【正文】 er puts out the signal to control the run and stop of pressor and heater.After repeated debugging and revision, the final form of a plete set of procedures system is pleted. Practice has proved that the system is steady, and it has the advantages of a simple hardware circuits, software functions, reliable control system, high cost performance, practical and reference value.Keyword：AT89C51,A/DC0809,8279,AD590,electric refrigerator’s electrically controlled system.1 緒論 論文研究的背景和意義現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級的鋼鐵要通過不同溫度的鐵水來實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來掌握所需要的產(chǎn)品了。在現(xiàn)代社會中，溫度控制不僅應(yīng)用在工廠生產(chǎn)方面，其作用也體現(xiàn)到了各個(gè)方面。酒店廠房及家庭生活中都會見到溫度控制的影子，溫度控制將更好的于社會，電冰箱的出現(xiàn)及大量普及就是一個(gè)很好的例子。隨著社會發(fā)展，人們對食品溫度的控制要求也越來越高，對于電冰箱的溫度控制也就相應(yīng)的不斷提高。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來了根本性的變化，如果說微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測控領(lǐng)域帶來了一次新的革命。單片機(jī)產(chǎn)生于 20 世紀(jì)70 年代，發(fā)展非常迅速，從 8 位單片機(jī)發(fā)展到了 32 位的單片機(jī)，并向雙 CPU，大存儲容量，低功耗發(fā)展。單片機(jī)是高科技產(chǎn)品開發(fā)過程中不可或缺的關(guān)鍵手段。它結(jié)合傳感技術(shù)及計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)，并綜合應(yīng)用了機(jī)械技術(shù)發(fā)展的新成果，不管是在民用工業(yè)，還是在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中都有著極其廣泛的應(yīng)用前景，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化，智能儀器儀表的設(shè)計(jì)制造中，消費(fèi)電子產(chǎn)品領(lǐng)域，通信方面及武器裝備等，含蓋了生產(chǎn)、生活、軍事各個(gè)領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)品的準(zhǔn)確化、智能化、最優(yōu)化和多功能化，發(fā)揮著越來越重要的作用，引起了各個(gè)國家的高度重視。依靠單片機(jī)的控制技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的重要組成部分，推動(dòng)著自動(dòng)化生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)、材料加工、醫(yī)療、紡織等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。是衡量一個(gè)國家科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。正由于用單片機(jī)控制器改造落后的設(shè)備具有性價(jià)比高、提高設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的自動(dòng)化程度的特點(diǎn)，所以電冰箱的電控系統(tǒng)也采用了單片機(jī)為其各功能控制實(shí)現(xiàn)的核心。而我設(shè)計(jì)的電冰箱的電控系統(tǒng)就是采用了單片機(jī)為控制核心，通過電路設(shè)計(jì)，擴(kuò)展外圍電路，實(shí)現(xiàn)電冰箱的溫度控制，自動(dòng)除霜，溫度的顯示功能，開門報(bào)警功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，現(xiàn)實(shí)性。通過本論文的研究，我不僅了解電冰箱的相關(guān)知識，還掌握了 AT98C51 系列單片機(jī)的性能特點(diǎn)及連接使用，編程方法，以及一些外圍芯片的使用及模擬電路的設(shè)計(jì)。 電冰箱電控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀世界第一臺電冰箱是在 1918 年由美國的卡爾維納特公司設(shè)計(jì)制造出來的，1927 年美國通用電器公司首次研制出了全封閉式自動(dòng)制冷電冰箱。我國的家用冰箱行業(yè)始于1956 年改革開放后迅猛發(fā)展到，1985 年鼎盛時(shí)期全國有 10 多家冰箱生產(chǎn)廠家。目前已發(fā)展到 20 多家。冰箱從最初的單門(單冷藏或單冷凍)發(fā)展到雙門，再到多門，其控制系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展與完善。家用電冰箱的主要發(fā)展趨勢朝容量及功能兩個(gè)方向發(fā)展,其中以大型化、多功能化、全自動(dòng)化為主。其中，其功能的發(fā)展主要依靠電冰箱電控系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，傳統(tǒng)的機(jī)械式、簡單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展要求，因此，這對電冰箱控制器提出了更高的要求，電冰箱的電控系統(tǒng)的發(fā)展也成為了電冰箱功能不斷提高的關(guān)鍵。