電冰箱溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電冰箱溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)電冰箱溫度測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要21世紀(jì)以來，家用電冰箱普及程度越來越高。人們對電冰箱溫度測控的要求越來越高。本次設(shè)計(jì)主要使用AT89C51單片機(jī)作為核心，通過功能按鍵分別控制溫度設(shè)定、冷藏室及冷凍室溫度設(shè)定等。溫度檢測電路AD590對冷藏室和冷凍室溫度進(jìn)行采集，采集到的溫度通過A/D轉(zhuǎn)化后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)輸出信號給顯示部分進(jìn)行實(shí)時溫度的顯示，并通過和設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號，從而實(shí)現(xiàn)對兩室的雙溫雙控，驅(qū)動電路控制壓縮機(jī)完成制冷調(diào)節(jié)，并具有溫度報(bào)警、去除異味等功能。這樣設(shè)計(jì)可以使電冰箱溫度控制系統(tǒng)更加智能、高效、安全，可以按照已經(jīng)設(shè)定好的數(shù)值進(jìn)行溫度控制，更有效的保存食物。事實(shí)證明，使用AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心,可以完成了一套工作穩(wěn)定，性能可靠的電冰箱溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電冰箱溫度的自動控制，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，且節(jié)能效果良好。關(guān)鍵字：溫度控制系統(tǒng)；AD590;AT89C51Therefrigeratortemperaturemeasurementandcontrol

