單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計說明

1、. . . . 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件是指單片機(jī)本身與其外圍設(shè)備，是單片機(jī)控制系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)的合理與否，直接影響整個系統(tǒng)的性能，必須慎重選擇。電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機(jī)、化霜加熱等來保持箱食品的最佳溫度，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?；?1單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（如圖1-1所示）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(jī)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

2、蕩電路等模塊。冷藏室溫度傳感器冷凍室溫度傳感器霜厚傳感器放大器放大器放大器欠電壓保護(hù)壓縮機(jī)加熱絲鍵盤電路顯示器A/D轉(zhuǎn)換器功放AT89C51單片機(jī)直流電源供電電路晶體振蕩電路報警電路圖1-1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖1.單片機(jī)的選擇單片機(jī)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、性價比以與研制周期起決定性作用。本控制系統(tǒng)的單片機(jī)采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的8位單片機(jī)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

3、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(jī)之一。該芯片完全滿足系統(tǒng)需要，不需要再外擴(kuò)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(jī)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。1.1 AT89C51的特點AT89C51具有以下特點：（1）與MCS-51 兼容。該芯片具有MCS-51系列單片機(jī)的所有特性，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。（2）CMOS制造工藝，功耗低，成本低廉。全靜態(tài)工作時0Hz-24Hz，正常運行電壓5V，速度可達(dá)33MHZ。片有4K字節(jié)可編程閃爍存儲器，128字節(jié)的RAM

4、存儲器和4字節(jié)的EPROM存儲器，不擴(kuò)展存儲器可滿足系統(tǒng)需要，采用低功耗的閑置和掉電模式可降低成本且提高系統(tǒng)抗干擾能力。（3）可靠性高。芯片本身按工業(yè)測控環(huán)境要求設(shè)計，抗噪聲干擾強(qiáng)；運行溫度圍寬(-40-60)；允許電源波動圍大(5V20%)，芯片有振蕩器和時鐘電路。（4）擴(kuò)展性能好。具有4個8位I/O口，通過芯片外引腳構(gòu)成三總線結(jié)構(gòu)（地址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB、控制總線CB）。RAM可擴(kuò)展到64K字節(jié)，另外具有片F(xiàn)LASH程序存儲器，同時含有2個外部中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，5個中斷源。AT89C51可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。（5）穩(wěn)定性好。壽

5、命可達(dá)1000寫/擦循環(huán)，數(shù)據(jù)保留時間可達(dá)10年。1.2 管腳說明AT89C51芯片引腳排列如圖1-2所示。引腳按功能可分為：電源和時鐘引線、I/O口線、控制口線三部分。 1.電源和時鐘引線：VCC：供電電壓。VSS：接地。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入與部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.I/O口線：P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FLASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FLASH進(jìn)行校驗時，P0輸出原碼，此時

6、P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個部提供上拉電阻的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，被部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址

7、“1”時，它利用部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口（第二功能如表2-1）管腳是8個帶部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被部上拉為高電平，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。（3）控制口線：RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，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

8、用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， 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，置位無效。：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的信號將不出現(xiàn)。/VPP：當(dāng)保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是

9、否有部程序存儲器。注意加密方式1時，將部鎖定為RESET；當(dāng)，端保持高電平時，此間部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。表1-1 P3口第二功能I/O引腳第二功能注釋P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7串行數(shù)據(jù)輸入口串行數(shù)據(jù)輸出口外部中斷0請求外部中斷1請求定時器/計數(shù)器0外部輸入定時器/計數(shù)器1外部輸入外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通圖1-2 AT89C51芯片引腳列圖1.3 振蕩器特性和時鐘電路1.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振蕩器。石晶振蕩和瓷振蕩均可

