)電磁閥門 v1 流入冷藏室， 使冷藏的溫度迅速降低，當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)關(guān)閉壓縮機(jī)，同時(shí)關(guān)閉電磁閥門 v1 。若是冷凍室的溫度過(guò)高，則應(yīng)打開 v2 關(guān)閉 v1, v3 。電磁閥門 v3 主要用于 冷凍室的化霜。需要化箱時(shí)打開 v3,從壓縮機(jī)流出的高溫高壓氣體流經(jīng)冷凍室 可勻速將冷凍

17、室霜層汽化。達(dá)到化霜的效果。一般化霜的時(shí)間要短，不然會(huì)傷 存放的食品。 1.3 本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的電冰箱主要功能及要求 1) 設(shè)定 2 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)量范圍：26c26c，精度0.5c； 2) 利用功能鍵分別控制溫度設(shè)定、冷藏室及冷凍室溫度設(shè)定等； 3) 利用數(shù)碼管顯示冷藏室及冷凍室溫度，壓縮機(jī)啟，停及速凍，報(bào)警狀態(tài) ； 4) 制冷壓縮機(jī)停機(jī)后自動(dòng)延時(shí) 3 分鐘后方能再啟動(dòng)； 5) 電冰箱具有自動(dòng)除霜功能，當(dāng)霜厚達(dá) 3mm 時(shí)自動(dòng)除霜； 6) 開門延時(shí)超過(guò) 20 秒發(fā)聲報(bào)警； 7) 連續(xù)速凍時(shí)間設(shè)定范圍 18 小時(shí)； 8) 工作電壓為 180240v，當(dāng)欠壓或過(guò)壓時(shí)，禁止啟動(dòng)壓縮機(jī)并用指示燈

18、 顯示。 2 硬件設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2-1 所示，主要由單片機(jī)，a/d 轉(zhuǎn)換器，存儲(chǔ)器，電壓 檢測(cè)裝置，溫度傳感器，功能按鍵，顯示電路，繼電器，化霜裝置和故障報(bào)警 裝置等夠成。主機(jī)電路采用 8051 單片機(jī)，擴(kuò)展一片 2732（eprom）程序存儲(chǔ)器 和一片 a/d 轉(zhuǎn)換芯片 adc0809，構(gòu)成基本控制系統(tǒng)。功能按鍵為獨(dú)立按鍵結(jié)構(gòu) ，顯示器由 6 為 led 和 cc14547 以及 74ls373 構(gòu)成。另外還有一些附加復(fù)位電 路，時(shí)鐘電路，開門報(bào)警電路和壓縮機(jī)電熱絲控制電路等。 圖 2-1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 2.2 微處理器（單片機(jī)） 微處理器是本系統(tǒng)的核心，其性

19、能的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，鑒于本系 統(tǒng)為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，所以單片機(jī)采用 intel 公司的高效微控制器 msc-c51。 2.2.1 性能介紹 51 系列單片微機(jī)封裝形式為雙排直列式結(jié)構(gòu)（dip），引腳共 40 個(gè)，如圖 2-2 所示。mcs51 單片機(jī)的典型芯片是 8051，其內(nèi)部基本組成為：一個(gè) 8 位 的中央處理器（cpu），256byte 片內(nèi) ram 單元，4kbyte 掩膜式 rom，2 個(gè) 16 位 的定時(shí)器計(jì)數(shù)器，四個(gè) 8 位的并行 io 口（p0，p1，p2，p3），一個(gè)全雙工 串行口 5 個(gè)中斷源，一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生電路。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定

20、了單 片機(jī)具有體積小、成本低、可靠性高、應(yīng)用靈活、開發(fā)效率高、易于被產(chǎn)品化 等優(yōu)點(diǎn)，使其具有很強(qiáng)的面向控制的能力，在工業(yè)自動(dòng)化控制、家用電器、智 能化儀表、機(jī)器人、軍事裝置等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 圖 2-2 8051 單片機(jī)引腳圖 2.2.2 主要特性 4k 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 全靜態(tài)工作：0hz-24hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 ram 32 可編程 i/o 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2.2.3 管腳說(shuō)明 vcc：供電電壓。 gnd：接地。 p0 口：p0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 i

21、/o 口，每腳可吸收 8ttl 門電流。 當(dāng) p1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。p0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在 fiash 編程時(shí)，p0 口作為原 碼輸入口，當(dāng) fiash 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0 輸出原碼，此時(shí) p0 外部必須被拉高。 p1 口：p1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p1 口緩沖器能 接收輸出 4ttl 門電流。p1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， p1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)，p1 口作為第八位地址接收。 p2 口：p2

