【正文】 種意義上來(lái)說(shuō)，一塊單片機(jī)就是一臺(tái)微 型計(jì)算機(jī)。其后，我們又查閱了大量的資料文獻(xiàn)，其中最多的是國(guó)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)。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。而目前我國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的冰箱大多采用傳統(tǒng)的機(jī)械式溫控，其控制精度差，功能單一，控制方式簡(jiǎn)單難以滿(mǎn)足冰箱發(fā)展的要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的進(jìn)一步提高，人們對(duì)多功能的發(fā)展要求越來(lái)越高。 本次設(shè)計(jì)基于大量的市場(chǎng)調(diào)查和理論研究。然后，根據(jù)我們擁有的材料用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，最后在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了其軟件設(shè)計(jì)。 自從 1975 年美國(guó)德可薩斯公司推出世界上第一個(gè) 4 位單片機(jī) TMS1000 型以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，目前已成為微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)獨(dú)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(gè)控制領(lǐng)域。 (2)控制能力強(qiáng) 單片機(jī)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是它“五臟俱全”，已經(jīng)具備了足夠的控制功能。 (4)優(yōu)異的性能 /價(jià)格比 由于單片機(jī)構(gòu)成的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、開(kāi)發(fā)周期短、控制功能強(qiáng)、可靠性高，因此，在達(dá)到同樣功能的條件下，用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)比用其畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 它類(lèi)型的微型計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)價(jià)格更便宜。 (2)智能化儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化，提高測(cè)試精度和準(zhǔn)確度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少體積及重量，提高其性能價(jià)格比。 家用電冰箱的發(fā)展趨勢(shì) 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(lái)越大 (美國(guó)為 13 %) ， 因而 ， 提高冰箱的能源效率 ， 增加我國(guó)家電產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力 ，與國(guó)際水平接軌 ， 已成為生產(chǎn)企業(yè)的重要任務(wù)。 節(jié)能已成為全球關(guān)心的一大課題 。 節(jié)能是世界家電的發(fā)展趨勢(shì) 。它的功能可分為運(yùn)算器和控制器兩種。中斷控制電路主要包括用于中斷控制的四個(gè)寄存器 :定時(shí)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(jí)控制寄存器 IP等。 (2)時(shí)鐘信號(hào)引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL XTAL2：當(dāng)使用單片機(jī)內(nèi)部震蕩電路時(shí)，用來(lái)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。 ALE/PROG————:ALE為地址鎖存允許輸出信號(hào)。在訪問(wèn)外部 ROM時(shí)， PSEN———— 產(chǎn)生負(fù)脈沖作為讀外部 ROM的選通信號(hào)。當(dāng) EA——為高電平且 PC值小于 0FFF(4K)時(shí)， CPU執(zhí)行內(nèi)部 ROM的程序，但當(dāng) PC的值超出 4K時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外 ROM的程序。 P0口先輸出片外存儲(chǔ)器的低 8位地址并鎖存在地址鎖存器中，然后再輸入或輸出數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)外部 ROM或外部 RAM時(shí)，輸出高 8位地址，與 P0口提供的低 8位地址一起組成 16位地址總線。 時(shí)鐘電路 89C51 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。圖中，電容器C01， C02 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在 530pF。這種方式適宜用來(lái)使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。 基本時(shí)序單位 單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期 (或外部引入的時(shí)鐘周期 )為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。 1 個(gè)到 4 個(gè)機(jī)器周期確定一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是指令周期。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。圖中電容 C1 和電阻 R1 對(duì)電源 +5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，由于電容 C3的充電和反相門(mén)的作用，使 RST 持續(xù)一段時(shí)間的高電平。單片機(jī)冷啟動(dòng) 后，片內(nèi) RAM 為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操 作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。 51 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至 于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 (2)智能化儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化，提高測(cè)試精度和準(zhǔn)確度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少體積及重量，提高其性能價(jià)格比。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 應(yīng)用芯片介紹 多通道 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809芯片介紹 電路組成和轉(zhuǎn)換原理 ADC0809是采用 CMOS工藝制造的雙列直插式單片 8位 A/D轉(zhuǎn)換器。每通道的轉(zhuǎn)換需 66~73個(gè)時(shí)鐘脈沖，大約 100~110μ S。 