【正文】 畢業(yè)設(shè)計 1 前 言 眾所周知，電冰箱是現(xiàn)代家庭中必不可少的家用電器。而目前我國市場銷售的冰箱大多采用傳統(tǒng)的機械式溫控，其控制精度差，功能單一，控制方式簡單難以滿足冰箱發(fā)展的要求。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的進一步提高，人們對多功能的發(fā)展要求越來越高。由于單片機性能好，控制功能強，工作可靠，成本低等優(yōu)點，現(xiàn)在已經(jīng)在家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。面臨國內(nèi)電冰箱發(fā)展的現(xiàn)狀，在技術(shù)上還與其他發(fā)達國家有一定的差距，我們在原有的基礎(chǔ)上對電冰箱進行了一定的改進，使其適應(yīng)當代個性時尚、節(jié)能環(huán)保、智能高端、精確溫控的發(fā)展方式，使人們體 驗聞所未聞的個性化感受，快捷與原汁原味不再是夢想。新一代產(chǎn)品在控制上還增加了人工智能，使家電性能更優(yōu)異，使用更方便可靠。 本次設(shè)計基于大量的市場調(diào)查和理論研究。首先，我們對傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)進行了分析。調(diào)查了 10 多個品牌的電冰箱的控制系統(tǒng)，研究了他們制冷的優(yōu)缺點，吸收了一些比較好的設(shè)計思想。其后，我們又查閱了大量的資料文獻，其中最多的是國內(nèi)外最新發(fā)表的關(guān)于制冷方面的論文，豐富了我們的理論依據(jù)。然后，根據(jù)我們擁有的材料用單片機實現(xiàn)電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，最后在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了其軟件設(shè)計。 畢業(yè)設(shè)計 2 第 1 章 電 冰箱系統(tǒng)概述 單片機概述 自從 1971 年微型計算機問世以來，隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的進一步發(fā)展，導(dǎo)致微型計算機正向兩個方向發(fā)展：一是高速度、高性能、大容量的高檔微型計算機及其系列化，向大、中型計算機挑戰(zhàn)；另一個是穩(wěn)定可靠、小而廉、能適應(yīng)各種領(lǐng)域需要的單片機。 單片機是指把中央處理器、隨機存儲器、只讀存儲器、定時器 /計數(shù)器以及 I/O接口電路等主要部件集成在一塊半導(dǎo)體芯片上的微型計算機。雖然單片機只是一個芯片，但從組成和功能上看，它已經(jīng)具有了微型計算機系統(tǒng)的含義，從某種意義上來說，一塊單片機就是一臺微 型計算機。 自從 1975 年美國德可薩斯公司推出世界上第一個 4 位單片機 TMS1000 型以來，單片機技術(shù)不斷發(fā)展，目前已成為微型計算機技術(shù)的一個獨特分支，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器儀表智能化、家用電子產(chǎn)品等各個控制領(lǐng)域。 單片機的特點 單片機結(jié)構(gòu)上的設(shè)計主要是面向控制上的需要，因此，它在硬件結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)及 I/O 能力等方面均有獨特之處，其顯著的特點之一就是具有非常有效的控制能力，故也可把單片機稱為微控制器。 與普通的微型計算機相比，單片機主要具有以下特點： (1)體積小、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高 單片機把各 功能部件集成在一個芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機的可靠性與抗干擾能力。另外，其體積小，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合在惡劣環(huán)境下工作。 (2)控制能力強 單片機雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是它“五臟俱全”，已經(jīng)具備了足夠的控制功能。單片機具有較多的 I/O口， CPU 可以直接對 I/O 進行操作、算術(shù)操作、邏輯操作和位操作，指令簡單而豐富。所以單片機也是“面向控制”的計算機。 (3)低電壓、低功耗 單片機可以在 ，有的已能在 或 下工作；功耗降至為μ A 級，一顆紐扣電池就可長期使用。 (4)優(yōu)異的性能 /價格比 由于單片機構(gòu)成的硬件結(jié)構(gòu)簡單、開發(fā)周期短、控制功能強、可靠性高，因此，在達到同樣功能的條件下，用單片機開發(fā)的控制系統(tǒng)比用其畢業(yè)設(shè)計 3 它類型的微型計算機開發(fā)的控制系統(tǒng)價格更便宜。 單片機應(yīng)用 (1)工業(yè)控制 單片機廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，無論是數(shù)據(jù)采集、過程控制、生產(chǎn)線上的機器人系統(tǒng)，都是用單片機作為控制器。自動化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)、提高經(jīng)濟效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量和減輕勞動強度。因此，單片機技術(shù)廣泛應(yīng)用于機械、電子、石油、化工、紡織、食 品等工業(yè)領(lǐng)域。 (2)智能化儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化、數(shù)字化、自動化，提高測試精度和準確度，結(jié)構(gòu)簡單，減少體積及重量，提高其性能價格比。例如：智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。 (3)智能家電 家電產(chǎn)品智能化程度的進一步提高就需要有單片機的參與，例如“微電腦控制”的洗衣機、電冰箱、微波爐、空調(diào)機、電視機、音響設(shè)備等，這里的微電腦實際上就是“單片機”。 (4)信息與通信技術(shù) 圖形終端機、傳真機、復(fù)印機、調(diào)制解調(diào)器、聲響處理器、數(shù)字濾波器等。 