【正文】 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）精品單片機(jī)課程設(shè)計(jì)制冰機(jī)畢業(yè)論文第一章 緒論隨著生活水平的日益提高，人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)冰塊的需求越來(lái)越多，以前的冰箱雖然大多有制冰盒，但均為人工制冰，即注水、離冰等操作需人工完成，無(wú)法滿足人們隨時(shí)用冰的需求，自動(dòng)制冰機(jī)的應(yīng)用則完全解決了這個(gè)問(wèn)題。整個(gè)制冰過(guò)程由制冰機(jī)自動(dòng)完成，無(wú)需人工干預(yù)，儲(chǔ)冰盒裝滿冰塊時(shí)會(huì)自動(dòng)停止制冰機(jī)的工作，徹底解除了人工操作的煩瑣極大地方便了人們對(duì)冰塊使用。目前用于電冰箱的家用自動(dòng)制冰機(jī)大體可分為兩類，一類是日本普遍采用的單片機(jī)控制型。該類型制冰機(jī)外形較小，主要由控制盒、探冰桿、溫度傳感器以及制冰容器組成制冰過(guò)程由一套控制程序來(lái)完成，離冰時(shí)控制盒內(nèi)的電機(jī)帶動(dòng)制冰容器轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)到一定位置后，制冰容器扭曲變形將冰塊排出，該類型制冰機(jī)由于采用了單片機(jī)控制，需要有專門(mén)的控制程序，因而只能應(yīng)用在電腦溫控冰箱中，通用性較差。控制盒內(nèi)除了直流電機(jī)外，還有減速齒輪、接近開(kāi)關(guān)、限位裝置以及控制電路板，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。另一類自動(dòng)制冰機(jī)則在美國(guó)普遍應(yīng)用，為機(jī)械控制型制冰機(jī)，它主要由控制盒、溫控器、加熱器、探冰桿、離冰桿以及制冰容器等部件組成由于制冰的全過(guò)程均由控制盒內(nèi)電機(jī)的開(kāi)停以及電機(jī)帶動(dòng)不同銅片的通斷來(lái)控制，故這種自動(dòng)制冰機(jī)不需要單片機(jī)控制，在通常的冰箱中均能應(yīng)用，通用性很強(qiáng)。近二十多年來(lái)，由于微電腦控制技術(shù)及通信技術(shù)的快速發(fā)展，制冷設(shè)備控制系統(tǒng)中也大量的采用微電腦（單片機(jī)）控制，并把電子器件的信息處理和控制功能揉和到機(jī)械裝置中，應(yīng)用機(jī)械、電子、信息等有關(guān)技術(shù)，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)的組織、滲透和綜合，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化控制。這種控制方式不再是原有那種單技術(shù)、單功能的控制方式，而是一種全新的，具有復(fù)合技術(shù)、復(fù)合功能、自動(dòng)化程度很高的控制方式。采用這種控制方式的產(chǎn)品一般都具有自動(dòng)控制、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校驗(yàn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)自診斷、自恢復(fù)和智能化等多種功能。實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)機(jī)器系統(tǒng)的全自動(dòng)控制是制冷系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步介入制冷裝置的自動(dòng)化，各種大小型制冷機(jī)甚至整個(gè)制冷系統(tǒng)都在向全自動(dòng)化方向發(fā)展，對(duì)制冷裝置有關(guān)參數(shù)的最佳綜合調(diào)節(jié)、實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的連續(xù)調(diào)節(jié)和系統(tǒng)的節(jié)能等，就成為各國(guó)競(jìng)相研究的方向。 制冷技術(shù)的發(fā)展過(guò)程　1755年愛(ài)丁堡的化學(xué)教授庫(kù)侖利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。他的學(xué)生布拉克從本質(zhì)上解釋了融化和汽化現(xiàn)象，提出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標(biāo)志著現(xiàn)代制冷技術(shù)的開(kāi)始。1834年在倫敦工作的美國(guó)發(fā)明家波爾金斯造出了第一臺(tái)以乙醚為工質(zhì)的蒸氣壓縮式制冷機(jī)。這是后來(lái)所有蒸氣式制冷劑的雛形。