systemdesignAbstractThe21stcentury，thehouseholdrefrigeratorpopularityishigherandhigher。Peoplemoreandmorehightotherequirementofrefrigeratortemperaturemeasurementandcontrol.ThisdesignmainlyUSESAT89C51asthecore,throughthefunctionkeyscontrolthetemperaturesetting,fridgeandfreezertemperaturesetting,etc.Temperaturedetectioncircuitonthefridgeandfreezertemperatureacquisition,temperaturewerecollectedbyA/DconversionwillbelosttoMCUmicrocontrolleroutputsignaltodisplayreal—timetemperatureofthepart,andcomparingwithsetexpectationsoftemperature,accordingtothecomparisonresultsoutputcorrespondingcontrolsignal，soastorealizedoubleWenShuangcontrolofbothChambers,drivercircuittocontrolthecompressorcompleterefrigerationandadjustment,andthetemperaturealarm,odorremoval.Thisdesignrefrigeratortemperaturecontrolsystemcanbemoreintelligent，efficient，safe,andcanbecarriedoutinaccordancewiththealreadysetnumericaltemperaturecontrol,moreeffectivetosavethings。ProvedtouseAT89C51asthecontrolcoreofthesystem,andcancompleteasetofstableandreliableperformanceoftherefrigeratortemperaturecontrolsystem,realizedtherefrigeratortemperatureautomaticcontrol,canmaketherefrigeratoraccordingtotheusingconditionschangerapidlyreasonablyadjusttherefrigeration,andenergysavingeffectisgood。Keyword:temperaturecontrolsystem；AD590；AT89C51目錄—、緒論01.1研究目的及意義01。2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀01。3研究內(nèi)容1二、電冰箱溫度測控系統(tǒng)的方案論證22.1總體方案的主要技術(shù)參數(shù)22.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)22。2.1系統(tǒng)組成介紹22.2.2系統(tǒng)工作原理22.2。3單片機(jī)的選擇論證32.2.4傳感器的選擇論證3三、硬件電路的設(shè)計(jì)53。1電源供電電路53。1.1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)53.1.2元器件的選擇53。2單片機(jī)與看門狗復(fù)位電路63.2。1單片機(jī)63。2。2看門狗復(fù)位電路83.2。3按鍵電路93.3冷藏室溫度檢測電路93.3.1DS18B20的引腳及功能103。3。2DS1820模塊的電路圖103.4冷凍室溫度檢測113.4.1冷凍室溫度檢測與放大電路113.4。2A/D轉(zhuǎn)換與接口電路123。5溫度采集電路和除霜電路133。6鍵盤電路和顯示電路143.7壓縮機(jī)和除霜電阻絲啟止電路153。8報(bào)警電路163.9電冰箱的異味消除電路16四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)184.1主程序的設(shè)計(jì)184。2T0中斷服務(wù)程序194。3T1中斷服務(wù)程序204。3.1初始化子程序：INTI1214。3.2打開壓縮機(jī)子程序：OPEN214.3.3關(guān)閉壓縮機(jī):CLOSE22結(jié)論23致謝錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn)24—、緒論1。1研究目的及意義當(dāng)前人們的生活品味正在隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的提高而上升，食物的需求也更加多樣化，對食物的保存保質(zhì)要求也更高，因此，電冰箱已成為現(xiàn)代家庭中的標(biāo)配電器。然而現(xiàn)在我國市面上的冰箱一般都采用傳統(tǒng)機(jī)械式控溫，精度差，功能單一，難以滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。集成電路技術(shù)中，對于單片機(jī)進(jìn)行了大量的應(yīng)用，將具有運(yùn)算能力（包括算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、中斷處理）的微處理器（CPU），隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），只讀程序存儲器（ROM），輸入輸出電路（I/O口），以及定時計(jì)數(shù)器，串行通信口（SCI），顯示驅(qū)動電路（LCD或LED驅(qū)動電路）,脈寬調(diào)制電路（PWM），模擬多路轉(zhuǎn)換及A/D轉(zhuǎn)換器等模塊集成到芯片中，最終形成體積小、功能完善、運(yùn)行穩(wěn)定、實(shí)用性強(qiáng)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。操作者可以通過編寫代碼調(diào)用各個接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、處理、控制等功能。由于其具有及程度高、可擴(kuò)展性、低能耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、科研實(shí)驗(yàn)等日常生活的各個領(lǐng)域。單片機(jī)技術(shù)近年來迅猛發(fā)展，如今的單片機(jī)體積小巧、性能可靠、控制穩(wěn)定、價格低廉，已經(jīng)成為大多監(jiān)測控制系統(tǒng)核心的首要選擇也在家用電器的智能監(jiān)測控制方面得到大量的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)在電冰箱原來的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)對電冰箱的精確溫控，使電冰箱更加智能化、節(jié)能化，讓用戶體驗(yàn)前所未有的個性化，快捷與原汁原味不再是夢想。本系統(tǒng)使得電冰箱在溫度控制上更智能，使用上更方便。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1918年,美國的卡爾維納特公司生產(chǎn)出了世界上第一臺電冰箱。1927年，美國的通用電氣公司研制出了首臺全封閉自動制冷電冰箱。1965年，我國開始出現(xiàn)電冰箱行業(yè).直到1985年，隨著改革開放的進(jìn)行，我國的家用電冰箱行業(yè)迅速發(fā)展，出現(xiàn)了十多家生產(chǎn)商，發(fā)展到目前，已經(jīng)出現(xiàn)20多家生產(chǎn)商。冰箱開始時只有單冷藏或單冷凍，后來發(fā)展到冷藏冷凍雙門式，現(xiàn)在已發(fā)展到多門冰箱，與此同時其溫度控制系統(tǒng)也在不斷發(fā)展和完善。家用電冰箱現(xiàn)在朝著大型化、多功能化、全自動化、高智能化發(fā)展，這就使得傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)與簡單的電路相結(jié)合無法滿足發(fā)展需求，為此要尋求更加先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用到家用電冰箱上，則對其控制系統(tǒng)也提出了更高的要求，控制系統(tǒng)的升級直接影響著電冰箱功能的升級。為此，以單片機(jī)為控制核心的硬件系統(tǒng)的出現(xiàn)為電冰箱控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了新思路.幾年前，伊萊克斯集團(tuán)在冰箱門上集成了一臺嵌入型觸摸式多媒體電腦，為此得名“屏幕冰箱”，它目前是世界上智能化程度最高的冰箱。該冰箱可通過屏幕監(jiān)視來訪者，同時也可以幫助管理儲存食物，并且能掃描食物上面的條碼，讀取食物信息，達(dá)到真正的智能化。1。3研究內(nèi)容本次設(shè)計(jì)主要對電冰箱溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，以AT89C51單片機(jī)為系統(tǒng)控制核心，實(shí)現(xiàn)對冷藏室和冷凍室的溫度監(jiān)測和控制，并具有溫度報(bào)警、去除異味等功能。通過按鍵模塊輸入值，對冷凍室、冷藏室的控制溫度進(jìn)行設(shè)定。