【正文】 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。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。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，推動著自動化生產(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。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)。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。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。 “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。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。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)的啟動與停止，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。C 時(shí)，停止制冷。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。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，控制加熱器的啟動與停止，完成自動除霜的功能。176。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。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)。最低電壓可以低至 。GND：接地。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。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。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。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。/EA/VPP：當(dāng)/EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH） ，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。在 AT89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，而在芯片的外部，XTAL1 和XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振、電容等均應(yīng)盡可能靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。本單片機(jī)系統(tǒng)采用自動復(fù)位方式復(fù)位。X25045 是美國 Xicor 公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成 電路，它將 EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。表 32 X2504 指令名及指令格式X25045 硬件連接圖如圖 33 所示。CR3的時(shí)間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@時(shí) CPU 的振蕩器已經(jīng)在工作?？撮T狗電路的定時(shí)時(shí)間長短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長即可。系統(tǒng)就不會復(fù)位。 /*產(chǎn)生 cs 脈沖*/cs=1。因此設(shè)定合適的電源電壓值非常重要。C 80 . 1 F+ 5 VL M 7 8 0 5D 1++R 42 0 0 ΩL E D圖 35 +5V 穩(wěn)壓電源電路圖LM7805 是常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是 TO220 封裝，要求輸入輸出電壓差保持在 2V 以上，能提供直流 5V 的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過流和過載保護(hù)電路。ML7805 的引腳圖如圖 36 所示：L M 7 8 0 5V i n1V o u t3G N A2圖 36 LM7805 三端穩(wěn)壓器引腳圖2．正負(fù) 12V 穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)12V 穩(wěn)壓源主要用于為比較器，固態(tài)繼電器等提供穩(wěn)壓源。 FC 1 20 . 1 181。 FC 1 6 0 . 1 181。該電源輸出電壓為177。 霜厚檢測電路冷凍室中的水分會凝結(jié)成霜，因此，電冰箱應(yīng)有自動除霜功能。 熱敏電阻簡介熱敏電阻是一種對溫度極為敏感的電阻器。按溫度系數(shù)可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。用萬用表測其阻值時(shí)，其阻值不一定和標(biāo)稱阻值相符。2)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的特點(diǎn)。常用的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的類型有:MF5l、MF5MF53MF53MF53 MF57l、MF57MF57MFl2l、MFl2MFl2MFl3 、MFlMFl5 、MFl6 、MFlMF2ll、 MF22l、MF22MF22RR82 RR83RR84RH86MF3ll、MF3lMF313 等。～177。它有 5 個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。LM124 是軍品；LM224 為工業(yè)品；而 LM324 為民品。由于輸入電壓低于比較器的比較電壓而輸出低電平，穩(wěn)壓管導(dǎo)通，經(jīng)反相器輸出低電平，結(jié)合軟件編程，觸發(fā)單片機(jī)產(chǎn)生中斷，控制加熱絲的啟動和壓縮機(jī)停止工作，并通過軟件編程控制加熱絲工作一定時(shí)間后停止工作；加熱后再次檢測溫度；當(dāng)霜有一定的融化后，熱敏電阻檢測到的溫度升高，Rt 阻值降低，VA 電壓值升高，經(jīng)放大器放大,輸入比較器中。