1875年卡列和德林用氨做制冷機(jī)，大大減少了設(shè)備的體積，從此蒸氣壓縮式制冷機(jī)在制冷裝置的生產(chǎn)和應(yīng)用占了統(tǒng)治地位。1844年，美國(guó)醫(yī)生高里用封閉循環(huán)的空氣制冷機(jī)為發(fā)燒病人建立了一座空調(diào)站，發(fā)明了空氣制冷機(jī)。1859年，開(kāi)利發(fā)明了氨水吸收式制冷系統(tǒng)。被稱為“空調(diào)之父”的威利斯開(kāi)利博士，在1902年7月17日發(fā)明了科學(xué)空調(diào)原理，并發(fā)明了世界上第一臺(tái)空調(diào)機(jī)。同時(shí)在美國(guó)建立了世界上第一所空調(diào)實(shí)驗(yàn)室，1905年又在印刷廠首次建立了帯噴淋室的、全年運(yùn)行的機(jī)械式空調(diào)系統(tǒng)，說(shuō)明了空調(diào)技術(shù)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段；1922年繼而發(fā)明了離心式制冷機(jī)并應(yīng)用于公共建筑。我國(guó)是在1931年首次在上海紡織企業(yè)安裝應(yīng)用空調(diào)系統(tǒng)，舊中國(guó)沒(méi)有獨(dú)立的制造各種制冷設(shè)備的能力，只能依賴于國(guó)外進(jìn)口。到1834年，美國(guó)的Perkins發(fā)明了以乙醚為工質(zhì)的蒸氣壓縮式制冷機(jī)，標(biāo)志著人工制冷技術(shù)時(shí)代的開(kāi)始，制冰技術(shù)也開(kāi)始隨之發(fā)展起來(lái)。后來(lái)隨著生活水平的提高和商業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)冰的需求越來(lái)越大，各種制冰技術(shù)也隨之發(fā)展走向成熟并應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)領(lǐng)域中，同時(shí)還有很多新的制冰技術(shù)不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)。我國(guó)解放以后，1956年上海、北京、天津、沈陽(yáng)等地開(kāi)始了家用電冰箱的試制和生產(chǎn)。1963年在上海研制成第一臺(tái)窗式空調(diào)器，到1970年開(kāi)始批量生產(chǎn)但產(chǎn)量不大，直到1978寧才開(kāi)始大量生產(chǎn)。目前我國(guó)的制冷行業(yè)總產(chǎn)值已近1900億人民幣。 制冰機(jī)的基本結(jié)構(gòu)概述 小型商用制冰機(jī)采用不銹鋼外殼，與冰和水直接接觸的內(nèi)膽一般為ABS塑料，其材質(zhì)應(yīng)符合國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)膽與外殼間充滿絕熱PUF發(fā)泡層，使儲(chǔ)冰室內(nèi)的冰不致較快融化。小型商用制冰機(jī)進(jìn)口品牌一般采用HFC134a作制冷劑，國(guó)產(chǎn)品牌則采用HFC134a或HCFC22作制冷劑，少數(shù)廠家仍采用CFC12制冷劑。冷凝器散熱有兩種方式，小型機(jī)采用空冷式（加風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻），中型以上采用水冷式或風(fēng)水冷混合式。水冷式熱交換效果好，但消耗水量較大，控制復(fù)雜。溫度控制也有兩種，即電腦溫控和機(jī)械溫控。 課題來(lái)源及選題意義隨著人們生活水平的不斷提高和社會(huì)節(jié)奏的日益加快，家用自動(dòng)制冰機(jī)會(huì)走進(jìn)越來(lái)越多的家庭，鑒于美式自動(dòng)制冰機(jī)的簡(jiǎn)單方便、通用性強(qiáng)，非常適合在冰箱上應(yīng)用，如果城市自來(lái)水達(dá)到了飲用標(biāo)準(zhǔn)，還可以省去純凈水桶，直接用軟管連接，從而大大簡(jiǎn)化冰箱結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步方便人們的使用，其市場(chǎng)前景十分廣闊。由于在國(guó)外人們經(jīng)常喜歡飲用冰鎮(zhèn)紅酒等，需要添加冰塊，生活習(xí)慣的差異導(dǎo)致早期制冰機(jī)在國(guó)外應(yīng)用得更為廣泛，因此制冰機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)國(guó)外也更為完善。本課題是對(duì)全自動(dòng)制冰機(jī)的控制及取冰機(jī)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)，完成一基于單片機(jī)控制的家用小型全自動(dòng)制冰機(jī)。 本課題主要研究?jī)?nèi)容及研究方法主要研究?jī)?nèi)容1．制冰機(jī)的制冰原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 2. 