電冰箱控制系統(tǒng)設(shè)計(共23頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上HEFEI UNIVERSITY 自動化綜合設(shè)計設(shè)計題目： 冰箱溫度控制設(shè)計 系 別： 11 電 子 系 專業(yè)班級： 自動化2班 指導(dǎo)老師： 丁 健 姓名學(xué)號： 董 祥（） 吳 兵（） 王萬里（） 丁超超（） _錢心遠（ ） 摘 要近年來隨著計算機在社會領(lǐng)域的滲透, 單片機的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實時檢測和自動控制的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機往往是作為一個核心部件來使用，僅單片機方面知識是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點的軟件結(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

2、凍室的溫度以及蒸發(fā)表面溫度。通過INTEL公司的高效微控制器MCS-C51單片機進行數(shù)字信號處理，從而達到智能控制的目的。本系統(tǒng)可實現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度設(shè)置、電冰箱自動除霜、開門報警等功能。 通過對直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)的改進和采用模糊控制技術(shù)，實現(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：單片機；溫度傳感器；電冰箱；溫度控制 一、設(shè)計內(nèi)容家用電冰箱一般是雙門冰箱，分為冷凍室和冷藏室兩個部分。冷凍室用于冷凍食品和制冰。長時間存放，食品中的水份也會凝結(jié)成冰。冷凍室的溫度為-6-18。為保證冷凍室良好的制冷效果。當(dāng)霜厚達3mm時，能自動檢

3、測霜厚并進行除霜。冷藏室用于在較低的溫度中存放食品。要求有一定的保鮮而不凍傷食物的功能。冷藏室的溫度一般為 010。對家用電冰箱的要求是：較高的溫度控制精度和最優(yōu)的節(jié)能效果。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖： 二、硬件設(shè)計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動與停止，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。本電冰箱控制系統(tǒng)要完成冷凍室及冷藏室的溫度檢測和動態(tài)顯示的功能，霜厚檢測及除霜的功能，溫度設(shè)置功能，?？刂葡到y(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由電源電路,AT89C52最小系統(tǒng)，溫度傳感器，功能按鍵， ADC0809轉(zhuǎn)換電路，時鐘電路，鍵盤電路，顯示電路，復(fù)位電路，測霜、除霜裝置。 系統(tǒng)總體設(shè)計硬件方

4、框圖3 各部分電路作用及介紹 1.AT89C52單片機簡介 AT89C52是一個低電壓，高性能8位，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（），器件采用的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51，片內(nèi)置通用8位和Flash，AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。MCS-51系列單片機是美國Inter公司在1980年推出的高性能8位單片微型計算機，較原來的MCS-48系列更為先進，功能更強。2. 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機本身就如同一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同

5、步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。在單片機內(nèi)部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過XTAL1和XTAL2引腳接入定時控制元件（晶體振蕩器和電容），即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。晶體呈感性，與C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路。振蕩器的振蕩頻率主要取決于晶體；電容的值則有微調(diào)作用，通常取30pF左右。電容的安裝裝置應(yīng)盡量靠近單片機芯片。MCS8051的時鐘電路如圖所示： 3 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機的初始化操作，其主要功能是使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化以外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使

6、系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，本單片機系統(tǒng)采用自動復(fù)位方式復(fù)位。 4 溫度檢測 我們選用DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器。 1.DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器的主要技術(shù)指標(biāo)： （1）獨特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）測溫范圍 55125，固有測溫分辨率0.5。(3)支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個，如果數(shù)量過多，會使供電電源電壓過低，從而造成信號傳輸?shù)牟环€(wěn)定，實現(xiàn)多點測溫。(4)工作電源: 35V/DC。(5)在使用中不需要任何外圍元件。(6)測量結(jié)果以912位數(shù)字量方式串行傳

7、送。 2.DS18B20外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管腳排列如圖和表所. DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20的管腳排列 DS18B20引腳定義：序號名稱引腳功能描述1GND地信號2DQ數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。開漏單總線接口引腳。當(dāng)被用著在寄生電源下，也可以向器件提供電源。3VDD可選擇的VDD引腳。當(dāng)工作于寄生電源時，此引腳必須接地。 3、DS18B20接口設(shè)計下圖為DS18B20接入電路的兩種方法：（a）寄生電源工作方式 （b）外接電源工作方式 5.鍵盤與顯示