利用AT89C51單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器ADC0809芯片，把溫度傳感器AD590采集的溫度進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，再作進(jìn)一步數(shù)字處理；通過按鍵模塊和LED數(shù)碼管顯示模塊準(zhǔn)確地控制對溫度的設(shè)定值.二、電冰箱溫度測控系統(tǒng)的方案論證2.1總體方案的主要技術(shù)參數(shù)溫度控制系統(tǒng)主要功能及要求：冷藏室溫度范圍為0?+10°C（±0.5°C）；冷凍室溫度范圍為-26?一16°C（±0。5C）；通過按鍵模塊輸入值，對冷凍室、冷藏室的控制溫度進(jìn)行設(shè)定；通過顯示模塊對冰箱上下兩室溫度、報(bào)警狀態(tài)進(jìn)行顯示；具有冰箱門開啟狀態(tài)檢測警報(bào)功能。2.2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.2。1系統(tǒng)組成介紹電冰箱溫度控制系統(tǒng)由單片機(jī),冷藏箱，冷凍箱，按鍵，顯示電路，報(bào)警系統(tǒng),驅(qū)動裝置組成，該系統(tǒng)還有電冰箱門狀態(tài)檢測和電冰箱除異味的功能。如圖2。1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖2。2.2系統(tǒng)工作原理本設(shè)計(jì)中，對于電冰箱的控制，主要是要實(shí)現(xiàn)冷凍室和冷藏室的溫度檢測、動態(tài)顯示、霜后檢測、除霜、開門報(bào)警、溫度設(shè)計(jì)和監(jiān)控、電源低溫保護(hù)等功能。本文設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)作為核心，AD0809為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，AD590溫度傳感器為溫度檢測元件，并且結(jié)合了按鍵開關(guān)、液晶顯示器等多種元器件，為了實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描和液晶顯示以及I/O擴(kuò)展功能,還應(yīng)用了軟硬件，實(shí)現(xiàn)操作和使用簡單的目的。本設(shè)計(jì)的控制原理，是借助蒸發(fā)器的溫度來對壓縮機(jī)的啟動和停止進(jìn)行控制，確保冰箱內(nèi)部能夠維持在一個設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。冷凍室一般的工作溫度是一26C?-16C（±0。5C），冷藏室一般工作溫度是0C?+10C（±0。5C），以達(dá)到保險(xiǎn)目的，當(dāng)測得冷凍室溫度高于—16C時或者冷藏室溫度高到10C時啟動壓縮機(jī)制冷，當(dāng)冷凍室溫度低于-26C時或冷藏室溫度低于0C時，關(guān)掉壓縮機(jī).2.2.3單片機(jī)的選擇論證本次系統(tǒng)開發(fā)選中的單片機(jī)是Intel公司生產(chǎn)的AT89C51,具有8位微處理器，是同類型單片機(jī)的代表。單片機(jī)的核心作用在于兩方面分別是運(yùn)算和控制，即將獲取的輸入信號進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果通過I/O接口返回實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。由于該芯片通過P0、P2口作為控制總線，因此能夠更好的實(shí)現(xiàn)鍵盤數(shù)據(jù)的寫入以及液晶顯示燈操作，簡化硬件電路，易于進(jìn)行分析和調(diào)試，使得所研發(fā)的系統(tǒng)適用性更強(qiáng)，分析處理能力更高。AT89C51單片機(jī)芯片內(nèi)集成4KBFlash程序存儲器和256B數(shù)據(jù)存儲器，且價格低廉，性能穩(wěn)定，性價比較高，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，也無需再擴(kuò)展外圍存儲芯片。AT89C51單片機(jī)作為涵蓋51系列單片機(jī)幾乎所有功能，其自身的2K內(nèi)存儲器可以保證編譯程序擦寫數(shù)千次。具體如下：AT89C51單片機(jī)是采用CHMOS工藝的8位單片機(jī)，性能更強(qiáng)，功耗更低；AT89C51單片機(jī)的硬件資源和功能完整,硬件編程指令通用；AT89C51單片機(jī)既可以支持常規(guī)的編程器編程，也支持外部編程狀態(tài)對其編程，且編程速度快，十分方便。本次系統(tǒng)開發(fā)的過程中，選擇P0管腳作為程序存儲器的擴(kuò)展口,擴(kuò)展并行I/O,同時還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能；P2管腳是高8位地址總線，P1口為輸入/輸出口.引腳9為復(fù)位腳，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時，時鐘電路隨即運(yùn)行，此時會在管腳9出現(xiàn)高電平，執(zhí)行復(fù)位操作。系統(tǒng)復(fù)位完成后，程序計(jì)數(shù)器PC指向0000H，P0-P3輸出口全部為高電平，堆棧指針寫入07H，其它專用寄存器被清“0”,然后系統(tǒng)開始運(yùn)行程序。2.2.4傳感器的選擇論證首先考慮的是MF53-1型熱敏電阻溫度傳感器，該傳感器具有靈敏度很高的特點(diǎn)，但是其所能測量的范圍僅為0-45°C。該設(shè)備的溫度和電阻值之間的關(guān)系如下：R(t)=286/(26。8+t)—2.68kQ它主要適用于遠(yuǎn)距離多測溫點(diǎn)的溫度測量，從其測量的溫度范圍來看，一般用于測量略高于常溫的溫度,無法測量低于冰點(diǎn)的溫度.AD590溫度傳感器是電流輸出型傳感器，它主要根據(jù)PN結(jié)構(gòu)正向電流與溫度的關(guān)系研制而成。AD590溫度傳感器的主要特性：流過器件的電流(mA)與環(huán)境的熱力學(xué)溫度(開爾文艮即mA/K式中：一流過器件(AD590)的電流，單位為mA;T—熱力學(xué)溫度,單位為K)相等，即溫度變化1K,電流變化1mA.該器件可以測量的區(qū)間為零下五十五攝氏度到零上一百五十?dāng)z氏度。(3)AD590溫度傳感器供電電壓范圍為4V?30V,并且可以承受最高44V正向電壓和20V反向電壓，保證了器件不會因操作上接反電源而報(bào)廢.輸出電阻為710MW.精度高。AD590溫度傳感器分為五檔，其精度依次提高，其中M型精度最高,-55?+150°C溫度范圍內(nèi)非線性誤差為±0。3°C。正是基于這種特性，該期間通常被使用在一些精確測量相關(guān)數(shù)據(jù)的場合。因?yàn)樾枰紤]到冰箱自身溫度的限制，所以本系統(tǒng)耳朵溫度采集元器件是選擇的AD590溫度傳感器，冷藏和冷凍的零下、零上溫度都能夠通過該傳感器采集的到。系統(tǒng)硬件電路以單片機(jī)為控制核心，控制的外圍電路包括用于數(shù)模轉(zhuǎn)換的ADC0809芯片、電源供電電路、用于外部輸入的按鍵模塊、用于顯示的LED數(shù)碼管模塊以及報(bào)警電路等.圖2.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖三、硬件電路的設(shè)計(jì)3。1電源供電電路3.1。1系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)只有穩(wěn)定的供電，才能夠保證電子器件的穩(wěn)定工作.這里的溫度傳感器和單片機(jī)都不例外。起伏的電壓不僅會影響單片機(jī)的正常工作，還可能對控制部分產(chǎn)生信號干擾而出現(xiàn)執(zhí)行錯誤操作，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)崩潰.為此，可靠的電源供電電路保證了系統(tǒng)穩(wěn)定工作。本系統(tǒng)直接接入220V，50Hz交流電，所使用的9V及24V低電壓交流電通過一級降壓獲得，之后再借助整流橋D1和D2獲得整流輸出的直流電壓.圖3。1表示數(shù)字電路部分供電，圖3.2表示模擬電路部分供電。為了獲得穩(wěn)定的12V和5V電壓，電路選用7912,7812,7905和7805三端穩(wěn)壓器作為穩(wěn)壓元件，減少電網(wǎng)波動對直流電源的影響，提高電源穩(wěn)定性。3。1.2元器件的選擇三端穩(wěn)壓器:為滿足最大電流為100mA，故選擇7812、7912、7905和7805三端穩(wěn)壓器進(jìn)行穩(wěn)壓處理，保證輸出最大電流達(dá)到100mA，滿足硬件系統(tǒng)的電源需要。電容：整流電路中為抑制整流橋中輸出的較大的脈沖，接入電容q、C4和C5，同時也保留了直流成分，使之輸出更為穩(wěn)定。濾波電容的容量選擇一般都參照經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)負(fù)載電流的大小來選擇，本系統(tǒng)輸出的電流瞬時值最大為3A，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇濾波電容值為4700^F,保證了系統(tǒng)的安全性。為保證電路的穩(wěn)定性，接入電容C7、C2、C6、C10和C11,它們是值為0。1?川F的陶瓷或鉭電容，當(dāng)阻抗降低，可以減少振蕩。利用值為0。1pF的陶瓷或鉭電容C3、c8、c9、c12和c13接在輸出端作穩(wěn)定電容使用，電源輸出信號紋波的降低以及對噪聲的降低都有比較不錯的效果。