ADC0809外部引腳及 引腳功能 ADC0809外部引腳及引腳功能 如 41所示， ADC0809A/D轉(zhuǎn)換器，逐次比較寄存器(SAR)一個(gè) 8位三態(tài)輸出緩沖器。當(dāng)輸入一個(gè)正脈沖，便立即啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換器，同時(shí)使 EOC變?yōu)榈碗娖剑? (5)EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，高電平有效。 500kHz~1MHz，典型值為 640kHz。 74LS273 74LS273為數(shù)據(jù)鎖存器。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)一般采用單相異步電動(dòng)機(jī)，輸出功率在 以上的全封閉式壓縮機(jī)組才使用三相異步電動(dòng)機(jī)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到 75%左右的同步轉(zhuǎn)矩時(shí)，啟動(dòng)繼電器切斷副繞組，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。啟動(dòng)完成后繼電器動(dòng)作，切斷副繞組，只有主繞組參與運(yùn)行。啟動(dòng)完成后，啟動(dòng)繼電器將啟動(dòng)電容切 斷、運(yùn)轉(zhuǎn)電容仍接于電路中。 (1)重錘式啟動(dòng)繼電器 重錘式啟動(dòng)繼電器是目前電冰箱中廣泛采用的啟動(dòng)元件，主要有繼電器線圈、銜鐵、重錘、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)等組成。 (2)PTC啟動(dòng)器 PTC 啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理如下： PTC 元件是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，是一種鈦酸鋇半導(dǎo)體陶瓷晶體。 因 PTC啟動(dòng)器無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、受電壓波動(dòng)影響小、與電動(dòng)機(jī)匹配條件較寬松，因而有代替重錘啟動(dòng)繼電器的趨勢(shì)。 選用 PTC時(shí)，可根據(jù)壓縮機(jī)功率特性，主要從常溫電阻、最大沖擊電流等考慮選擇合適的 PTC元件型號(hào) (3)電容啟動(dòng)器 電容啟動(dòng)器是一種輔助啟動(dòng)裝置，主要用于冷藏箱等制冷設(shè)備中。 電容器的好壞的判別方法：測(cè)量前，先將電容器兩引線短接，使其放電。 (1)外接式 外接過(guò)載保護(hù)器由雙金屬片，動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)、電熱絲和外殼組成。 (2)內(nèi)埋式 內(nèi)埋式過(guò)熱保護(hù)繼電器一般用于功率較大的全封閉式壓縮機(jī)中，直接控制繞組溫度，使用中只要繞組溫度超出正常范圍，即可切斷電源。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 第 5 章 電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)時(shí) ， 具有以下功能 : (1)利用功能鍵分別控制冷凍室溫度、冷藏室溫度等 。 (5)開(kāi)門(mén)超過(guò) 1min 將聲光報(bào)警 ， 提醒用戶(hù)及時(shí)關(guān)門(mén) 。 本系統(tǒng)硬件主要是由單片機(jī)、存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)、顯示器、傳感放大器、執(zhí)行器、過(guò)欠壓檢測(cè)、報(bào)警器等電路組成。 整流濾波后得到的直流輸入電壓 U1接在輸入端和公共端之間，在輸出端即可得到穩(wěn)定的輸出電壓 U0。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩信號(hào)提供給微電腦電路作為時(shí)基信號(hào)。 溫度檢測(cè)電路 溫度檢測(cè)電路主要由溫度傳感器和運(yùn)算放大器等組成如圖 53所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 圖 53 溫度檢測(cè)電路 溫度傳感器 溫度傳感器主要用來(lái)接收冷藏室和冷凍室溫度信息及霜厚信息。其阻值和溫度的關(guān)系為： R(t)=286/(+t)。用于將微弱的電壓進(jìn)行放大。 鍵盤(pán)工作原理也很簡(jiǎn)單 ， 89C51 通過(guò) RXD 端向鍵盤(pán)掃描移位寄存器 74LSI64 逐位發(fā)送數(shù)據(jù)“ 0” ， 每次發(fā)送后即從 T0 端讀入鍵盤(pán) 信號(hào) ， 若讀得“ 0”表示有鍵按下 ， 轉(zhuǎn)入處理鍵功能程序。圖中 R和 W為降壓電阻， LED為光電耦合器的反向旁路二極管兼作電源指示燈。 存儲(chǔ)器 由 8D鎖存器 74LS373用于單片機(jī) P0口的地址低 8位和數(shù)據(jù)分割 。顯示部分采用 LED數(shù)碼管顯示。輸出在經(jīng)達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器 MC1413驅(qū)動(dòng)后控制交流固態(tài)繼電器 SSR SSR2。開(kāi)門(mén)時(shí)，觸點(diǎn) A接通 89C51的 ；關(guān)門(mén)時(shí)，觸點(diǎn) B接通， 。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 第 6 章 電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系 統(tǒng)軟件采用模塊化程序設(shè)計(jì)思想，用匯編語(yǔ)言編制。主程序流程圖如圖 61所示。 T1 的中斷服務(wù)程序除了完成速凍、除霜、溫度等各種檢測(cè) ， 根據(jù)檢測(cè)結(jié)果 ， 比較、分析以控制執(zhí)行元件 (壓縮機(jī)、電熱絲 ) 工作。也可以實(shí)現(xiàn)上面所述的對(duì)冷凍室溫度、冷藏室溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，同時(shí)也具備自動(dòng)除霜功能。 這次設(shè)計(jì)對(duì)我們的鍛煉是多方面的，除了對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程熟悉外，我們還進(jìn)一步提高了作圖， AUTO CAD軟件的使用， 說(shuō)明書(shū)編輯，各種信息的 采集和 分析，對(duì) WORD文檔的使用等多方面的能力。在科技高速發(fā)展的今天，我們?nèi)绻賾?yīng)用模糊控制技術(shù)加入到電冰箱的控制系統(tǒng)，這樣的電冰箱就近乎是完美的！時(shí)間倉(cāng)促，在短短的 2個(gè)月里完成這么復(fù)雜的控制系統(tǒng)，一定存在缺點(diǎn)和不足，望老師和同學(xué)批評(píng)指正。是你們不僅教給我們知識(shí)，還教會(huì)了我們?cè)趺礃尤ミ\(yùn)用知識(shí)，來(lái)解決身邊的問(wèn)題。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 附錄 2 控制系統(tǒng)總圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 附錄 3 溫度采集電路圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 附錄 4 控制電路圖 畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 附錄 5 +5V(45V)直流電