22、 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 i/o 口，p2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個(gè) ttl 門電流，當(dāng) p2 口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且 作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由 于內(nèi)部上拉的緣故。p2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 進(jìn)行存取時(shí)，p2 口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉 優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2 口輸出其特殊功能寄存器 的內(nèi)容。p2 口在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3 口：p3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 i/o 口

23、，可接收輸出 4 個(gè) ttl 門電流。當(dāng) p3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3 口將輸出電流（ill）這是由于上拉的 緣故。p3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 p3 口也可作為 8051 的一些特殊功能口，如表 2.1 所示： 表 2.1 8051p3 管腳第二功能 口管腳 備選功能 p3.0（10 腳） rxd（串行口輸入端） p3.1（11 腳） txd（串行口輸出端） p3.2（12 腳） /int0（外部中斷 0 輸入端） p3.3（13 腳） /int1（外部中斷 1 輸入端） p3.4（14 腳） t0（定

24、時(shí)器/計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端） p3.5（15 腳） t1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1 外部輸入端） p3.6（16 腳） /wr（片外數(shù)據(jù)存貯器寫選通信號(hào)輸出端） p3.7（17 腳） /rd（片外數(shù)據(jù)存貯器讀選通信號(hào)輸出端） rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 rst 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電 平時(shí)間。 ale/prog：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址 的地位字節(jié)。在 flash 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale 端 以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用 作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部

25、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ale 脈沖。如想禁止 ale 的輸出可在 sfr8eh 地址上置 0。 此時(shí)， ale 只有在執(zhí)行 movx，movc 指令是 ale 才起作用。另外，該引腳被略 微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ale 禁止，置位無(wú)效。 /psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè) 機(jī)器周期兩次/psen 有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/psen 信 號(hào)將不出現(xiàn)。 /ea/vpp：當(dāng)/ea 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000h- ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)，/ea 將內(nèi)部鎖定為 reset

26、；當(dāng)/ea 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 flash 編程期間，此 引腳也用于施加 12v 編程電源（vpp）。 xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 xtal2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。 2.2.4 振蕩器特性 xtal1 和 xtal2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置 為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， xtal2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過(guò)一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對(duì)外 部時(shí)鐘信號(hào)的脈寬無(wú)任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 2.2.5 芯片擦除 整個(gè) perom 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除

27、可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保 持 ale 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1” 且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外，at89c51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩 種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，cpu 停止工作。但 ram，定時(shí)器，計(jì)數(shù) 器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 ram 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩 器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 2.2.6 運(yùn)算器 1)算術(shù)邏輯部件 alu：用以完成+、-、*、/ 的算術(shù)運(yùn)算及布爾代數(shù)的邏 輯運(yùn)算，并通過(guò)運(yùn)算結(jié)果影響程序狀態(tài)寄存器 ps

28、w 的某些位，從而為判斷、轉(zhuǎn) 移、十進(jìn)制修正和出錯(cuò)等提供依據(jù)。 2)累加器 a：在算術(shù)邏輯運(yùn)算中存放一個(gè)操作數(shù)或結(jié)果，在與外部存儲(chǔ) 器和 i/o 接口打交道時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送都要經(jīng)過(guò) a 來(lái)完成。 3)寄存器 b：在 *、/ 運(yùn)算中要使用寄存器 b 。乘法時(shí)，b 用來(lái)存放乘數(shù) 以及積的高字節(jié)；除法時(shí)，b 用來(lái)存放除數(shù)及余數(shù)。不作乘除時(shí)，b 可作通用寄 存器使用。 4)程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器 psw：用來(lái)存放當(dāng)前指令執(zhí)行后操作結(jié)果的某些特 征，以便為下一條指令的執(zhí)行提供依據(jù)。 2.2.7 中斷系統(tǒng) 8051 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)簡(jiǎn)單實(shí)用，其基本特點(diǎn)是：有 5 個(gè)固定的可屏蔽中 斷源，3 個(gè)在片內(nèi)，2 個(gè)在

29、片外，它們?cè)诔绦虼鎯?chǔ)器中各有固定的中斷入口地址 ，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序；5 個(gè)中斷源有兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套；2 個(gè)特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的編程。5 個(gè)中斷源的符號(hào)、名稱 及產(chǎn)生的條件如下: int0：外部中斷 0，由 p32 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 int1：外部中斷 1，由 p33 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 t0：定時(shí)器計(jì)數(shù)器 0 中斷，由 t0 計(jì)滿回零引起。 t1：定時(shí)器計(jì)數(shù)器 l 中斷，由 t1 計(jì)滿回零引起。 tiri：串行 io 中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送接收后引起。 2.3 溫度傳感器 溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直