圖3.1數(shù)字電路供電圖圖3。2模擬電路供電圖3.2單片機(jī)與看門狗復(fù)位電路3。2.1單片機(jī)AT89C51單片機(jī)價格低廉，性能穩(wěn)定，性價比較高，完全滿足本系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，也無需再擴(kuò)展外圍存儲芯片.主要性能參數(shù)：與MCS--51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容2.1000次反復(fù)擦/寫3.0?24MHz全靜態(tài)工作4.3級加密位5.128*8bit內(nèi)部RAM6.32個雙向I/O口線7.兩個16位可編程定時/計(jì)數(shù)器8.共6個中斷源9.可編程UART通道10.低功耗空閑和掉電模式LED可直接驅(qū)動12.兩個外部中斷源下圖給出的是其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖。

PO.O-P0.7P2.0-P2.7圖3。PO.O-P0.7P2.0-P2.7引腳功能說明：VCC口:電源電壓。GND口：接地。RST：復(fù)位輸入給RST引腳接入按鍵，按鍵按下，當(dāng)超過兩個機(jī)器周期的高電平傳送到引腳后，單片機(jī)就開始獲得指令開始復(fù)位。ALE/ROG:其作用一般是用來對外部儲存器進(jìn)行訪問，其中儲存器包括了外部的數(shù)據(jù)儲存器和程序儲存器，低8位字節(jié)是ALE用來將外部儲存器地址鎖住的，當(dāng)外部儲存器被單片機(jī)訪問之后，就會跳過一個ALE脈沖。當(dāng)然，也可以利用特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位對ALE的操作進(jìn)行禁止。這個引腳如果被微弱點(diǎn)位拉高，則設(shè)置的ALE脈沖無效.PSEN:當(dāng)AT89C51單片機(jī)需要讀取外部存儲器器中的指令,PSEN引腳則輸出兩次脈沖。那么，擋在訪問外部存儲器時這兩個脈沖就會遮蓋兩個有效信號。EA/VPP：想要讓AT89C51單片機(jī)只去訪問外部存儲器，EA引腳一定要保持為低電平，即接地.若EA引腳接高電平，即接VCC端，單片機(jī)則不會執(zhí)行外部存儲器的指令。3。2。2看門狗復(fù)位電路CAT24C021芯片是看門狗復(fù)位電路的主要核心部件，并輔以外圍器件的電路。電壓監(jiān)控、EEPROM以及看門狗定時器是該電路的三種功能。為了保證單片機(jī)的穩(wěn)定正確工作，看門狗電路在單片機(jī)出現(xiàn)故障或是上電掉電時，及時為單片機(jī)提供一個復(fù)位信號，以保證其操作不受影響這樣我們可以看到，由CAT24C021芯片作為核心的看門狗電路實(shí)際上是為單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定準(zhǔn)確工作提供了一個獨(dú)立保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)故障或是上電掉電時,由于瞬間失去了指令,沒法進(jìn)行準(zhǔn)確操作，單片機(jī)在1.6s內(nèi)未觸發(fā)SDA，看門狗定時器就會溢出，核心芯片就會提供一個復(fù)位信號給單片機(jī)，保證單片機(jī)及時作出復(fù)位響應(yīng)。以CAT24C021芯片作為核心的看門狗電路與單片機(jī)引腳的接線方式如圖3.4。本系統(tǒng)可以用這樣一個看門狗電路來保護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)，包括提前設(shè)定的冷凍冷藏室的溫度值、速凍時間、速凍狀態(tài)等，保證這些數(shù)據(jù)在遇到故障或是上電掉電時不會輕易丟失.