單片機(jī)的出現(xiàn)及應(yīng)用使電冰箱電控系統(tǒng)的簡化和完善有了很大的進(jìn)步。如目前已經(jīng)把電腦和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了數(shù)控冰箱，以及具有模糊邏輯思維功能的變頻式空調(diào)等。幾年前，伊萊克斯集團(tuán)曾推出未來冰箱模式“屏幕冰箱” ，這種“屏幕冰箱”因在冰箱門體上嵌入一臺觸摸式多媒體電腦而得名。它是迄今為止世界上智能化程度最高的冰箱。人們在生活中有時(shí)忘記一些重要的日子或數(shù)據(jù)，如妻子的生日，孩子的培訓(xùn)時(shí)間或者是媽媽的手機(jī)號，這些信息只需用手輕點(diǎn)一下就能得到，使用者還可以在廚房一邊工作一邊收看自己喜愛的電視連續(xù)劇或者新聞節(jié)目。 “屏幕冰箱”可以與電視監(jiān)視系統(tǒng)相連，用戶在廚房里就可以看到門外的來訪者。除了具備一臺冰箱的功能以外，“屏幕冰箱”還能夠幫助用戶管理食物貯存，考慮到將來的商品都會在包裝袋上加上電子條形碼， “屏幕冰箱”可以通過掃描條碼準(zhǔn)確地傳達(dá)不同的儲藏室里存放了些什么食物、食品的數(shù)量和有效期等信息。電冰箱的智能化必將隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展而逐步的得到提高。 論文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的目的是利用單片機(jī)采集環(huán)境溫度值，以數(shù)字量的形式存儲和顯示，可以獨(dú)立作為一種設(shè)備對溫室溫度進(jìn)行有一定精度的控制，經(jīng)過簡單的運(yùn)算發(fā)出各種控制命令，并能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度值，設(shè)定目標(biāo)控制溫度值。本設(shè)計(jì)所采用的控制芯片為 AT89C51 單片機(jī)，此芯片功能強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。通過對電路的設(shè)計(jì)，對芯片的外圍擴(kuò)展，使得單片機(jī)作為控制器核心，對電冰箱的工作過程進(jìn)行控制，并用聲音將電冰箱的一些工作過程進(jìn)行提示，使控制過程更人性化。通過 AD590 溫度傳感器對冷藏室、冷凍室溫度進(jìn)行檢測，并將產(chǎn)生的模擬信號，通過 ADC0809 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)；對除霜電路則采用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測后產(chǎn)生中斷信號送入單片機(jī)。溫度檢測信號經(jīng)單片機(jī)處理后用于調(diào)節(jié)壓縮機(jī)和加熱器的工作，滿足消費(fèi)者對溫度的設(shè)置要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)除霜功能。2 總體設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)方案簡介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)的啟動(dòng)與停止，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。一般，當(dāng)蒸發(fā)器溫度高至 3~5176。C 時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷，當(dāng)溫度低于10176。C~20176。C 時(shí)，停止制冷。本電冰箱電控系統(tǒng)要完成冷凍室及冷藏室的溫度檢測和動(dòng)態(tài)顯示的功能，霜厚檢測及除霜的功能，開門報(bào)警功能，溫度設(shè)置功能，以及電源過欠壓保護(hù)功能。此設(shè)計(jì)的電冰箱電控系統(tǒng)是以 AT89C51 作為主控制芯片,ADC0809 為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,AD590 溫度傳感器為溫度檢測元件，液晶顯示器,按鍵開關(guān)等元器件組成,通過軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描,液晶顯示,I/O 口擴(kuò)展功能。該系統(tǒng)具有簡潔，操作簡便，實(shí)用方便的特點(diǎn)。此設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 21 所示：顯 示 器鍵 盤時(shí) 鐘 電路復(fù) 位電 源鎖存器壓 縮機(jī)A T 8 9 C 5 1單片機(jī)霜 厚 傳感 器比較器加 熱絲功放A / D轉(zhuǎn)換器放大器放大器過 欠 壓 保 護(hù)冷 凍 室 溫度 傳 感 器冷 藏 室 溫度 傳 感 器圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)硬件方框圖外圍電路是 AT89C51 工作的基礎(chǔ)保障——電源電路提供穩(wěn)定的+5V 工作電壓；時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號；復(fù)位電路使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。鍵盤電路用于向系統(tǒng)輸入運(yùn)行參數(shù)，控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。通過鍵盤掃描等程序設(shè)計(jì)把鍵盤輸入的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示。