30、接影響系統(tǒng)的性能 ，因此溫度傳感器采用 dallas 公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器 ds18b20。 ds18b20 是 dallas 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有 3 引腳 to92 小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為55125,可編程為 9 位12 位 a/d 轉(zhuǎn)換精度,測(cè)溫分辨率可達(dá) 0.0625,被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16 位數(shù)字量方式 串行輸出;其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè) ds18b 20 可以并聯(lián)到 3 根或 2 根線上,cpu 只需一根端口線就能與諸多 ds18b20 通信, 占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使 ds

31、18b20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 2.3.1 引腳功能 16 2 5 3 4 3 nc nc nc gnd dq vdd 圖 2-3 ds18b20 的引腳圖 ds18b20 的管腳排列如圖 2-3 所示： dq： 為數(shù)字信號(hào)輸入輸出端，開漏當(dāng)總線接口引腳。當(dāng)被用在寄生 電源下，也可以向器件提供電源。 gnd：為電源地; vdd：為外接供電電源輸入端。在寄生電源接線方式時(shí)接地。 2.3.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu) ds18b20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 2-4 所示,主要由 4 部分組成：64 位 rom、溫度傳 感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 th 和 tl、配置寄存器。 rom 中的 64 位序列號(hào)是

32、出廠前被光刻好的,它可以看作是該 ds18b20 的地 址序列碼,每個(gè) ds18b20 的 64 位序列號(hào)均不相同。64 位 rom 的排的循環(huán)冗余校 驗(yàn)碼（crc=x8x5x41）。rom 的作用是使每一個(gè) ds18b20 都各不相同,這 樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) ds18b20 的目的。 溫度傳感器溫度傳感器 高溫觸發(fā)器高溫觸發(fā)器th 低溫觸發(fā)器低溫觸發(fā)器tl 配置寄存器配置寄存器 高速暫存器高速暫存器 存儲(chǔ)和控制邏輯存儲(chǔ)和控制邏輯 8 位位 crc 生成器生成器 64 位位 rom 和一線數(shù)據(jù)端口和一線數(shù)據(jù)端口 供電方式供電方式 選擇選擇 圖 2-4 ds18b20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) d

33、s18b20 用 12 位存貯溫度值,最高位為符號(hào)位.表 2.2 為 18b20 的溫度存 儲(chǔ)方式,負(fù)溫度 s = 1 ,正溫度 s = 01 如:0550h 為+ 85 ,0191h 為 25.0625 ,fc90h 為- 55 . 23 22 21 20 21 22 23 24 表 2.2a 溫度值低字節(jié) lsb s s s s s 26 25 24 表 2.2b 溫度值高字節(jié) msb 高低溫報(bào)警觸發(fā)器 th 和 tl、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的 eeprom 組成,使 用一個(gè)存儲(chǔ)器功能命令可對(duì) th、tl 或配置寄存器寫入。其中配置寄存器的格式 如下： 0 r1 r0 1 1 1 1 1

34、r1、r0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)：r1r0=00，9 位精度,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 9 3.75ms，r1r0=01，10 位精度,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 187.5ms，r1r0=10，11 位精度, 最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 375ms，r1r0=11，12 位精度,最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為 750ms;未編程時(shí) 默認(rèn)為 12 位精度。 高速暫存器是一個(gè) 9 字節(jié)的存儲(chǔ)器。開始兩個(gè)字節(jié)包含被測(cè)溫度的數(shù)字量 信息;第 3、4、5 字節(jié)分別是 th、tl、配置寄存器的臨時(shí)拷貝,每一次上電復(fù)位 時(shí)被刷新;第 6、7、8 字節(jié)未用,表現(xiàn)為全邏輯 1;第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8 個(gè)字節(jié)的 crc 碼,可用來(lái)保證通信正確。 2

35、.3.3 測(cè)溫原理 斜率累加器 減法計(jì)數(shù)器 1 減到 0 減法計(jì)數(shù)器 溫度寄存器 減到 0 預(yù)置 比較器 低溫度系數(shù)振蕩器 高溫度系數(shù)振蕩器 預(yù)置 增加 停止 置 1/清 0 圖 2-5 ds18b20 工作原理圖 ds18b20 的測(cè)溫原理如圖 2-5 所示，從圖中看出，其主要由斜率累加器， 溫度系數(shù)振蕩器，減法計(jì)數(shù)器，溫度寄存器等功能部分組成。斜率累加器用于 補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程的非線性，其輸出用于修正減法計(jì)數(shù)器的預(yù)置值；溫度系 數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生減法技術(shù)脈沖信號(hào)，其中低溫系數(shù)的振蕩頻率受溫度的影響 很小，用于產(chǎn)生固定頻率的脈沖信號(hào)送給減法計(jì)數(shù)器 1；高溫度系數(shù)振蕩器受 溫度的影響較大，隨著溫

