基于單片機的電冰箱控制系統

1、命運如同手中的學紋,無論多曲折,終掌握在自己手中。你今天的日積丿I累，終會變成別人的望塵莫及。12計算機控制技術課程設計成績評定表設計課題:基于單片機的電冰箱控制系統學院名稱:電氣工程學院專業(yè)班級：自動0801學生姓名:田冠枝學 號:200848280126指導教師:臧海河設計地點： 2#421設計時間：2011062720110703指導教師意見：成績：簽名：年 月 日命運如同手中的學紋,無論多曲折,終掌握在自己手中。你今天的日積丿I累，終會變成別人的望塵莫及。23計算機控制技術 課程設計設計課J學院名稱: 專業(yè)班級: 學生姓名: 學 號: 指導教師: 設計地點: 設計時間:基于單片機的電冰

2、箱控制系統電氣工程學院自動0801田冠枝200848280126臧海河2#4212011.06.27-2011.07.03命運如同于中的學紋.無論多曲折,終掌握在自己手中。計算機控制技術課程設計任務書學生姓名田冠枝專業(yè)班級自動化0801學號200848280126題目基于單片機的電冰箱控制系統課題性質工程設計課題來源自擬課題指導教師臧海河主要內容利用單片機設計一個自動門控制系統，實現以下功能：（1）電源 過欠壓保護功能（2）壓縮機開啟延時功能（3）自動除霜功能（4）電 冰箱溫度自動調節(jié)功能（5）功能鍵控制功能（6） LED顯示功能（7） 關機提示功能（8）連續(xù)速凍功能（9）溫度測量功能（10）

3、故障自檢 報警功能任務要求第1天，熟悉課程設計任務及要求，針對課題查閱技術資料。第2天，確定設計方案。要求對設計方案進行分析、比較、論證，畫 出方框圖，并簡述工作原理。第3-4天，按照確定的方案設計單元電路。要求畫出單元電路圖，元 件及元件參數選擇要有依據，各單元電路的設計要有詳細論述。第5-7天，撰寫課程設計報告。要求內容完整、圖表清晰、文理流暢、 格式規(guī)范、方案合理、設計正確，篇幅不少于5000字。主要參 考資料1 梁潔婷.單片機應用綜合實習指導M.北京：高等教育出版社， 20032 陳永甫.電子電路智能化設計實例與應用M.北京：電子工業(yè)出 版社，2005邱興永.怎樣修理電冰箱M.北京：人

4、民郵電出版社，19994張靖武.周靈彬.單片機系統的PROTEUS設計與仿真M.北京：電子工業(yè)出版社，2007審査意見系（教研室）主任簽字：年月日你今天的日積丿J累.終會變成別人的望塵莫及。34命運如同于中的學紋.無論多曲折,終掌握在自己手中。目錄1引言錯誤!未定義書簽。1.1課題背景11.2主要實現功能12總體方案設計錯誤!未定義書簽。2.1控制系統方案設計22.2基于單片機的電冰箱控制系統整體布局錯誤!未定義書簽。2.3功能原理分析33硬件電路設計43.1單片機的選擇53.2 A/D轉換電路53.2ADC0809 介紹63.2.2ADC0809 與 AT89C51 單片機接口電路63.3鍵

5、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9343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軟件設計124.1程序設計語言124.2程序主要模塊134.2.1主程序模塊134.2.2T0中斷服務程序模塊144.2.3T1中斷服務程序模塊155總結16參考文獻17附錄系統總原理圖18你今天的日積丿J累.終會變成別人的望塵莫及。44命運如同手中的掌紋,無論多曲折,終學握在自己手中。1.引言1.1課題背景電冰箱是利用電能在箱體內形成低溫環(huán)境，用于冷藏冷凍各

6、種食品和其他物 品的家用電器設備。電冰箱是每個家庭現代化廚房必備的家用電器，它的主要任 務就是控制壓縮機、化霜加熱等來保持箱內食品的最佳溫度，達到食品保鮮的LI 的，即保證所儲存的食品在經過冷凍或冷藏之后，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產品，是每個家庭必備的電器設備。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，隨著科學技術的飛速發(fā)展，電冰箱也在不斷的演變和更新，尤其是近年來高 新技術的迅猛崛起，更使得電冰箱的發(fā)展日新月異?，F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常性的采購日常生活