8、電路鍵盤是人與MCS8051聯(lián)系的重要手段，用于向CPU輸入運行參數(shù)，控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。鍵盤電路形式分為直接編碼輸入鍵盤和矩陣鍵盤。前者接口電路簡單，一般應(yīng)用于需要少量按鍵的控制系統(tǒng)。后者因占用I/O引腳數(shù)少，常被按鍵較多的控制系統(tǒng)所采用。本課程設(shè)計采用直接編碼輸入鍵盤，系統(tǒng)采用了5個按鍵，分別設(shè)置為加一鍵、減一鍵、正常鍵、冷藏室溫度顯示鍵、冷凍室溫度顯示鍵。顯示器是常用的輸出器件。顯示器件種類很多，有LED發(fā)光二極管、LED數(shù)碼管、液晶顯示器LCD、陰極射線管CRT等。本電冰箱的電控系統(tǒng)使用的液晶顯示器LCD。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。6.制冷與除霜控制

9、電路 用機械方法來增加氣體壓力的設(shè)備稱為壓縮機。在電冰箱制冷系統(tǒng)中，用于壓縮制冷劑蒸氣，并使制冷劑在系統(tǒng)中循環(huán)的設(shè)備稱為制冷壓縮機。電冰箱制冷系統(tǒng)所選用的壓縮機屬于容積型壓縮機。容積型壓縮機是指氣缸內(nèi)制冷劑蒸氣直接受到壓縮，使其容積變小，壓力增高的壓縮機。所以，在整個電冰箱的制冷系統(tǒng)中，壓縮機的正常有序的運行是非常重要的，因此，需恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計制冷壓縮機的啟動與停止控制電路。本設(shè)計中的電冰箱的電控系統(tǒng)中，含有自動除霜的功能，所以，也需要設(shè)計自動控制除霜電熱絲的啟動與停止的控制驅(qū)動電路。7. 驅(qū)動控制電路的設(shè)計（1）制冷壓縮機和除霜電熱絲的啟動和停止控制驅(qū)動電路如圖所示： 制冷壓縮機和除霜電熱絲的啟

10、動和停止控制驅(qū)動電路 四. 軟件設(shè)計本電冰箱的軟件設(shè)計是在硬件電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，此電冰箱電控系統(tǒng)控制設(shè)計過程中主要完成以下幾個功能：冷凍室及冷藏室溫度采樣并進行模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換，自動除霜功能，鍵盤掃描和Lcd顯示。 本系統(tǒng)軟件主要由主程序、功能子程序、中斷服務(wù)程序組成。采用主程序調(diào)用功能子程序，子程序盡可能少的調(diào)用其它子程序，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。主程序 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，為系統(tǒng)軟件的主干部分。本電冰箱的電控系統(tǒng)的核心部分是冷凍室和冷藏室的溫度檢測及控制電路。主程序中對是否為冷凍室和冷藏室的溫度鍵進行了逐步的判斷，

11、通過判斷調(diào)用不同的子程序來實現(xiàn)對冷凍室和冷藏室的溫度的控制。 主程序框圖如圖所示： 主程序流程圖2 打開、關(guān)閉壓縮機子程序 程序流程圖如下圖如示：壓縮機子程序調(diào)用框圖總程序附表#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int/*定義按鍵-*/sbit K1 = P14; /K1-設(shè)置sbit K2 = P15; /K2-確認、返回sbit K3 = P16; /K3-加sbit K4 = P17; /K4-減sbit K5 = P32; /電機開關(guān)sbit beep=P36;sbit jdq=P25;s

12、bit LED=P31;sbit fan=P26;bit f_low=0;uchar flag,shan;int beep_tmp=40,shu,beep_jdq=-20,shu_j;/*/void delay1ms(uint ms)/延時1毫秒 for(i=0;ims;i+) for(j=0;j110;j+);void delaynms(uint ms)/延時1毫秒 uint i; for(i=0;i=0)WriteData( );if(beep_tmp%1000/100)=0)WriteData( );elseWriteData(beep_tmp%1000/100+0x30);delayn