36、度的變化其振蕩頻率明顯改變，產(chǎn)生的信號(hào)作為減法 計(jì)數(shù)器 2 的脈沖輸入。減法計(jì)數(shù)器是對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行減法技術(shù)；溫度寄存器暫 存溫度數(shù)值。 在圖中還隱含著計(jì)數(shù)門，當(dāng)計(jì)數(shù)門打開時(shí)，ds18b20 就對(duì)低溫系數(shù)振蕩器 產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而完成溫度測(cè)量。計(jì)數(shù)門的開啟時(shí)間由高溫系數(shù) 振蕩器決定，每次測(cè)量前，首先將-25所對(duì)應(yīng)的基數(shù)分別置入減法計(jì)數(shù)器 1 和 溫度寄存器中，減法寄存器 1 和溫度寄存器被預(yù)置在-25所對(duì)應(yīng)的一個(gè)基數(shù)值。 減法計(jì)數(shù)器 1 對(duì)低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行減法計(jì)數(shù)，當(dāng)減法計(jì) 數(shù)器 1 的預(yù)置減到 0 時(shí)，溫度寄存器的值將加 1。之后，減法計(jì)數(shù)器 1 的預(yù)置 將重新被裝入

37、，減法計(jì)數(shù)器 1 重新開始對(duì)低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號(hào)進(jìn)行 計(jì)數(shù)，如此循環(huán)直到減法計(jì)數(shù)器 2 計(jì)數(shù)到 0 時(shí)，停止溫度寄存器值的累加，此 時(shí)溫度寄存器中的值即為所測(cè)溫度。斜率累加器不斷補(bǔ)償和修正測(cè)溫過(guò)程中的 非線性，只要計(jì)數(shù)門仍未關(guān)閉就重復(fù)上述過(guò)程，直至溫度寄存器值達(dá)到被測(cè)溫 度值。 由于 ds18b20 是單總線芯片，在系統(tǒng)中若多個(gè)單總線芯片時(shí)，每個(gè)芯片的 信息交換是分時(shí)完成的，均有嚴(yán)格的讀寫時(shí)序要求。系統(tǒng)對(duì) ds18b20 的操作協(xié) 議為：初始化 ds18b20(發(fā)復(fù)位脈沖)發(fā) rom 功能命令發(fā)存儲(chǔ)器操作命令 處理數(shù)據(jù)。 2.3.4 ds18b20 與單片機(jī)的接口 ds18b20 可以

38、寄生電源供電兩種模式。寄生電源供電模式是靠 dq 端從總線 獲取電流。而外部電源供采用外部電源供電和電模式如圖 2-6 所示，將 ds18b20 的 gnd 直接接地，dq 與單總線相連作為總線信號(hào)，vdd 與外部電源正 極相連。 本設(shè)計(jì)采用外部供電模式連接 ds18b20。 圖 2-6 ds18b20 與微處理器的典型連接圖 2.4 a/d 轉(zhuǎn)換器 a/d 轉(zhuǎn)換電路采用逐次逼近式 8 位 adc0809 芯片。adc0809 共有 8 路模擬輸 入通道，本系統(tǒng)只用了其中 4 個(gè)通道 in0in3。其中 in0 作為冷凍室溫度檢測(cè) 通道，in1 作為冷藏室溫度檢測(cè)通道，in2 作為除霜檢測(cè)通道

39、；in3 作為電源電 壓檢測(cè)通道。 2.4.1 主要特性 1）8 路 8 位 ad 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。 3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100s 4）單個(gè)5v 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 05v，不需零點(diǎn)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。 2.4.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 2-7 adc0809 的內(nèi)部邏輯框圖 如圖 2-7，adc0809 具有 8 個(gè)通道的模擬輸入線(in0in7)，可在程序控制下對(duì) 任意通道進(jìn)行 a/d 轉(zhuǎn)換，獲得 8 位二進(jìn)制數(shù)字量(d7d0)。 模擬輸入部分有 8 路多路開關(guān)，可由 3 位地址輸入 adda、

40、addb、addc 的不 同組合來(lái)選擇，ale 為地址鎖存信號(hào)，高電平有效，鎖存這三條地址輸入信號(hào)。 主體部分是采用逐次逼近式的 a/d 轉(zhuǎn)換電路，由 clk 控制的內(nèi)部電路的工作, start 為啟動(dòng)命令，高電平有效，啟動(dòng) adc0809 內(nèi)部的 a/d 轉(zhuǎn)換，當(dāng)轉(zhuǎn)換完成， 輸出信號(hào) eoc 有效，oe 為輸出允許信號(hào)，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器, 把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送 db。 2.4.3 引腳功能 adc0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 2-8 所示。下面說(shuō) 明各引腳功能。 in0in7：8 路模擬量輸入端。 d0d7：8 位數(shù)字量輸出端。 adda、addb、ad