家用電冰箱的發(fā)展趨勢 隨著家用電冰箱的發(fā)展和普及，其耗電量占民用總用電量的比例越來越大 (美國為 13 %) ， 因而 ， 提高冰箱的能源效率 ， 增加我國家電產(chǎn)品在國內(nèi)外市場上的競爭力 ，與國際水平接軌 ， 已成為生產(chǎn)企業(yè)的重要任務(wù)。為了鼓勵企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能冰箱和用戶購買節(jié)能冰箱 ， 世界各國采取了一系列的政策措施 。 如美國頒布了能源法 ， 制定了包括冰箱在內(nèi)的十二種家用電器的能耗限制標準 ； 日本實施了家用電器系列節(jié)能標準 ；歐洲對冰箱實行了能效等級標準 ； 此外 ， 加拿大、澳大利亞、臺灣、香港等國家和地區(qū)也制定或?qū)嵤┝穗姳涞哪苄藴?。 我國家 用電器節(jié)能技術(shù)也是《“九五”國家重點技術(shù)開發(fā)指南》中的重大關(guān)鍵技術(shù)之一 ， 而且國家經(jīng)貿(mào)委已正式確定“九五”期間 ， 節(jié)能與 CFCS替代技術(shù)的開發(fā)將作為家用電器行業(yè)參與國際競爭、趕超國際水平的重點項目 。 節(jié)能已成為全球關(guān)心的一大課題 。 但由于我國冰箱工業(yè)發(fā)展較晚 ， 冰箱節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用與發(fā)達國家相比有大的差距 ， 因此我們必須加強和發(fā)達國家的技術(shù)交流 ， 參考和借鑒國外先進的節(jié)能經(jīng)驗和措施 ， 促進我國冰箱節(jié)能工作的開展 。 同時政府部門采取傾斜政策鼓勵企業(yè)進行技術(shù)創(chuàng)新 ， 大力開展節(jié)能產(chǎn)品認證工作 ， 推動冰箱節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展 。 總 之 ， 在家電市場競爭日趨激烈的今天 ， 如何在節(jié)能、變頻等技術(shù)領(lǐng)先一步 ， 以提升產(chǎn)品的高科技含量來占領(lǐng)市場 ， 從而引導(dǎo)家電產(chǎn)品的更新?lián)Q代 ， 已成為家電行業(yè)競爭的前沿陣地 。 節(jié)能是世界家電的發(fā)展趨勢 。 畢業(yè)設(shè)計 4 第 2 章 MCS51 單片機介紹 MCS51單片機硬件介紹 單片機主要組成部分分為中央處理器 (CPU)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 內(nèi)部 RAM、內(nèi)部程序存儲器 內(nèi)部 ROM、 I/O端口、串行口、定時器、終端程序系統(tǒng)。 內(nèi)部主要組成部分介紹 MCS51單片機中央處理器 單片機的內(nèi) 部最核心的部分是 CPU，它是單片機的大腦和心臟。 CPU的主要功能是產(chǎn)生各種控制信號、以控制存儲器、輸入 /輸出端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算和邏輯運算以及位操作處理等。它的功能可分為運算器和控制器兩種。 MCS51單片機存儲器 89C51單片機中共有 256個 RAM單元，包括低 128個單元 (地址為 00H ~ 7FH)的內(nèi)部RAM區(qū)和高 128位 (地址為 80H ~ FFH)的特殊功能寄存器區(qū)。 89C51單片機還有 4KB的內(nèi)部 ROM，用于存放程序或表格，稱為程序存儲器。 MCS51單片機中斷系統(tǒng) 89C51單片機的中斷功能比較強，有 5個中斷元，即外部中斷 2個，定時器中斷 2個，串行中斷 1個，有 2個中斷優(yōu)先級。中斷控制電路主要包括用于中斷控制的四個寄存器 :定時器控制寄存器 TCON，串行口控制寄存器 SCON，中斷允許控制寄存器 IE，中斷優(yōu)先級控制寄存器 IP等。 MCS51單片機引腳介紹 MCS51系列單片機采用 40引腳雙列直插式封裝 (DIP)， 4個并行口共有 32根引腳，可分別作為地址線、數(shù)據(jù)線和 I/O線； 2根電源線； 2根時鐘震蕩電路引腳和 4根控制 線。 畢業(yè)設(shè)計 5 MCS51單片機是高性能單片機，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有許多引腳具有第二功能，以 89C51芯片為例，說明各引腳功能如下： 圖 21 89C51引腳圖 (1)電源引腳 Vcc和 Vss Vss：接地端。 Vcc：芯片 +5V電源端。 (2)時鐘信號引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL XTAL2：當使用單片機內(nèi)部震蕩電路時，用來外接石英晶體和微調(diào)電容，XTAL1是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸入端， XTAL2是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸出端，震蕩電路的頻率就是晶體的固有 頻率。當使用外部時鐘時， XTAL1接地， XTAL2接外部時鐘信號源。 (3)控制信號引腳 RST/VPD、 ALE/PROG————、 PSEN————和 EA——/VPP RST/VPD： RST是復(fù)位信號輸入端。當輸入的復(fù)位信號保持兩個機器周期 (24個時鐘周期 )以上的高電平時有效，用來完成復(fù)位操作；第二功能 VPD作為備用電源輸入端，當主電源 VCC發(fā)生故障，電壓降低到低電平規(guī)定值時，可通過 VPD為單片機內(nèi)部 RAM提供電源，以保護片內(nèi) RAM中的信息不丟失，使系統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運行。 ALE/PROG————:ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪問外部存儲器時， ALE用來鎖存 P0口擴展低 8位地址的控制信號。在不訪問外部存儲器時， ALE也以時鐘震蕩頻率的 1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作對外輸出時鐘信號或其他需要，例如可以用示波器查看 ALE是否有脈沖信號輸出來確定 89C51芯片的好壞；第二功能 PROG————是對內(nèi)部有EPROM的單片機的 EPROM編程時編程脈沖輸入端，它和 31號引腳的第二功能 Vpp一起使用。