3。2.3按鍵電路通過單片機(jī)I/O接口，獨(dú)立式按鍵形成鍵盤,并且保證每個鍵盤之間不會發(fā)生沖突。但是本系統(tǒng)對于鍵盤的使用次數(shù)不多，所以為了節(jié)約I/O接口，使用獨(dú)立式鍵盤。因此，本系統(tǒng)采用此種方案。方框圖如圖3.5所示:ipF心WWP1XT心PX3.3JM3PC.3XAMra.BM-oRSTipF心WWP1XT心PX3.3JM3PC.3XAMra.BM-oRSTP2.Q/ABPiP盲EHP2.3/A11ALEF2.W12：審FS-fUAI4P1.1嚀.MUTOP3#flhlT[P-1.4pm.wmP偵ra.wi哄Eg胸前MB云22—3。3冷藏室溫度檢測電路冷藏室溫度范圍為0?+10°C（±0。5°C）所以選擇DS18B20主要因?yàn)椴恍枰狝/D轉(zhuǎn)換，直接送給單片機(jī)的信號就是數(shù)字信號。而且體積小、耗電少、高準(zhǔn)確度和超強(qiáng)抗干擾能力都是其特點(diǎn)。而且能夠?qū)崿F(xiàn)全數(shù)字溫度的轉(zhuǎn)換輸出、最高12位分辨率、檢測溫度范圍較廣以及單總線數(shù)據(jù)通信等功能，可以很好地應(yīng)用到開發(fā)溫度相關(guān)產(chǎn)品中去。下面是其主要的功能：1。能夠適應(yīng)更為寬廣的電壓，穩(wěn)定運(yùn)行的電壓范圍是3.0-5。5V，如果采用寄生電源模式，可以借助數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)供電；2。其單線接口的方式較為獨(dú)特，只需要一條口線,既可以實(shí)現(xiàn)微處理器和DS18B20之間的連接和雙向的通訊；3。DS18B20能夠構(gòu)成多點(diǎn)組網(wǎng),在一條三線上，可以實(shí)現(xiàn)多個DS18B20的并聯(lián)，進(jìn)而達(dá)到組網(wǎng)多點(diǎn)測溫的目的；4。無需任何外圍元件，DS18B20就能夠穩(wěn)定運(yùn)行，因?yàn)樗械膫鞲性娃D(zhuǎn)換電路都被集成到了一個類似三極管的集成電路里面；5。測溫范圍為一55°C?+125°C，精度系數(shù)為±0。5°C。3.3.1DS18B20的引腳及功能DS18B20引腳:1。DQ:信號的輸入和輸出接口;2。GND：接地端口；3。VDD:電源輸入接口.3。3.2DS1820模塊的電路圖