13、ms(5);WriteData(beep_tmp%100/10+0x30);delaynms(5);WriteData(.);delaynms(5);WriteData(beep_tmp%10+0x30);delaynms(5);elseshu=beep_tmp+1;WriteData(-);if(shu%1000/100)=0)WriteData( ); elseWriteData(shu%1000/100+0x30);delaynms(5);WriteData(shu%100/10+0x30);delaynms(5);WriteData(.);delaynms(5);WriteData(s

14、hu%10+0x30);delaynms(5);tmp(0xc0+7);WriteAddress(0xc0+8);/設(shè)定屏幕上的顯示位置delaynms(5);WriteData(J);delaynms(5);WriteData(:);delaynms(5);if(beep_jdq=0)WriteData( );if(beep_jdq%1000/100)=0)WriteData( );elseWriteData(beep_jdq%1000/100+0x30);delaynms(5);WriteData(beep_jdq%100/10+0x30);delaynms(5);WriteData(.)

15、;delaynms(5);WriteData(beep_jdq%10+0x30);delaynms(5);elseshu_j=beep_jdq+1;WriteData(-);if(shu_j%1000/100)=0)WriteData( ); elseWriteData(shu_j%1000/100+0x30);delay1ms(10);WriteData(shu_j%100/10+0x30);delay1ms(10);WriteData(.);delay1ms(10);WriteData(shu_j%10+0x30);delay1ms(10);tmp(0xc0+15);/*主程序*/void

16、 main() LcdInt();/液晶初始化for(;)read_temp();ds1820disp();beep_scan();if(flag=0)if(tvaluebeep_tmp) jdq=0;f_low=1; elseif(tvalueshu_j)&(f_low=1)jdq=0; else jdq=1;f_low=0;/*設(shè)置時間-*/if (K1 = 0) beep=1;delaynms(20); /按鍵消抖if(K1 = 0) /當(dāng)是調(diào)時狀態(tài) 本鍵用于調(diào)整下一項shan+;if(shan=5)shan=1;switch(shan) case 1: WriteAddress(0xc

17、0+4); Write_com(0x0f); break; case 2: WriteAddress(0xc0+6); Write_com(0x0f);break; case 3: WriteAddress(0xc0+12); Write_com(0x0f); break; case 4: WriteAddress(0xc0+14); Write_com(0x0f);break; while(K1 = 0); /等待鍵松開 /*-*/while(shan!=0)if (K1 = 0) delaynms(20); /按鍵消抖if(K1 = 0) /當(dāng)是調(diào)時狀態(tài) 本鍵用于調(diào)整下一項shan+;if

18、(shan=5)shan=1;switch(shan) case 1: WriteAddress(0xc0+4); Write_com(0x0f); break; case 2: WriteAddress(0xc0+6); Write_com(0x0f);break; case 3: WriteAddress(0xc0+12); Write_com(0x0f); break; case 4: WriteAddress(0xc0+14); Write_com(0x0f);break; while(K1 = 0); /等待鍵松開 if (K2 = 0) / 當(dāng)在調(diào)時狀態(tài)時就退出調(diào)時delaynms

19、(20);if(K2 = 0)shan=0; Write_com(0x0c);while(K2 = 0); if (K3 = 0) / 當(dāng)在調(diào)時狀態(tài)時就退出調(diào)時delaynms(20);if(K3 = 0)switch(shan) case 1: beep_tmp+=10;beep_scan();WriteAddress(0xc0+4);Write_com(0x0f); break; case 2: beep_tmp+=1;beep_scan();WriteAddress(0xc0+6);Write_com(0x0f);break; case 3: beep_jdq+=10;if(beep_t

20、mpbeep_jdq)beep_jdq=beep_tmp;beep_scan(); WriteAddress(0xc0+12); Write_com(0x0f); break; case 4: beep_jdq+=1;if(beep_tmpbeep_jdq)beep_jdq=beep_tmp;beep_scan();WriteAddress(0xc0+14); Write_com(0x0f);break;while(K3 = 0); if (K4 = 0) / 當(dāng)在調(diào)時狀態(tài)時就退出調(diào)時delaynms(20);if(K4 = 0)switch(shan) case 1: beep_tmp-=10;if(beep_tmpbeep_jdq)beep_tmp=beep_jdq;beep_scan