41、dc：3 位地址輸入線，用于選通 8 路模擬輸入中的一路 ale：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。 start： ad 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。 eoc： ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高 電 平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平） 。 oe：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng) ad 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸 入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。 clk：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于 640khz。 ref（+） 、ref（-）：基準(zhǔn)電壓。 vcc：電源，單一5v。 gnd：地。 圖 2-8 adc0809 引腳圖 2.4.4 工作過(guò)程 1）當(dāng)模擬量

42、送至某一輸入通道 ini 后，cpu 將標(biāo)識(shí)該通道編碼的三位地址 信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)線或地址線輸入到 addc、addb、adda 引腳上。 2）地址鎖存允許 ale 鎖存這三位地址信號(hào)，啟動(dòng)命令 start 啟動(dòng) a/d 轉(zhuǎn)換。 3）轉(zhuǎn)換開始,eoc 變低電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束，eoc 變?yōu)楦唠娖?。eoc 可作為中斷 請(qǐng)求信號(hào)。 4）轉(zhuǎn)換結(jié)束后，可通過(guò)執(zhí)行 in 指令，設(shè)法在輸出允許 oe 腳上形成一個(gè)正 脈沖，打開三態(tài)緩沖器把轉(zhuǎn)換的結(jié)果輸入到 db，一次 a/d 轉(zhuǎn)換便完成 2.4.5 adc0809 與單片機(jī)的接口 adc0809 與單片機(jī)接口電路見圖 2-9，圖中 adc0809 的 a、b、c 三端

43、通過(guò)地 址鎖存器接于 p0 口的 p0.0-p0.2,該三端控制模擬通道信號(hào)的選擇。p1.6 與 wr、rd 端經(jīng)與非門接于 0809 的 ale、start、oe 端，控制 0809 的啟動(dòng)、讀、 寫。adc0809 的 eoc 端懸空，轉(zhuǎn)換后利用軟件延時(shí)一段時(shí)間在讀結(jié)果，而不采 用中斷方式。 ale p0.0- p0.7 8051 wr p1.6 rd 3732732 d0-d7 a-c ale start oe ds18b20 ds18b20 除霜測(cè)溫電路 電壓檢測(cè)電路 adc0809 clk 圖 2-9 adc0809 與單片機(jī)的接口電路 2.5 功能按鍵 功能按鍵通過(guò)開關(guān)狀態(tài)來(lái)設(shè)置控

44、制功能或輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的功能鍵活 數(shù)字鍵按下時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能，鍵信息輸入是與軟件結(jié)構(gòu)密 切相關(guān)的過(guò)程。鍵盤通過(guò)接口和 cpu 相連，cpu 可以采用查詢或中斷方式了 解有無(wú)按鍵輸入并檢查拿一個(gè)按鍵按下，將該按鍵好送入累加器 acc，然后通 過(guò)跳轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完后再返回主程序。 2.5.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 按鍵是常開式按鈕開關(guān)，利用機(jī)械觸點(diǎn)的閉合和斷開來(lái)輸入電平，其主要 功能是把機(jī)械上的通斷轉(zhuǎn)換成為電器上的邏輯關(guān)系。也就是說(shuō)，它能提供標(biāo)準(zhǔn) 的 ttl 邏輯電平，以便與通用的邏輯電平相容。 機(jī)械式按鍵在按下或釋放時(shí)，由于機(jī)械彈性作用的影響，通常伴隨有一定 時(shí)間的觸

45、點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)，然后其觸點(diǎn)才穩(wěn)定下來(lái)，其抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開關(guān)的機(jī) 械特性有關(guān)，一般為 5-10ms。在觸點(diǎn)抖動(dòng)期間檢測(cè)按鍵通斷狀態(tài)，可能導(dǎo)致判 斷出錯(cuò)。即按鍵一次按下或釋放被錯(cuò)誤地認(rèn)為是多次操作，這種情況是不允出 現(xiàn)的。為了克服按鍵觸點(diǎn)機(jī)械抖動(dòng)所致的檢測(cè)誤判，必須采用去抖措施。 由于本系統(tǒng)按鍵較少，可采用硬件去抖，在鍵輸出端加 r-s 觸發(fā)器或單穩(wěn) 態(tài)觸發(fā)器構(gòu)成去抖電路，如圖 2-10 所示。用兩個(gè)與非門構(gòu)成一個(gè) rs 觸發(fā)器。 當(dāng)按鍵未按下時(shí)輸出為 1 ; 剛鍵按下時(shí)輸出為 0 。 此時(shí)即使用按鍵的機(jī)器性 能，使按鍵因彈性抖動(dòng)而產(chǎn)生瞬時(shí)斷開(抖動(dòng)跳開 b) ，只要按鍵不返回原來(lái)狀 態(tài) a ，雙穩(wěn)