3。4冷凍室溫度檢測3.4。1冷凍室溫度檢測與放大電路AD590是電流輸出型傳感器，以熱力學(xué)溫度衡量其輸出值，即溫度每升高1開,輸出電流增加（一些資料上說是減小）1微安。管殼上突出的一小塊對應(yīng)下面的是1腳接到電源正極，3腳一般不用（接管殼來的），2腳一般接1K（或10K）的電阻，然后接電源負(fù)極。之后就可以再2腳得到一個電壓，2腳的電壓便可以引到放大器放大了。OCAN圖3。7AD590的引腳前置放大最終選擇是精密儀表放大器AD524，圖3-7為其引腳，該設(shè)備由AD公司制造，使用的是雙電源供電，最高的供電電壓達(dá)到了18V;該機(jī)器具有較高的共模抑制比以及較低的增益誤差，如果增益比在1時候，共模抑制比是大于90dB的，此時存在的增益誤差不低于0.05%；在增益達(dá)到了1000的時候，共模抑制比能夠上升至120dB,并且此時增益誤差最大可達(dá)到2%。增益為1000的時候，AD524的非線性誤差在0。01%內(nèi)；輸入失調(diào)電壓50四▼，輸入失調(diào)電壓土0。5日V/°C。AD524兩個差動輸入端的阻抗完全匹配，而且數(shù)值很高,典型值為109Q，單端和差動輸入兩種可以同時進(jìn)行.盡管上述工作環(huán)境較為惡劣，但是AD524內(nèi)置電源保護(hù)電路，所以可以在此環(huán)境下工作.而且該設(shè)備增益帶寬較寬，輸出轉(zhuǎn)換速率較高，階躍響應(yīng)建立時間較低。通過外圍接線，AD524可以實(shí)現(xiàn)設(shè)置增益的目的,其中增益倍數(shù)分別是1、10、100、1000.如果需要1-1000之間的其他增益的時候，其增益可以通過增加外接電阻來實(shí)現(xiàn)。

_INPUT+INPUTRG2INPUTNULLINPUTNULL_INPUT+INPUTRG2INPUTNULLINPUTNULLREFERENCE_Vs+VsG=10.\SHORTTO)RG2FOKG=1°°DESIREDGAING=100疽圖3.8AD524引腳3.4。2A/D轉(zhuǎn)換與接口電路數(shù)模轉(zhuǎn)換電路使用的是8位ADC0809芯片，該芯片采用逐次逼近的方式進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換。ADC0809芯片一共包含8路模擬信號采集通道，而本系統(tǒng)中只選用了兩個信號采集通道，其中IN0通道用于采集冷凍室的溫度，IN1通道用于采集冷藏室的溫度。其控制電路如圖3.8所示。P0。0、P0。1、P0。2，這三個端口高低點(diǎn)平的組合正好可以控制8路采集通道的通斷.ADC0809的EOC端直接選擇懸空，即不接任何引腳，無需使用中斷進(jìn)行，等到完成了轉(zhuǎn)換數(shù)模的時候，借助延時程序達(dá)到延時的目的，就可以將轉(zhuǎn)換后的結(jié)果讀取出來。

圖3.9ADC0809與單片機(jī)接口電路3.5溫度采集電路和除霜電路AD590溫度傳感器的測溫范圍為一55?150°C，且M檔的非線性誤差只有土0.3C,精度可以得到保證。AD590溫度傳感器使用簡便，接口簡單,若對采集的溫度信號無較高的精度要求，則無需對采集的信號進(jìn)行線性校正處理，同時，該溫度傳感器是電流輸出，比電壓輸出型傳感器有更強(qiáng)的抗外界干擾能力。本系統(tǒng)選用AD590溫度傳感器可以方便地采集到冷凍室溫度和冷藏室溫度。如圖3.9所示。除霜電路的設(shè)計(jì)是在距一個蒸發(fā)皿3mm的位置安置一個熱敏電阻，一旦冰箱內(nèi)的霜堆積超過3mm以上，熱敏電阻就會直接接觸到霜,導(dǎo)致熱敏電阻感知的溫度下降,阻值發(fā)生變化，經(jīng)單片機(jī)采集和處理后，發(fā)出除霜命令.3。6鍵盤電路和顯示電路利用單片機(jī)串口擴(kuò)展5個74LS164芯片，其中一個74LS164芯片接6個按鈕，這6個按鈕分別用于設(shè)置冷凍室溫度，冷藏室溫度和速凍時間，另外4個74LS164芯片可各接一個LED數(shù)碼管?？梢杂糜陲@示冷凍室溫度，冷藏室溫度，壓縮機(jī)狀態(tài)和故障等信息。本設(shè)計(jì)通過單片機(jī)引腳P3。2與一個與門相連，來控制輸出顯示的通道和按鍵輸入的通道。LED顯示模塊利用74LS164芯片驅(qū)動數(shù)碼管，電路結(jié)構(gòu)簡單，再擴(kuò)充數(shù)碼管也十分方便，且驅(qū)動程序易于編寫°AT89C51單片機(jī)通過RXD端向驅(qū)動按鍵模塊的74LS164移位寄存器逐位發(fā)送低電平，每發(fā)送一次由P3。4引腳讀入一次，如果檢測到有按鍵低電平響應(yīng),就能執(zhí)行相應(yīng)按鍵的功能.

