【正文】 89C105AT89S8252。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89 系列單片機(jī)的概況AT89 系列單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司的 8 位 Flash 單片機(jī)產(chǎn)品。通過(guò)鍵盤(pán)掃描等程序設(shè)計(jì)把鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示。C 時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷，當(dāng)溫度低于10176。電冰箱的智能化必將隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展而逐步的得到提高。其中，其功能的發(fā)展主要依靠電冰箱電控系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，傳統(tǒng)的機(jī)械式、簡(jiǎn)單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展要求，因此，這對(duì)電冰箱控制器提出了更高的要求，電冰箱的電控系統(tǒng)的發(fā)展也成為了電冰箱功能不斷提高的關(guān)鍵。正由于用單片機(jī)控制器改造落后的設(shè)備具有性價(jià)比高、提高設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的自動(dòng)化程度的特點(diǎn)，所以電冰箱的電控系統(tǒng)也采用了單片機(jī)為其各功能控制實(shí)現(xiàn)的核心。酒店廠房及家庭生活中都會(huì)見(jiàn)到溫度控制的影子，溫度控制將更好的于社會(huì)，電冰箱的出現(xiàn)及大量普及就是一個(gè)很好的例子。為此，本文介紹了采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制器核心，對(duì)電冰箱的工作過(guò)程進(jìn)行控制，并用聲音將電冰箱的一些工作過(guò)程進(jìn)行提示，使控制過(guò)程更人性化。本系統(tǒng)分溫度測(cè)量和信號(hào)產(chǎn)生輸出兩大部分。溫度測(cè)量部分以模擬電路為主，配合電壓比較模塊、A/D 轉(zhuǎn)化模塊，在誤差允許范圍內(nèi)測(cè)量溫度值，并進(jìn)行比較 ,產(chǎn)生電壓信號(hào)。通過(guò) AD590 溫度傳感器對(duì)冷藏室溫度,冷凍室溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將產(chǎn)生的模擬信號(hào)，通過(guò) ADC0809 進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)；對(duì)霜厚度則通過(guò)熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測(cè)后產(chǎn)生中斷信號(hào)送入單片機(jī)。隨著社會(huì)發(fā)展，人們對(duì)食品溫度的控制要求也越來(lái)越高，對(duì)于電冰箱的溫度控制也就相應(yīng)的不斷提高。而我設(shè)計(jì)的電冰箱的電控系統(tǒng)就是采用了單片機(jī)為控制核心，通過(guò)電路設(shè)計(jì)，擴(kuò)展外圍電路，實(shí)現(xiàn)電冰箱的溫度控制，自動(dòng)除霜，溫度的顯示功能，開(kāi)門(mén)報(bào)警功能，具有很強(qiáng)的實(shí)用性，現(xiàn)實(shí)性。單片機(jī)的出現(xiàn)及應(yīng)用使電冰箱電控系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和完善有了很大的進(jìn)步。 論文主要設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的目的是利用單片機(jī)采集環(huán)境溫度值，以數(shù)字量的形式存儲(chǔ)和顯示，可以獨(dú)立作為一種設(shè)備對(duì)溫室溫度進(jìn)行有一定精度的控制，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的運(yùn)算發(fā)出各種控制命令，并能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度值，設(shè)定目標(biāo)控制溫度值。C~20176。LED 電路用來(lái)顯示鍵盤(pán)輸入的數(shù)據(jù)，AD590 實(shí)現(xiàn)對(duì)冷凍室和冷藏室的溫度檢測(cè)，ADC0809 完成對(duì)溫度的模數(shù)轉(zhuǎn)換，將信號(hào)上傳給單片機(jī)，其功能是靠硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件程序的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)系列單片機(jī)的最大特點(diǎn)是在片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器，而其他方面和 MCS—51 沒(méi)有太大的區(qū)別。其中 AT89LV5AT89LV52 分別是 AT89C5l、AT89C52 的低電壓產(chǎn)品。P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。另外，該引腳被略微拉高。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。但電容的大小影響振蕩器的穩(wěn)定性和起振的快速性，為了提高精度，本實(shí)驗(yàn)板采用 30pF 的電容作為微調(diào)電容。 