10、采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。2.復(fù)位電路與時鐘電路：單片機(jī)應(yīng)該是一個最小應(yīng)用系統(tǒng)，但在這個最小系統(tǒng)中，仍有一些功能器件如晶體振蕩器、復(fù)位電路等無法集成到芯片部，因而需要在片外接相應(yīng)的電路。89C51通常采用電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式，本系統(tǒng)選用上電復(fù)位電路，復(fù)位電路如圖1-3 （a）所示，在RC電路的充電過程中，RESET端出現(xiàn)正脈沖，RESET端保持10以上的高電平，單片機(jī)可有效復(fù)位。系統(tǒng)單片機(jī)的時鐘電路如圖1-3（b）所示：在XTAL1、XTAL2引腳

11、上外接石英晶體和微調(diào)電容組成并聯(lián)諧振回路，外接兩個30Pf的諧振電容，選用6MHz的晶振。圖1-3（a） 復(fù)位電路 圖1-3（b）時鐘電路1.4 芯片擦除整個EPROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。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，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下

12、一個硬件復(fù)位為止。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。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，片有8路模擬選通開關(guān)，以與相應(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(jī)直接接口。1.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

13、、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部邏輯結(jié)構(gòu)如圖1-4所示：圖1-4 ADC0809部邏輯結(jié)構(gòu)圖中，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

14、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?？刂贫?；（3）轉(zhuǎn)換時間為100s；（4）單個5V電源供電；（5）模擬輸入電壓圍05V，不需零點和滿刻度校準(zhǔn)；（6）工作溫度圍為-4085攝氏度；（7）低功耗，約15mW。3.主要技術(shù)指標(biāo)：（1）分辨率：分辨率是衡量A/D轉(zhuǎn)換芯片能分辯出的輸入模擬量最小變化程度的技術(shù)指標(biāo)。分辨率取決于A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，ADC0809的分辨率為8位，即它輸出數(shù)據(jù)可用28個二進(jìn)制進(jìn)行量化。用百分率表示為： 1/2N100%=1/28100%=1/256100%=0.391%（2）量化誤差：圖1-5 A/D轉(zhuǎn)換量化誤差量化誤差（如圖2-5所示）是由于

15、A/D轉(zhuǎn)換器有限字長的數(shù)字量對輸入模擬量進(jìn)行離散取樣而引起的誤差，其大小在理論上為一個單位的分辨率。該量表示A/D轉(zhuǎn)換器所能辨認(rèn)的最小數(shù)字量，量化誤差和分辨率是統(tǒng)一的，提高分辨率可以減少量化誤差。（3）轉(zhuǎn)換率與轉(zhuǎn)換時間：轉(zhuǎn)換率是指A/D轉(zhuǎn)換器在每秒鐘所能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)。這個指標(biāo)也可以表述為轉(zhuǎn)換時間，即A/D轉(zhuǎn)換器從啟動到得到轉(zhuǎn)換結(jié)果所需要的時間，兩者互為倒數(shù)。ADC0809的轉(zhuǎn)換時間為100。（4）轉(zhuǎn)換精度：轉(zhuǎn)換精度反映實際A/D轉(zhuǎn)換器與理想A/D轉(zhuǎn)換器在量上的差值。一般用絕對誤差與相對誤差表示。由于理想A/D轉(zhuǎn)換器也存在著量化誤差，因此，實際A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度所對應(yīng)的誤差指標(biāo)不包括量化誤差

16、。通常給出的轉(zhuǎn)換精度分項誤差指標(biāo)有（如圖1-6 所示）：偏移誤差、滿刻度誤差、非線性誤差、微分非線性誤差等。偏移誤差：是指輸出為零，輸入不為零時的值。偏移誤差通常由放大器的偏移電壓或偏移電流引起的，ADC0809不需要進(jìn)行零點校正。滿刻度誤差：是指當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器滿刻度時，輸出代碼對應(yīng)的實際輸入電壓與理想電壓值之差。滿刻度誤差一般由參考電壓、放大器放大倍數(shù)、電阻網(wǎng)絡(luò)誤差等引起。ADC0809不需要滿刻度校準(zhǔn)。非線性誤差：是指實際轉(zhuǎn)換函數(shù)與理想直線的最大偏移。圖1-6 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度分項誤差指標(biāo)（5）滿刻度圍度圍是指A/D轉(zhuǎn)換器所允許輸入的電壓圍。實際A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入值總比滿刻度值小