46、態(tài)電路的狀態(tài)不會(huì)改變，輸出保持為 0 ,不會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)的波形。也 就是說(shuō)，即使 b 點(diǎn)的電壓波形是抖動(dòng)的，但經(jīng)雙穩(wěn)態(tài)電路之后，其輸出為正規(guī) 的矩形波。 圖 2-10 硬件去抖電路 2.5.2 功能按鍵與單片機(jī)的接口 由于本設(shè)計(jì)按鍵較少，采用獨(dú)立按鍵結(jié)構(gòu)可使配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。如圖 2-11 所示，直接用 i/o 線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路，每一鍵互相獨(dú)立地各自接通一 條輸入線，每根 i/o 線上的按鍵工作狀態(tài)不影響其它 i/o 線的工作狀態(tài)，此亦 稱非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)。 5.1k +5v p2.5 p2.6 p2.7 8051 圖 2-11 獨(dú)立式按鍵接口 2.6 顯示電路 顯示電路由七段數(shù)碼顯示器和七段

47、顯示譯碼器以及保存器構(gòu)成。單片機(jī)通 過(guò)向譯碼器 cc14547 發(fā)送電平信號(hào)，譯碼后輸入 6 位 led，可以將二進(jìn)制代碼 表示為相應(yīng)的數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)，從而使人們獲取直觀的信息。 2.6.1 七段數(shù)字顯示器 常見的七段數(shù)字顯示器有半導(dǎo)體數(shù)碼顯示器（led）和液晶顯示器（lcd） 等。這種顯示器由七段發(fā)光的字段組合而成。led 是利用半導(dǎo)體構(gòu)成的。而 lcd 是利用液晶的特點(diǎn)制成的。由七段發(fā)光二極管組成的數(shù)碼顯示器如圖 2-12。 圖 2-12 七段數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和管腳 顯示舉例如圖 2-13 所示: 圖 2-13 共陰極顯示舉例 2.6.2 七段顯示譯碼器 本系統(tǒng)采用 c14547 七段顯示譯碼器

48、，其管腳有 12 個(gè)。如圖 2-14 所示， ya-yg 為譯碼驅(qū)動(dòng)輸出端，高電平有效; bi 為消隱控制端，低電平有效；a-d 為 8421 碼輸入端。 圖 2-14 cc14547 管腳 cc14547 的功能如下: 1) 消隱功能。當(dāng)=0 時(shí)，輸出 ab 都為低電平 0，各字段都熄滅，顯示bi 器不顯示數(shù)字。 2) 數(shù)碼顯示。當(dāng)=1 時(shí)，譯碼器工作。當(dāng)、（d、c、b、bi 3 a 2 a 1 a 0 a a）端輸入 8421bcd 碼時(shí)，譯碼器有關(guān)輸出端輸出高電平 1，數(shù)碼顯示 器顯示與輸入代碼相對(duì)應(yīng)的數(shù)字。a-d 的輸入電平與顯示數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān) 系如表 2.3 所示。 表 2.3 輸入電

49、平與顯示數(shù)字的對(duì)應(yīng) 2.6.3 顯示方式 本系統(tǒng)采用靜態(tài)顯示方式。此方式下，數(shù)碼管的共陰極或共陽(yáng)極接地或十 5v，每一個(gè)數(shù)碼管的 8 段碼需擴(kuò)展一個(gè) 8 位輸出口與之相連接，輸出口可將令 該管顯示某字符的段碼鎖存，同一時(shí)間里，每一位的段碼均可不同，即顯示不 同字符，如圖 2-12。 靜態(tài)顯示方式中，有 n 位數(shù)碼管則需擴(kuò)展 n 個(gè) 8 位輸出口，占用 i/o 資源 較多。它的優(yōu)點(diǎn)是軟件不必動(dòng)態(tài)掃描，送出段碼后可鎖存，直到需更改顯示字 符，軟件簡(jiǎn)單，同時(shí)由于始終保持顯示而亮度較好。 2.6.4 顯示電路與單片機(jī)的接口 接口電路如圖 2-15 所示。顯示電路由六位七段數(shù)碼管組成，用來(lái)顯示冰 箱內(nèi)的