圖3.10鍵盤與顯示電路3.7壓縮機(jī)和除霜電阻絲啟止電路壓縮機(jī)和除霜電阻絲啟止電路如圖3.10所示。壓縮機(jī)和除霜電阻絲啟止電路的工作原理主要是由控制核心單片機(jī)通過引腳P1。3和P1。4對電路進(jìn)行控制，74LS273移位寄存器在引腳P1°7的控制下進(jìn)入鎖存狀態(tài)，74LS273移位寄存器的輸出再經(jīng)過驅(qū)動器MC1413對繼電器SSR1和SSR2進(jìn)行驅(qū)動。當(dāng)MC1413驅(qū)動器16引腳輸出高電平時，加熱電阻絲的電源接通，開始加熱除霜；當(dāng)MC1413驅(qū)動器15引腳輸出高電平時，壓縮機(jī)電源接通，進(jìn)入啟動狀態(tài)，開始制冷。采用74LS273移位寄存器對信號進(jìn)行鎖存，可以提高輸出功率，同時也可以防止單片機(jī)出現(xiàn)誤操作。利用繼電器作為開關(guān)使用，可以避免產(chǎn)生火花，減少電磁干擾，且可以隔離控制和驅(qū)動電路.

圖3。11制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐?.8報(bào)警電路在進(jìn)行報(bào)警電路的設(shè)計(jì)的時候所采用的報(bào)警信號一般都是燈管和聲音，通過斷續(xù)的聲音和閃爍的燈光就能起到很好的報(bào)警效果，易于用于引起警覺。本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的報(bào)警電路使用了一個發(fā)光二極管和一個蜂鳴器，再配合一個三極管，如圖3。11所示.圖3.12報(bào)警電路3.9電冰箱的異味消除電路冰箱異味消除電路主要使用了專用固態(tài)集成電路TWH9221驅(qū)動臭氧發(fā)生器。如圖3。12所示，4引腳接電源正極,1引腳接電源負(fù)極，3引腳為觸發(fā)端，2引腳為工作狀態(tài)輸出端,5、6引腳為脈沖輸出端.冰箱在門關(guān)閉的狀態(tài)時，光敏管無法接受到光照，專用固態(tài)集成電路TWH9221就無法工作，5、6引腳上不輸出脈沖信號,當(dāng)冰箱門打開，光敏管收到光照，光敏管導(dǎo)通，專用固態(tài)集成電路TWH9221的3引腳受低電平出發(fā)開始工作,5、6引腳隨即發(fā)出脈沖，經(jīng)升壓后得到15Hz、1500V的高頻高壓脈沖加到臭氧發(fā)生管上，致使臭氧發(fā)生管產(chǎn)生臭氧，達(dá)到除異味的效果。冰箱門關(guān)閉后，4min的定時器啟動，臭氧發(fā)生管繼續(xù)工作,4min時間到了以后，專用固態(tài)集成電路TWH9221自動復(fù)位,5、6引腳無脈沖發(fā)出，臭氧發(fā)生管停止工作。圖3。13冰箱異味消除器電路四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)，對于模塊化的設(shè)計(jì)理念采用較多，程序編程主要應(yīng)用C語言進(jìn)行，主程序、兩個定時器中斷服務(wù)程度為該設(shè)計(jì)控制程序的主要內(nèi)容.4。1主程序的設(shè)計(jì)開始設(shè)堆棧指針工作區(qū)清零設(shè)置定時器工作方式*設(shè)置串口工作方式0啟動定時器開中斷*調(diào)顯示子程序*1I調(diào)鍵盤分析程序v二速凍鍵？二二—H置速凍標(biāo)志|—二1N溫度設(shè)置鍵頊Ad一U-—__增加鍵加一處理JN_一一-1------二~-_Y廠二一一_減少鍵減一處理4^n".冷凍室溫顯鍵且一^［置冷凍室顯示標(biāo)志""■JN---■YI-=冷藏室溫顯鍵二?置冷藏室顯示標(biāo)志*k--__v---正常工作鍵L---清速凍標(biāo)志——”Y依標(biāo)志調(diào)相應(yīng)顯示子程序"圖4.1主程序流程圖

對電冰箱溫度控制的總體控制程序被歸入主程序，其中包含了很多子程

序，有初始化子程序、控制中斷子程序、按鍵輸入子程序、LED顯示子程序4.2T0中斷服務(wù)程序T0中斷服務(wù)程序工作再定時方式,時間為100ms，每調(diào)用10次中斷時間

為1s。設(shè)置該中斷，可以很好地處理開門狀態(tài)的檢測、溫度信息的采集、以及電源欠壓過壓的問題，圖4—2顯示具體流程圖.保護(hù)現(xiàn)場送時間常數(shù)N1到1S嗎「二Y取反P1.1送T1過電壓判斷―故障顯示，置禁止啟動標(biāo)志開門了嗎？-若開門超時報(bào)警采集IN3過電壓判斷―故障顯示，置禁止啟動標(biāo)志開門了嗎？-若開門超時報(bào)警N.讀冷藏，冷凍室溫