17、1/2n（n為轉(zhuǎn)換器位數(shù)）。4. 信號引腳：ADC0809芯片為28引腳雙列直插式封裝的芯片，其引腳排列如圖1-7所示。圖1-7 ADC0809引腳圖各引腳功能如下：（1）IN7IN0模擬量輸入通道。ADC0809對輸入模擬量的要求主要有：信號單極性，電壓圍05V，若信號過小，還需進(jìn)行放大。另外，模擬量輸入在A/D轉(zhuǎn)換的過程中，其值應(yīng)保持不變，因此，對變化速度快的模擬輸入量，在輸入前應(yīng)增加采樣保持電路。（2）A、B、C地址線。A為低位地址，C為高位地址，用于對8路模擬通道進(jìn)行選擇，引腳圖中相應(yīng)為ADDA、ADDB和ADDC。其地址狀態(tài)與通道的對應(yīng)關(guān)系見表2-2。（3）ALE地址鎖存允許信號。由

18、低至高電平的正跳變將通道地址鎖存至地址鎖存器中。（4）START啟動轉(zhuǎn)換信號。START上跳沿時，所有部寄存器清0；START下跳沿時，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。（5）D7D0數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。（6）OE輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)上輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高電阻態(tài)；OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。（7）CLOCK時鐘信號。ADC0809部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，要求頻率圍10kHz1.2MHz。通常使用頻率為500 kHz的時鐘信號。（8）EOC轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號。EO

19、C0，正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1，轉(zhuǎn)換結(jié)束。該狀態(tài)信號既可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可以作為中斷請求信號使用。（9）VCC+5V電源。（10）REF(+)、REF(-)參考電壓。參考電壓用來與輸入的模擬信號進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。其典型值為REF(+)=+5V，REF(-)=0V。表2-2 ADC0809通道選擇C B A 選擇的通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN75.應(yīng)用說明：（1）ADC0809 部帶有輸出鎖存器，可以與AT89C51 單片機(jī)直接相連。（2）初始化時，使ST 和O

20、E 信號全為低電平。（3）送要轉(zhuǎn)換的哪一通道的地址到A，B，C 端口上。（4）在ST 端給出一個至少有100ns 寬的正脈沖信號。（5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù)EOC 信號來判斷。（6）當(dāng)EOC 變?yōu)楦唠娖綍r，這時給OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。6.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)楦唠娖剑甘続D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

21、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。2.2 ADC0809與AT89C51單片機(jī)接口電路1.ADC0809與AT89C51單片機(jī)的連接如圖1-8所示。圖1-8ADC0809與單片機(jī)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。2轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)是數(shù)字量，這些數(shù)據(jù)應(yīng)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵是如何確認(rèn)A/D轉(zhuǎn)換完成

22、，因為只有確認(rèn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式：（1）定時傳送方式對于一種A/D轉(zhuǎn)換器來說，轉(zhuǎn)換時間作為一項技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如，對于ADC0809，若其時鐘信號為500KHz時，轉(zhuǎn)換時間約為128s，相當(dāng)于晶振6MHz的單片機(jī)工作64個機(jī)器周期。根據(jù)此設(shè)計一個延時子程序，A/D轉(zhuǎn)換啟動后，就調(diào)用這個延時子程序，延遲時間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了。接著，就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（2）查詢方式A/D轉(zhuǎn)換芯片有轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號，例如ADC0809的EOC端。因此可以通過查詢方式用軟件測試EOC的狀態(tài)，即可確定轉(zhuǎn)換是否完成，若完成，就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。（3）中斷方式把轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)