LED 電路用來顯示鍵盤輸入的數(shù)據(jù)，AD590 實(shí)現(xiàn)對冷凍室和冷藏室的溫度檢測，ADC0809 完成對溫度的模數(shù)轉(zhuǎn)換，將信號上傳給單片機(jī)，其功能是靠硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件程序的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)的。熱敏電阻感測溫度，判斷霜厚程度，產(chǎn)生中斷信號，結(jié)合單片機(jī)軟件程序，控制加熱器的啟動(dòng)與停止，完成自動(dòng)除霜的功能。 電冰箱電控系統(tǒng)的主要功能和要求1 設(shè)定 3 個(gè)測溫點(diǎn)，測量范圍26176。C~+26176。C，精度177。176。C；2 利用功能鍵分別控制溫度設(shè)定、冷藏室和冷凍室溫度設(shè)定等；3 利用數(shù)碼管顯示冷凍室、冷藏室溫度，壓縮機(jī)啟動(dòng)停止和報(bào)警狀態(tài)；4 制冷壓縮機(jī)停止機(jī)后自動(dòng)延時(shí) 3min 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 2min 發(fā)聲報(bào)警；7 工作電壓 176V～240V，當(dāng)過壓或欠壓時(shí)，禁止啟動(dòng)壓縮機(jī)。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89 系列單片機(jī)的概況AT89 系列單片機(jī)是美國 Atmel 公司的 8 位 Flash 單片機(jī)產(chǎn)品。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有 Flash 存儲器，而其他方面和 MCS—51 沒有太大的區(qū)別。該系列有著十分廣泛的用途，特別是在便攜式、省電和特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。1．AT89 系列單片機(jī)的特點(diǎn)(1) 內(nèi)含有 Flash 存儲器由于片內(nèi)含有 Flash 存儲器，因此在系統(tǒng)開發(fā)過程中可以十分容易地進(jìn)行程序的修改。同時(shí)，在系統(tǒng)工作過程中，能有效地保存數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。(2) 和 AT80C51 插座兼容AT89 系列單片機(jī)的引腳和 MCS—51 系列單片機(jī)的引腳是一樣的。只要用相同引腳的 AT89 系列單片機(jī)就可以取代 MCS—5l 系列單片機(jī)。(3) 靜態(tài)時(shí)鐘方式AT89 系列單片機(jī)采用靜態(tài)時(shí)鐘方式，節(jié)省電能，這對于降低便攜式產(chǎn)品的功耗十分有用。2．AT89 系列單片機(jī)的概況AT89 系列單片機(jī)共有 7 種型號，分別為從89C5AT89LV5AT89C5AT89LV5AT89C205AT89C105AT89S8252。其中 AT89LV5AT89LV52 分別是 AT89C5l、AT89C52 的低電壓產(chǎn)品。最低電壓可以低至 。而 AT89C205AT89C1051 則是低檔型的低電壓產(chǎn)品。它們只有 20條引腳．最低電壓也為 ，見表 31。表 31 AT89 系列單片機(jī)概況型號 AT89C51 AT89C52 AT89C1051 AT89C2051 AT89S8252Flash（ KB） 4 8 1 2 8片內(nèi)RAM（B） 128 256 64 128 256I/O 條 32 32 15 15 32定時(shí)器（個(gè)） 2 3 1 2 3中斷源（個(gè)） 6 8 3 6 9串行接口（個(gè)） 1 1 1 1 1M 加密/級 3 3 2 2 3片內(nèi)振蕩器 有 有 有 有 有EEPROM（KB） 無 無 無 無 23．AT89C51 單片機(jī)的引腳封裝及功能AT89C51 單片機(jī)的引腳封裝圖如圖 31 所示：P 1 . 0P 1 . 5P 1 . 4P 1 . 3P 1 . 2P 1 . 1P 1 . 6R S TP 3 . 0P 3 . 2P 3 . 1P 3 . 6P 3 . 5P 3 . 4P 3 . 3P 3 . 7X T A L 2X T A L 1G N DV C CP 0 . 0P 0 . 6P 0 . 5P 0 . 4P 0 . 3P 0 . 2P 0 . 1P 0 . 7VEA/ROGLSNP 2 . 7P 2 . 1P 2 . 2P 2 . 3P 2 . 4P 2 . 5P 2 . 6P 2 . 0( R X D )( T X D )( T 0 )( T 1 )IW11 21 11 0987654321 91 81 71 61 51 41 32 62 72 82 93 03 13 23 33 43 53 63 73 83 94 02 32 42 52 12 2P 1 . 72 0圖 31 AT89C51 單片機(jī)的引腳封裝圖管腳說明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。P0 口：P0 口為一個(gè) 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(shí)，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 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 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)用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(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，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(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和控制信號。P3 口：P3 口