AD590 溫度與電流的關(guān)系如表 34 所示表 34 AD590 溫度與電流的關(guān)系　AD590 溫度與電流的關(guān)系如下表所示攝氏溫度 AD590 電流 經(jīng) 10KΩ 電壓0℃ uA 10℃ uA V20℃ uA V30℃ uA V40℃ uA V50℃ uA V60℃ uA V（2）AD590 引腳圖A D 5 9 0+圖 310 AD590 引腳圖 ADC0809 簡介1．主要特性1） 8 路 8 位 A／D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。2．ADC0809 的芯片封裝及引腳功能簡介ADC0809 芯片為 28 引腳，為雙列直插式封裝，其引腳排列如圖 311 所示:I N 3I N 1I N 2I N 7I N 6I N 5I N 4I N 0S T A R TE O CD 3O EC L O C KV C CV r e f （ + ）G N DA D D AA L EV r e f （ ）A D D CA D D BD 2D 0D 4D 5D 6D 7D 111 0987654321 41 31 21 11 61 51 81 71 92 02 82 72 32 22 12 62 52 4A D C 0 8 0 9圖 311 ADC0809 引腳圖對 ADC0809 主要信號引腳的功能說明如下：（1） IN7～I(xiàn)N0 ——模擬量輸入通道（2） ALE——地址鎖存允許信號。本信號有時(shí)簡寫為 ST。表 35 ADC0809 地址通道對應(yīng)關(guān)系（5） CLK——時(shí)鐘信號。EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換；EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。D0 為最低位，D7 為最高。（9） Vcc——+5V 電源。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn) A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序，A/D 轉(zhuǎn)換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。AD590 在 25℃（）時(shí)，理想輸出電流為 ，但實(shí)際上存在一定誤差，可以在外電路中進(jìn)行修正。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量送入單片機(jī)內(nèi)，結(jié)合編程，控制壓縮機(jī)的開啟于停止工作，并通過轉(zhuǎn)換，在 LED 中進(jìn)行溫度值的顯示。溫度是影響電源設(shè)備可靠性的最重要因素，根據(jù)有關(guān)資料分析表明電子元器件溫度升高，可靠性即會下降。D 2 ~ D 5 I N 4 0 7L E D2 2 0 V~ 1 2 VT I L 1 1 3R 2 0 1 0 0 K ΩD 6R 2 1 1 0 0 ΩR 2 2 2 0 0 Ω+R 2 3R 2 4C 1 8R 2 5圖 314 電源過欠壓采樣保護(hù)電路上圖是僅用一個(gè)電壓跟隨器及幾個(gè)分立元器件構(gòu)成的電源過壓欠壓保護(hù)電路。取樣所得的電壓信號輸入到 ADC0809 的 IN2，結(jié)合軟件編程，將電壓信號從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并與軟件設(shè)定的特定值相比較，當(dāng)電壓信號高于或低于某兩個(gè)固定值時(shí)，ADC0809 將向單片機(jī)產(chǎn)生中斷，控制壓縮機(jī)停止工作。當(dāng) G=“1”時(shí)，74LS373 輸出端 1Q—8Q 與輸入端 1D—8D 相同；當(dāng) G 為下降沿時(shí)，將輸入數(shù)據(jù)鎖存。ADC0809 的三位地址 A，B，C 對 8 條通道進(jìn)行選擇，其中，A 為低位地址，C 為高位地址。產(chǎn)生中斷信號后，單片機(jī)結(jié)合中斷程序，對中斷進(jìn)行處理，控制壓縮機(jī)的運(yùn)行和停止。容積型壓縮機(jī)是指氣缸內(nèi)制冷劑蒸氣直接受到壓縮，使其容積變小，壓力增高的壓縮機(jī)。CPU 的 ALE 信號必須經(jīng)過反相器反相之后才能與 74LS273 的控制端 CLK 端相連。當(dāng) MC1413 的 15 端輸出高電平時(shí)， SSR2 的 4 端接通，使壓縮機(jī)繞組接通電源而啟動，開始制冷。其電路圖如圖 319 所示：P 1 . 2P 1 . 0+ 5 v1 k ΩT 1L E D揚(yáng)聲器1 . 5 K Ω1 0 181。后者因占用 I/O 引腳數(shù)少，常被按鍵較多的控制系統(tǒng)所采用。（2） CLK:時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖。（6） RD:讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。（9） SL0～SL3:掃描線，用來掃描按鍵開關(guān)，傳感器陣列和顯示數(shù)字，這些可被編程或被譯碼。（13） OUTA3～OUTA0 及 OUTB3～OUTB0： 顯示輸出 A 口及 B 口，這兩個(gè)口是164 切換的數(shù)字顯示。（16） VSS：地線輸入線。（1）LED 數(shù)碼管顯示器的結(jié)構(gòu)LED 數(shù)碼管是 1 種由 LED 發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器。本電冰箱的電控系統(tǒng)使用的 LED 數(shù)碼顯示器所用的是共陰極接法，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 321 所示：abcdefgd p圖 321 共陰極 LED 數(shù)碼顯示器內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2）共陰極 LED 數(shù)碼顯示器引腳封裝圖gfG N Dacbde d pG N Dabcdefg圖 322 共陰極 LED 數(shù)碼顯示器引腳圖 鍵盤顯示電路設(shè)計(jì)鍵盤顯示電路是人與 AT89C51 進(jìn)行人機(jī)交換的媒介，用于向 CPU 輸入運(yùn)行參數(shù)，控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。為了減少鍵盤電路占用 I/O 引腳數(shù)目，將鍵盤電路設(shè)計(jì)為 44 矩陣鍵盤形式。 F1 0 0 Ω 85 . 1 KV C CV C CV C C247。本設(shè)計(jì)用行掃描法。8279 的OUTA0~OUTA3 和 OUTB0~OUTB3 是動態(tài)掃描顯示的輸出口，輸出單片機(jī)的數(shù)據(jù)，控制個(gè)各 LED 的顯示字符。 系統(tǒng)主程序主程序是整個(gè)電冰箱的總控制程序，包括控制單元的初始化、控制中斷、定時(shí)、顯示，鍵盤程序的啟動