50、實(shí)際溫度、設(shè)置溫度。主要元件是 4 線7 段譯碼器 cc14547, 保存 74ls373 和七段 led。數(shù)碼管采用共陰極接法，因有 74ls373 驅(qū)動(dòng)，故無(wú)需上 拉電阻和電源。 cc14547 373373373373 654321 p3.0-p3.4 ale 8051 圖 2-15 顯示電路接口 由圖可知：從右自左各數(shù)碼管的入口地址依次為： 0100h，0200h，0400h，0800h，其中 2,3 號(hào)數(shù)碼管共用一個(gè)地址 0200h，5,6 號(hào)數(shù)碼管共用一個(gè)地址0800h. 因?yàn)?3,6 用來(lái)顯示負(fù)號(hào)，只用其 一位。 2.7 除霜電路 除霜電路如圖 2-16 所示。圖中 rt 為 m

51、f53-1 型熱敏電阻，具有負(fù)溫度系數(shù)， 靈敏度較高，其阻值和溫度的關(guān)系為公式（1） ，a 點(diǎn)電壓與溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 公式(2)。 r(t)=286/(26.8+t)-2.68 (1) va=2.6*5/(r(t)+26.8)=1.26+0.047 (2) 除霜電路的工作原理：把熱敏電阻安裝在距蒸發(fā)器 3mm 的某個(gè)合適的位置 上，當(dāng)霜厚大于 3mm 時(shí)，熱敏電阻接觸到霜，從而感受到了較低的溫度，其電 阻值 r(t)變大，a 點(diǎn)溫度降低，運(yùn)算放大器輸出信號(hào)有變化，經(jīng) a/d 轉(zhuǎn)換后送 入 cpu，經(jīng) 8051 分析、判斷、給出除霜命令。 a a 10k 20k 1/4lm3241/4lm324

52、 10k 2.68k 10k 熱熱敏電阻 in2 +5v 圖 2-16 除霜測(cè)溫電路 2.8 電源電壓檢測(cè)電路 電源電壓檢測(cè)裝置是為了保護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，采用以 til 芯片為基礎(chǔ)， 增配比較器電路、基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路組成，用來(lái)隔離監(jiān)測(cè)主回 路中的交流或直流電壓，當(dāng)被監(jiān)測(cè)的電壓超過(guò)預(yù)先設(shè)定的上限值，或低于預(yù)先 設(shè)定的下限值時(shí)，給出開關(guān)量控制信號(hào)。電路見圖 2-17。 本系列產(chǎn)品測(cè)控一體化、體積小、精度高、使用方便，報(bào)警界限值可以由 用戶根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，具有很高的性能/價(jià)格比。 主要特點(diǎn)： 1）測(cè)控一體化，體積小、精度高、反應(yīng)快； 2）具有瞬態(tài)干擾抑制功能，防止誤動(dòng)作； 3）報(bào)

53、警界限值可在設(shè)定值（20%）內(nèi)連續(xù)可調(diào)； 4）密封式繼電器觸點(diǎn)輸出，觸點(diǎn)壽命30 萬(wàn)次； 5）隔離電壓：交流監(jiān)測(cè)2.5kv dc,1 分鐘；直流監(jiān)測(cè)1.5kv dc,1 分鐘 ； 6）輸入過(guò)載能力: 10 倍閾值，持續(xù) 5 秒； 7）額定環(huán)境溫度：商業(yè)級(jí) 0+50，工業(yè)級(jí)-25+70； 8）平均無(wú)故障工作時(shí)間5 萬(wàn)小時(shí)； 9）20%回差設(shè)置，確保動(dòng)作穩(wěn)定； til113 1/4lm324 in3 22 0v +5v 圖 2-17 電源電壓檢測(cè)電路 2.9 壓縮機(jī)，電熱絲控制電路 圖 2-18 是制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲控制電路圖。其工作原理如下: 圖 2-18 壓縮機(jī)電熱絲控制電路 8051 單

54、片機(jī)控制信號(hào)經(jīng) p1.3 和 p1.4 端口輸出，并在 p1.7 的控制下鎖存 在 74ls273 鎖存器中，74ls273 鎖存器的輸出再經(jīng)達(dá)頓驅(qū)動(dòng)器 mc1413 后驅(qū)動(dòng)固 態(tài)繼電器 ssr1 和 ssr2。當(dāng) mc1413 的 16 端有高電平輸出時(shí)，ssr1 的 3、4 引腳 接通，使加熱絲接通電源而除霜。當(dāng) mc1413 的 15 端輸出高電平時(shí)，ssr2 的 3、4 接通，使壓縮機(jī)繞組接通電源而啟動(dòng)，并開始制冷。74ls273 鎖存控制信 號(hào)，一方面增加輸出功率，另一方面也防止單片機(jī)復(fù)位時(shí)引起控制的誤動(dòng)作。 采用固態(tài)繼電器作為壓縮機(jī)和除霜電熱絲的開關(guān)，屬于無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)，內(nèi)部是大 功率

