【正文】 種意義上來說，一塊單片機就是一臺微 型計算機。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。 本次設計基于大量的市場調(diào)查和理論研究。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)的硬件設計，最后在硬件設計的基礎上實現(xiàn)了其軟件設計。 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，單片機技術不斷發(fā)展，目前已成為微型計算機技術的一個獨特分支，廣泛應用于工業(yè)控制、儀器儀表智能化、家用電子產(chǎn)品等各個控制領域。 (2)控制能力強 單片機雖然結(jié)構簡單，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 /價格比 由于單片機構成的硬件結(jié)構簡單、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。 (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)構簡單，減少體積及重量，提高其性能價格比。 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。 節(jié)能已成為全球關心的一大課題 。 節(jié)能是世界家電的發(fā)展趨勢 。它的功能可分為運算器和控制器兩種。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。 (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。 ALE/PROG————:ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪問外部 ROM時， PSEN———— 產(chǎn)生負脈沖作為讀外部 ROM的選通信號。當 EA——為高電平且 PC值小于 0FFF(4K)時， CPU執(zhí)行內(nèi)部 ROM的程序，但當 PC的值超出 4K時將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外 ROM的程序。 P0口先輸出片外存儲器的低 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)。在訪問外部 ROM或外部 RAM時，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。 時鐘電路 89C51 單片機的時鐘信號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。這種方式適宜用來使單片機的時鐘與外部信號保持同步。 基本時序單位 單片機以晶體振蕩器的振蕩周期 (或外部引入的時鐘周期 )為最小的時序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時序基準。 1 個到 4 個機器周期確定一條指令的執(zhí)行時間，這個時間就是指令周期。如果 RST 持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)。圖中電容 C1 和電阻 R1 對電源 +5V來說構成微分電路。上電后，由于電容 C3的充電和反相門的作用，使 RST 持續(xù)一段時間的高電平。單片機冷啟動 后，片內(nèi) RAM 為隨機值，運行中的復位操 作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值。 51 單片機在系統(tǒng)復位時，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設置為特定的值，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，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)構簡單，減少體積及重量，提高其性能價格比。 畢業(yè)設計 11 第 3 章 應用芯片介紹 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個時鐘脈沖，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 8位三態(tài)輸出緩沖器。當輸入一個正脈沖，便立即啟動 A/D轉(zhuǎn)換器，同時使 EOC變?yōu)榈碗娖剑? (5)EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，高電平有效。 500kHz~1MHz，典型值為 640kHz。 74LS273 74LS273為數(shù)據(jù)鎖存器。壓縮機電動機一般采用單相異步電動機，輸出功率在 以上的全封閉式壓縮機組才使用三相異步電動機。當電動機轉(zhuǎn)速達到 75%左右的同步轉(zhuǎn)矩時，啟動繼電器切斷副繞組，這時只有主繞組參與運行。啟動完成后繼電器動作，切斷副繞組，只有主繞組參與運行。啟動完成后，啟動繼電器將啟動電容切 斷、運轉(zhuǎn)電容仍接于電路中。 (1)重錘式啟動繼電器 重錘式啟動繼電器是目前電冰箱中廣泛采用的啟動元件，主要有繼電器線圈、銜鐵、重錘、動觸點、靜觸點等組成。 (2)PTC啟動器 PTC 啟動器結(jié)構與工作原理如下： PTC 元件是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，是一種鈦酸鋇半導體陶瓷晶體。 因 PTC啟動器無觸點、無噪音、結(jié)構簡單、工作可靠、受電壓波動影響小、與電動機匹配條件較寬松，因而有代替重錘啟動繼電器的趨勢。 選用 PTC時，可根據(jù)壓縮機功率特性，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 (3)電容啟動器 電容啟動器是一種輔助啟動裝置，主要用于冷藏箱等制冷設備中。 電容器的好壞的判別方法：測量前，先將電容器兩引線短接，使其放電。 (1)外接式 外接過載保護器由雙金屬片，動觸點、靜觸點、電熱絲和外殼組成。 (2)內(nèi)埋式 內(nèi)埋式過熱保護繼電器一般用于功率較大的全封閉式壓縮機中，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)設計 16 第 5 章 電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設計 本系統(tǒng)處于監(jiān)控狀態(tài)時 ， 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)開門超過 1min 將聲光報警 ， 提醒用戶及時關門 。 本系統(tǒng)硬件主要是由單片機、存儲器、鍵盤、顯示器、傳感放大器、執(zhí)行器、過欠壓檢測、報警器等電路組成。 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)生的震蕩信號提供給微電腦電路作為時基信號。 溫度檢測電路 溫度檢測電路主要由溫度傳感器和運算放大器等組成如圖 53所示： 畢業(yè)設計 18 圖 53 溫度檢測電路 溫度傳感器 溫度傳感器主要用來接收冷藏室和冷凍室溫度信息及霜厚信息。其阻值和溫度的關系為： R(t)=286/(+t)。用于將微弱的電壓進行放大。 鍵盤工作原理也很簡單 ， 89C51 通過 RXD 端向鍵盤掃描移位寄存器 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 信號 ， 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。 存儲器 由 8D鎖存器 74LS373用于單片機 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)達林頓型驅(qū)動器 MC1413驅(qū)動后控制交流固態(tài)繼電器 SSR SSR2。開門時，觸點 A接通 89C51的 ；關門時，觸點 B接通， 。 畢業(yè)設計 20 第 6 章 電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設計 系 統(tǒng)軟件采用模塊化程序設計思想，用匯編語言編制。主程序流程圖如圖 61所示。 T1 的中斷服務程序除了完成速凍、除霜、溫度等各種檢測 ， 根據(jù)檢測結(jié)果 ， 比較、分析以控制執(zhí)行元件 (壓縮機、電熱絲 ) 工作。也可以實現(xiàn)上面所述的對冷凍室溫度、冷藏室溫度的自動調(diào)節(jié)，并顯示當前工作狀態(tài)，同時也具備自動除霜功能。 這次設計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設計過程熟悉外，我們還進一步提高了作圖， AUTO CAD軟件的使用， 說明書編輯，各種信息的 采集和 分析，對 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媚：刂萍夹g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！時間倉促，在短短的 2個月里完成這么復雜的控制系統(tǒng)，一定存在缺點和不足，望老師和同學批評指正。是你們不僅教給我們知識，還教會了我們怎么樣去運用知識，來解決身邊的問題。 畢業(yè)設計 28 附錄 2 控制系統(tǒng)總圖 畢業(yè)設計 29 附錄 3 溫度采集電路圖 畢業(yè)設計 30 附錄 4 控制電路圖 畢業(yè)設計 31 附錄 5 +5V(45V)直流電