針對(duì)塊冰制冰機(jī)，提出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。3．控制系統(tǒng)總體方案；4．制冰機(jī)控制系統(tǒng)電路硬件設(shè)計(jì)；5．制冰機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；6．針對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)，提出抗干擾措施。研究方法1．基于UG系統(tǒng)，對(duì)制冰機(jī)的制冰裝置，取冰裝置進(jìn)行三維圖繪制并進(jìn)行組裝。2．基于CAD系統(tǒng)，對(duì)部分零件進(jìn)行零件圖的繪制。3．制冷技術(shù)的原理及應(yīng)用，完成制冷裝置的設(shè)計(jì)。4．基于單片機(jī)控制的軟件設(shè)計(jì)。5．應(yīng)用Protel se99 完成硬件原理圖與制版圖。第二章 制冰機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 一、制冰機(jī)組成及冷卻方式小型商用制冰機(jī)采用不銹鋼外殼，與冰和水直接接觸的內(nèi)膽一般為ABS塑料，其材質(zhì)應(yīng)符合國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)膽與外殼間充滿絕熱PUF發(fā)泡層，使儲(chǔ)冰室內(nèi)的冰不致較快融化。小型商用制冰機(jī)進(jìn)口品牌一般采用HFC134a作制冷劑，國(guó)產(chǎn)品牌則采用HFC134a或HCFC22作制冷劑，少數(shù)廠家仍采用CFC12制冷劑。冷凝器散熱有兩種方式，小型機(jī)采用空冷式（加風(fēng)扇強(qiáng)制冷卻），中型以上采用水冷式或風(fēng)水冷混合式。水冷式熱交換效果好，但消耗水量較大，控制復(fù)雜。溫度控制也有兩種，即電腦溫控和機(jī)械溫控。圖21 制冰機(jī)噴淋式制冰示意圖二、制冷過(guò)程1．制冰：接通電源，打開(kāi)水閥，壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)和水泵均處于工作狀態(tài)，制冰機(jī)開(kāi)始噴水制冰。制冰機(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后，蒸發(fā)器冰格中的冰層加厚，當(dāng)足夠的冰形成時(shí)，機(jī)器轉(zhuǎn)入自動(dòng)脫冰狀態(tài)。2．脫冰：蒸發(fā)器冰格外壁帖有溫度傳感器，溫度傳感器與電腦板相連，用以檢測(cè)冰塊厚度，當(dāng)冰塊厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，熱氣電磁閥打開(kāi)，溫度較高的制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器并使其變暖，冰塊脫離冰格，翻轉(zhuǎn)電機(jī)翻轉(zhuǎn)，冰塊掉入儲(chǔ)冰室，當(dāng)冰格內(nèi)的冰全部脫落后，制冰機(jī)再次轉(zhuǎn)入制冰狀態(tài)，如此循環(huán)。3．自動(dòng)關(guān)機(jī)：當(dāng)有足夠的冰掉入儲(chǔ)冰室時(shí)，制冰機(jī)將自動(dòng)停止工作，并自動(dòng)切斷水源和電源。如果冰塊被取用，儲(chǔ)冰室內(nèi)的冰減少時(shí)，制冰機(jī)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)制冰，如圖21所示。 制冰方法有以下幾種：蒸氣壓縮式、吸收式、蒸氣噴射式和吸附式制冷。本課題采用壓縮式制冷。蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器組成，如圖2 .2所示，用管道將其連接成封閉系統(tǒng)。工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸收熱量并汽化成蒸氣，壓縮機(jī)不斷地將蒸氣從蒸發(fā)器中抽走，并將它壓縮后，在高壓下排出，這個(gè)過(guò)程要消耗能量。經(jīng)壓縮的高溫高壓蒸氣在冷凝器內(nèi)被常溫冷卻介質(zhì)冷卻。凝結(jié)成高壓液體。利用節(jié)流裝置使高壓液體節(jié)流，節(jié)流后的低壓，低溫濕蒸氣進(jìn)入蒸發(fā)器，再次汽化，吸收被冷卻對(duì)象的熱量，如此周而復(fù)始。1．制冷劑R134a屬HFC工質(zhì)，作為R12的替代工質(zhì)已經(jīng)得到冷凍行業(yè)的認(rèn)可。 R12與R134a比較? 冷媒性質(zhì)比較? （1）R134a分子量大，流動(dòng)阻力損失比R12大，傳熱性能比R12好。? （2）相同的過(guò)冷度時(shí)，R134A制冷效果比R12更大；? （3）R134A吸水性比R12大很多,不易形成冰堵? （4）飽和溫度壓力曲線及制冷量曲線。? 潤(rùn)滑油比較? （１）R1