55、的晶閘管電路，不產(chǎn)生火花，無(wú)電磁干擾并使高壓與單片機(jī)系統(tǒng)隔離。 2.10 故障報(bào)警電路 報(bào)警電路主要用示電冰箱使用過(guò)程中出現(xiàn)的故障，包括系統(tǒng)自身故障，外 界故障，和誤操作，如：冰箱內(nèi)溫度太高，外界電壓波動(dòng)大，未關(guān)好冰箱門或 是開門時(shí)間太長(zhǎng)等等。由電路如下圖 2-19 所示： 2*9013 +5v 1k 1k 1.5k10uf p2.1 圖 2-19 報(bào)警電路 2.11 其余外圍電路 其余外圍器件與單片機(jī)的接口電路如圖 2-20 所示,除了上述芯片和電路， 系統(tǒng)還包括時(shí)鐘電路，復(fù)位電路，門開關(guān)，電磁閥控制線路以及 4 個(gè) led 指示 燈。 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生 8051 工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，使電路

56、在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控 制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作，保證同步工作方式地實(shí)現(xiàn)。 復(fù)位電路用于執(zhí)行 8051 的初始化操作，或程序運(yùn)行出錯(cuò)鎖死狀態(tài)時(shí)進(jìn)行重 啟。本設(shè)計(jì)采用按鍵脈沖復(fù)位方式，利用 rc 微分電路產(chǎn)生的正脈沖實(shí)現(xiàn)。 電磁閥控制線路用于完成電磁閥的開啟和閉合，從而實(shí)現(xiàn)冷凍或化霜?jiǎng)幼?。系統(tǒng)通過(guò) p1.0，p1.1,p1.2 三個(gè)口輸出電平控制 v1,v2,v3 電磁閥。其工作原 理見 1.2 節(jié)。 四個(gè)指示燈用于顯示電冰箱的各種工作狀態(tài)，直接用 8051 的 4 個(gè)電平輸出 端口連接發(fā)光二極管。指示燈對(duì)應(yīng)的工作狀態(tài)如下: 1) d5：設(shè)置冷藏室溫度時(shí)亮 2) d6：設(shè)置冷凍室溫度時(shí)亮 3) d

57、7：壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)亮 4) d8：電源過(guò)壓或欠壓時(shí)亮 xtal1 p1.5 p0.0 xtal2 p0.1 vcc rst p1.0 p1.1 p0.4 p1.2 p0.5 p2.5 p0.6 p2.6 p0.7 p2.7 a/d 冷凍室 v1 v2 v3 門開關(guān) 時(shí)鐘電路 復(fù)位電路 冷藏室 電 磁 閥 d5 d6 d7 d8 圖 2-20 其余電路與單片機(jī)的接口 2.12 硬件的總體設(shè)計(jì)圖 如圖 2-21 所示，將所有電路與 cpu 連接后得到控制器原理圖： 12345678 a b c d 87654321 d c b a title numberrevisionsize a2 date:1

58、4-jun-2008sheet of file:g:原原原.ddbdrawn by: d0 3 q0 2 d1 4 q1 5 d2 7 q2 6 d3 8 q3 9 d4 13 q4 12 d5 14 q5 15 d6 17 q6 16 d7 18 q7 19 oe 1 le 11 u9 74ls373 d1 3 q1 2 d2 4 q2 5 d3 7 q3 6 d4 8 q4 9 d5 13 q5 12 d6 14 q6 15 d7 17 q7 16 d8 18 q8 19 clk 11 clr 1 u2 74ls273 3 2 1 u12 1/4lm324 3 2 1 u10 1/4lm3

59、24 3 2 1 u11 1/4lm324 gnd 1 dq 2 vdd 3 nc 6 nc 5 nc 4 u17 ds18b20 gnd 1 dq 2 vdd 3 nc 6 nc 5 nc 4 u18 ds18b20 u14 na nd in1 1 in2 2 in3 3 in4 4 in5 5 in6 6 in7 7 in8 8 c8 9 c7 10 c6 11 c5 12 c4 13 c3 14 c2 15 c1 16 u1 m c1413 - 1 + 2 原 4 原 3 ssr1 sp2110 - 1 + 2 原 4 原 3 ssr2 sp2110 r3 1k r4 1k r22 1.

60、5k r5 1k r6 1k r19 5k r11 10k r16 20k r13 10k r12 10k r17 2.68k r14 10k r15 10k r7 1k r23 100k c3 10u c4 100u c5 100u c6 0.022u c1 10u c2 10u c7 0.1u x1 6m hz d3 le d d4 le d ls1 spea ke r s5 sw -pb r18 mf53-1 r24 68k u13 na nd vcc 6 o 5 vss 4 nc 3 b 2 a 1 u19 til113 1 23 s4 kn b125 a0 8 a1 7 a2 6 a