7、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。傳統的機械式直冷式電冰箱的控制原理是根據蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮 機的啟、停，使電冰箱內的溫度保持在設定溫度范圉內。一般，當蒸發(fā)器溫度升至 3、5C時啟動壓縮機制冷；當溫度低于-10-20C時停止制冷，關斷壓縮機“。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，傳統的機械式、簡單的 電子控制已經難以滿足發(fā)展要求。隨著微機技術的飛速發(fā)展,單片機以其體積小、價格低、應用靈活等優(yōu)點在 家用電器、儀器儀表

8、等領域中得到了廣泛的應用。采用單片機進行控制，可以使 電冰箱的控制更準確、靈活、直觀。1. 2主要實現功能本論文所設計的基于51單片機的電冰箱控制系統以AT89C51單片機為核心 控制壓縮機的啟動和停止，解決了傳統電冰箱控制系統存在的不足，可以使控制 更準確，更靈活。本系統處于監(jiān)控狀態(tài)時，具有以下功能：（1）電源過欠壓保護功能：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 延長圧縮機的壽命。這就要求在每次電冰箱上電時，都

9、要檢查壓縮機停機是否到 你今天的日積丿J累，終會變成別人的望塵莫及。55命運如同手中的掌紋,無論多曲折,終學握在自己手中。3min,若未達到，需延時到3min后才能啟動。因此，在設訃時應有判斷與延時 功能。（3）自動除霜功能:冷凍室中的水分會凝結成霜，因此，電冰箱應有自動除霜功 能。該功能的實現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（霜厚達到3mm）,當霜厚達到3mm時，接通化霜加熱絲，同時斷開 壓縮機和風機，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 機。（4）電冰箱溫度自動調節(jié)功能：該功能是電冰箱應具備的主要功能。電冰箱設 有冷凍室和冷藏室，冷

10、凍室的溫度為一16C一26C,冷藏室的溫度為2C 10C,在該溫度范圍內，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。（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 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）關機提示功能：開門超過2min將聲音報警,提醒用戶及時關門。（8）連續(xù)速凍功能：連續(xù)速凍時間設定范圍廣8小時。（9）溫度測量功能：設定3個測溫點，測量范圍-26+26 C,精度0.5 C；（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

11、 運行狀態(tài)，當發(fā)現嚴重故障時，電冰箱停機并報警顯示。2.總體方案設計系統基本原理方案是整個設計過程的依據，也是貫穿整個設計系統的靈魂 線，它的好壞直接關系到整個方案的成敗。在其設計上要經過查詢考證、深思熟 慮、反復推敲，有時離不開大量的實驗，最后再比較兒種選定方案而得出的。2. 1控制系統方案設計控制系統在整個智能電冰箱控制中的地位是至關重要的，它控制著整個系 統的運行，是系統是否正常運行的關鍵。選用的控制系統是否合理是關系到整個 系統設計成敗的關鍵。因此此必須慎重地選擇控制系統。當前對電冰箱控制系統 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，即根據蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機

12、的啟、停，使電 冰箱內的溫度保持在設定溫度范圍內。一般，當蒸發(fā)器溫度升至35C時啟動壓 縮機制冷;當溫度低于-10-20時停止制冷,關斷壓縮機。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確、靈活、直觀。你今天的日積丿J累，終會變成別人的望塵莫及。66命運如同手中的掌紋,無論多曲折,終學握在自己手中。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,使電冰箱內的溫度保持在設定溫度范圍內。這些過程不需要任何的人工操作, 全部自動進行，使電冰箱的控制更準確、靈活、直觀。經過慎重地考慮、科學地論證和實驗，本論文采用了第二種方案；用單片 機作為控制

13、系統的核心部分，來控制著系統的運行。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的整體布局智能電冰箱系統山傳感器（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，是系統是否成功的關鍵；微控單元是系 統的軟件部分，控制整個系統的運行，是系統是否正常工作的保證。設計系統整 體布局框圖如圖2-1所示圖2-1設汁系統整體布局框圖2. 3功能原理分析基于51單片機控制的單片機控制系統的工作原

14、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)。當霜的厚度達到3mm時，霜厚傳感器就會感應到，將產生模擬量信號，并將 產生的模擬信號傳送到A/D轉換器；A/D轉換器接收到模擬信號后將其轉換為數 字量信號，并將數字信號輸送到單片機；單片機接受到信號后，將數字量信號進 行分析、判斷、處理，給出除霜命令。智能電冰箱控制系統工作后，霜的厚度逐 你今天的日積丿J累，終會變成別人的望塵莫及。78命運如同手中的掌紋,無論多曲折,終學握在自己手中。漸改變，當霜的厚度調整到規(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入下一個工作過程