度一刷新緩沖

求溫度均值3min延時

計(jì)時并處理恢復(fù)現(xiàn)場返回圖4.2T0中服流程圖

4.3T1中斷服務(wù)程序T1中斷服務(wù)程序以計(jì)數(shù)方式工作，通過計(jì)數(shù)達(dá)到延時3min。T1中斷主要用于冰箱的自動報(bào)警系統(tǒng)和超溫報(bào)警系統(tǒng).如圖4-3示。開始保護(hù)現(xiàn)場送計(jì)數(shù)常數(shù)匕-速凍標(biāo)志I」*速凍控制處理Nf?-Y十.延控標(biāo)陽二-?霜厚控制處理N+除霜標(biāo)=1溫度＞13清除霜標(biāo)志、停止除霜、禁止啟動標(biāo)志N中斷返回清除霜標(biāo)志、停止除霜、禁止啟動標(biāo)志N圖4。3T1中服務(wù)流程圖4.3.1初始化子程序:INTI1初始化模塊主要完成初始化I/O口、中斷、內(nèi)存單元，并讀出存放在閃爍存儲器上的溫度設(shè)定值。溫度設(shè)定值存放在閃爍存儲器上即使斷電也可保存.程序如下：INTI1:CLRAMOVDPTR，#20H;讀取冷藏室溫度設(shè)定值MOVCA,@DPTRLCALLDLY_100MS；延時確保數(shù)據(jù)讀完MOV60H,AINCDPTR;讀取冷藏室溫度設(shè)定值MOVCA，@DPTRLCALLDLY_100MS;延時確保數(shù)據(jù)讀完MOV61H,AMOV64H,#00H;清空各狀態(tài)位SETBEX0；允許外部中斷0中斷SETBIT0;選擇邊沿觸發(fā)方式SETBEA;CPU開中斷RET4.3。2打開壓縮機(jī)子程序:OPEN入口參數(shù)：全局變量COMP,TIME_OUT,UPCOMP壓縮機(jī)開啟標(biāo)志：1壓縮機(jī)開啟0壓縮關(guān)閉TIME_OUT離上次關(guān)閉壓縮機(jī)是否已有3S：1否0是UP電壓過欠壓標(biāo)志:1過欠壓0正常作用：根據(jù)條件打開壓縮機(jī)返回值：無程序如下:OPEN：CLRAMOVA,64HMOVCOMP,ACC。0MOVTIMP_OUT,ACC。1MOVUP，ACC.2JBCOMP,EXIT；壓縮機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)JBTIMP_OUT,EXIT；距上次關(guān)閉有3sJBUP,EXIT;電壓正常SETBCOMP;置壓機(jī)狀態(tài)位SETBTIME_OUT;置TIME_OUT位MOVACC。0,COMPMOVACC.1，TIME_OUTMOV64H,ASETBP2。4；打開壓縮機(jī)SETBL3;打開壓縮機(jī)運(yùn)行指示燈EXIT:MOVR7,#10H;延時一段時間退出MOVR6，#0FFHNOPNOPDJNZR6，DL1DJNZR7，DL2RET4.3.3關(guān)閉壓縮機(jī)：CLOSE關(guān)閉壓縮機(jī)后用定時器0中斷計(jì)時，做為下次是否開壓縮機(jī)的依據(jù)，因?yàn)閴嚎s機(jī)不能連續(xù)啟停.程序如下：CLOSE：CLRACLRP2.4;關(guān)閉壓縮機(jī)CLRL3;關(guān)閉壓縮機(jī)運(yùn)行指示燈MOVA，64H;清空壓縮機(jī)狀態(tài)標(biāo)志CLRACC。0MOV64H,AMOVTMOD，#01H；設(shè)置T0工作于模式1MOVTL0,#0B0HMOVTH0,#3CHSETBTR0;啟動定時器T0SETBET0;允許T0中斷RET結(jié)論本設(shè)計(jì)適合用于電冰箱溫度自動控制，設(shè)計(jì)以溫度信號作為設(shè)定的參數(shù)，比手動操作更方便。設(shè)計(jì)使用了AT89C51單片機(jī)作為電冰箱的智能控制模塊，經(jīng)過相配合電路達(dá)到對電冰箱溫度的自動控制。在硬件電路設(shè)計(jì)過程中盡力降低電路的復(fù)雜程度，這樣也在一定程度上降低了軟件編程難度，提高了硬件運(yùn)行效率。本設(shè)計(jì)在硬件和軟件上均采用了模塊化設(shè)計(jì)理念，便于模塊的擴(kuò)展擴(kuò)充。整體設(shè)計(jì)采用了運(yùn)行速度快、物理體積小、價格成本低的AT89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制核心，完成了一套工作穩(wěn)定，性能可靠的電冰箱溫度控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電冰箱溫度的自動控制，對AD590溫度傳感器采集到的冷凍室