23、信號(EOC)作為中斷請求信號，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管采用上述哪種方式，一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接收。3 鍵盤電路與顯示電路3.1 功能鍵與顯示電路功能鍵與LED顯示電路（如圖1-9所示）采用6個功能鍵控制冷凍室、冷藏室與速凍溫度設(shè)定，4位LED數(shù)碼管負(fù)責(zé)顯示冷凍室、冷藏室溫度與壓縮機(jī)啟、停和報警等狀態(tài)。圖1-9 功能鍵與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74LS

24、164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(kuò)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。3.2 74LS164介紹74LS164為一并行輸出串行移位寄存器。1主要特征：（1）串行輸入帶鎖存

25、 （2）時鐘輸入,串行輸入帶緩沖 （3）異步清除 （4）最高時鐘頻率可高達(dá)36Mhz （5）功耗：10mW/bit （6）74系列工作溫度： 0C to 70C （7）Vcc最高電壓：7V (8)輸入最高電壓：7V （9）最大輸出驅(qū)動能力： （10）高電平：0.4mA ；低電平：8mA2工作原理：74LS164工作原理為：在P3.0的一個脈沖作用下，P3.1的一個值就寫入了74LS164中?，F(xiàn)向四個seg7中發(fā)送上圖數(shù)字0、1、2、3，其七段共陰碼分別為0x3f,0x06,0x5b,0x4f,二進(jìn)制代碼分別為0011 1111、0000 0110、0101 1011、0100 1111,編寫程

26、序?qū)懭爰纯伞?4LS164芯片真值表如表2-3所示：表1-3 74LS164芯片真值表CLEAR CLOCK A B QA QB QHL X X X L L L H L X X QA0 QB0 QH0H H H H QAn QGnH L X L QAn QGn H X L L QAn QGn3.引腳介紹：74LS164芯片引腳圖如下圖1-10所示：圖1-10 74LS164芯片引腳圖74LS164有14條引腳.74LS164為TTL單向8位移位寄存器,可實現(xiàn)串行輸入,并行輸出其中A、B（第1、2腳）為串行數(shù)據(jù)輸入端，2個引腳按邏輯與運算規(guī)律輸入信號，共一個輸入信號時可并接CLK為時鐘輸入端，可

27、連接到串行口的TXD端。每一個時鐘信號臺的上升沿加到CLK端時，移位寄存器移一位，D0位首先送出，最后是D7位，8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164中。MR（第9腳）為復(fù)位端，當(dāng)MR=0時，移位寄存器各位復(fù)0，只有當(dāng)R=1時，時鐘脈沖才起作用。Q0Q7(第3-6和10-13引腳)并行輸出端分別接LED顯示器的dpa各段對應(yīng)的引腳上。clear(9腳)高電平有效,低電平時使所有輸出(QaQh)為低電平。Clock(8腳)上升延輸出移位，其余狀態(tài)保持。A(1腳)B(2腳)輸入：邏輯與關(guān)系，即全高為高，見低為低。4 溫度采集電路和除霜電路4.1 溫度采集電路 溫度傳感器選用了MF53-1型熱敏電阻,具

28、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。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(jī)分析、判斷，給出除霜命令。除霜電路如圖1-11所示：圖1-11 除霜電路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

29、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。其一般框圖形式如圖1-12所示。轉(zhuǎn)換元件電路信號調(diào)節(jié)電路被測量敏感元件電量（非電量）輔助電源圖1-12 傳感器組成框傳感器的主要技術(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、冷藏室與環(huán)境溫度，并根據(jù)設(shè)置值與

30、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與時化霜，提高制冷效果，有利于食品的保存，并能節(jié)省耗電。5 制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐?.1 電路圖其電路如圖1-13所示：圖2-13制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐穲D2.5.2 工作原理AT89C51單片機(jī)控制信號