15、。當冷藏室的溫度低于2C或高于10C時，冷藏室溫度傳感器就會感應到，將 產生模擬信號，并將產生的模擬信號傳送到A/D轉換器；A/D轉換器接收到模擬 信號后將其轉換為數字量信號，并將數字信號輸送到單片機：單片機接受到信號 后，將數字量信號進行分析、判斷、處理，給出調整冷藏室溫度命令。智能電冰 箱控制系統工作后，冷藏室內的溫度逐漸改變，當冷藏室內的溫度調整到規(guī)定范 圍時，調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 傳感器接著等待進入下一個工作過程。當冷凍室的溫度低于-26C或高于-16C時，冷凍室溫度傳感器就會感應到， 將產生模擬信號，并將產生的模擬信號傳送到A/D轉換器；A

16、/D轉換器接收到模 擬信號后將其轉換為數字量信號，并將數字信號輸送到單片機：單片機接受到信 號后，將數字量信號進行分析、判斷、處理，給出調整冷凍室溫度命令。智能電 冰箱控制系統工作后，冷凍室內的溫度逐漸改變，當冷凍室內的溫度調整到規(guī)定 范圉時，調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入下一個工作過程。 3.硬件電路設計電冰箱控制器的主要任務就是控制壓縮機、化霜加熱等來保持箱內食品的最 佳溫度，達到食品保鮮的目的，即保證所儲存的食品在經過冷凍或冷藏之后，保 持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。用LED將設定溫度或實際溫度顯示出來?；?1單片機的電冰箱控制系統

17、的硬件結構采用了模塊結構設計，主要包 括：A/D轉換電路、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、?？刂齐娐贰㈦娫措妷簷z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。系統硬件結構圖如圖3-1所示你今天的日積丿J累，終會變成別人的望塵莫及。88命運如同手中的掌紋,無論多曲折.終掌握在自己手中。你今天的日枳丿J累.終會變成別人的望塵莫及。99鍵盤電路直流電源 供電電路冷藏室溫 度傳感器放大器冷凍室溫 度傳感器晶體震蕩電路AT89C51A/D轉換電路霜厚傳感器欠電壓保護壓縮機功放1加熱絲圖3-1系統硬件結構圖3.1單片機的選擇單片機是整個測控

18、系統的核心部件，它直接影響到整個系統的軟硬件設計 并對系統的功能、性價比以及研制周期起決定性作用。本控制系統的單片機釆用 美國ATMEL公司生產的8位單片機AT89651,它是80651微控制器系統的派生。 AT89C51芯片采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的 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需要，不需要再外擴程序存儲器和數 據存儲器，可以大大簡化系統的硬件電路。此外，AT89C51單片機在市場上的貨 源充

19、足，技術比較成熟，同時也具有較好的開發(fā)環(huán)境。3.2 A/D轉換電路A/D轉換電路X：釆用逐次逼近式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。命運如同手中的掌紋,無論多曲折.終掌握在自己手中。3. 2.1 ADC0809 介紹ADC0809是一種比較典型的8位逐次逼近式A/D轉換器CMOS工藝，可實現8 路模擬信號的分時采集，片內有8路模擬選通開關，以及相應的通道地址鎖存用 譯碼電路，其轉換時間為100 us左右，釆用雙排28

20、引腳封裝，可以和微機直接 接口。1. 內部結構：ADC0809由一個8路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個A/D轉換器 和一個三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量 分時輸入，共用A/D轉換器進行轉換。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存A/D轉換完的數 字量，當0E端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉換完的數據。 ADC0809內部邏輯結構如圖3-2所示：ADC0809八路模擬量開關可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入, 共用1個A/D轉換器進行轉換。地址鎖存與譯碼電路完成對ADDA、ADDB、ADDC 三個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于8路模擬通道的選擇。8位A/D轉 換器是逐次逼近式，三態(tài)輸出鎖存器用于存放和輸出轉換得到的數字量。2. 主要特征：（1）8路8位A/D轉換器，即分辨率8位；（2）具有轉換起?？刂贫耍唬?）轉換時間為100 us：（4）單個+ 5V電源供電；（5）模擬輸入電壓范圍0+ 5V,不需零點和滿刻度校準；（6）工作溫度范圍為-40+ 85攝氏度；（7）低功耗，約15mWo3. 工作過程：首先輸入3位地址，并使ALE二1,將地址