F圖 33 X25045 復(fù)位電路圖在實(shí)際環(huán)境中,微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)常常受到干擾,其中大型設(shè)備的啟停、強(qiáng)繼電器的通斷、電源波形畸變等因素會(huì)造成電源電壓的波動(dòng),瞬間的壓降往往造成系統(tǒng)死機(jī)、數(shù)據(jù)丟失和誤操作,使系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行,甚至出現(xiàn)事故,所以對(duì)系統(tǒng)電源電壓的監(jiān)測(cè)、控制和重要數(shù)據(jù)的有效保存十分重要。圖 33 電路 中，CPU 的復(fù)位信號(hào)共有 3 個(gè)：上電復(fù)位(CR2)，人工復(fù)位(S、 RR2) 和 Watchdog 復(fù)位(CR3)，通過(guò)或門(mén)綜合后加到 RESET 端。需要注意的是，在程序正常運(yùn)行的時(shí)候，應(yīng)該在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粭l喂狗指令，使系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的定時(shí)時(shí)間達(dá)不到預(yù)置時(shí)間。電源電壓過(guò)大會(huì)大大縮短芯片的工作壽命，嚴(yán)重的會(huì)燒毀芯片及其它元器件；過(guò)小將不能驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)板工作電路。D1 為發(fā)光二級(jí)管，接通電源時(shí)，燈亮表示電源電路供電正常，否則電源電路出錯(cuò)。 F+ 1 2 V 1 2 VL M 7 9 1 21 6 V1 6 VC 1 4 0 . 1 181。正、負(fù)三端穩(wěn)壓器均要加裝合適的散熱器。按其受熱方式的不同可分為直熱式熱敏電阻器和旁熱式熱敏電阻器。正溫度系數(shù)熱敏電阻器的型號(hào)有:MZ4l、MZ4lA、 MZ4MZ0l、MZ0MZ0MZ0 WZ9MZ93 、MZ7MZ7MZ73 、MZ7MZ7MZ61MZ61MZ61 MZ2A、WZ2B、MZ2C、MZ2D、MZ21l 、MZ212 等。電路功耗很小，LM324 工作電壓范圍寬，可用正電源3～30V，或正負(fù)雙電源177。LM12LM224 和 LM324 引腳功能及內(nèi)部電路完全一致。 溫度傳感器 AD590（1）主要特性AD590 產(chǎn)生的電流與絕對(duì)溫度成正比，它可接收的工作電壓為 4V－30V，檢測(cè)的溫度范圍為－55℃－＋150 ℃，它有非常好的線性輸出性能，溫度每增加 1℃，其電流增加 1uA。START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809；START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間，START 應(yīng)保持 低電平。（6） EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻；OE=1 ，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。例如ADC0809 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128μs，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS51 單片機(jī)共 64 個(gè)機(jī)器周期。 冷凍室溫度采樣電路圖AD590 檢測(cè)采樣冷凍室溫度電路如圖 312 所示：+1 0 k Ω A D C 0 8 0 9 I N 01 0 k ΩA D 5 9 0R 1 2 1 0 0 ΩR 1 3 9 5 0 Ω+ 1 2 V∞R 1 4R 1 5圖 312 冷凍室溫度檢測(cè)電路 冷藏室溫度采樣電路圖AD590 檢測(cè)采樣冷藏室溫度電路如圖 313 所示：+1 0 k Ω A D C 0 8 0 9 I N 11 0 k ΩA D 5 9 0R 1 6 1 0 0 ΩR 1 7 9 5 0 Ω+ 1 2 V∞R 1 8R 1 9圖 313 冷藏室溫度檢測(cè)電路 冷凍室冷藏室溫度檢測(cè)采樣原理AD590 作為溫度傳感器，安裝于冷藏室和冷凍室內(nèi)的內(nèi)側(cè)壁。采用過(guò)壓欠壓保護(hù)以提高電源的可靠性和安全性。光敏電阻起到了隔離耦合的作用，可防止當(dāng)電源電壓很大時(shí)，產(chǎn)生的電壓電流過(guò)大而損壞芯片及其他電路。P0 口是地址/ 數(shù)據(jù)線，地址與數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用，所以，ADC0809 的三位地址需通過(guò)地址鎖存器，以保證地址與數(shù)據(jù)的分時(shí)復(fù)用的正確性。電冰箱制冷系統(tǒng)所選用的壓縮機(jī)屬于容積型壓縮機(jī)。當(dāng) MC1413 的 16 端有高電平輸出時(shí)，SSR1 的 4 引腳端接通，使加熱絲接通電源而除霜。前者接口電路簡(jiǎn)單，一般應(yīng)用于需要少量按鍵的控制系統(tǒng)。（5） A0:緩沖器低位地址，當(dāng) A0 為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。（12） CNTL/STB：當(dāng) CNTL/STB 開(kāi)關(guān)閉合時(shí)將其拉到低電平，否則始終保持高電平， 對(duì)于鍵盤(pán)輸入方式，此線用作控制輸入端，當(dāng)鍵被按下時(shí)，按鍵位置就和控制輸入狀態(tài)一起被存貯起來(lái)，在選通輸入方式中，作選通用，把數(shù)據(jù)存入 FIFO RAM 中。本電冰箱的電控系統(tǒng)使用的是 LED 數(shù)碼管。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。非編碼式鍵盤(pán)識(shí)別閉合鍵通常有兩種方法：一種稱為行掃描法，另一種稱線反轉(zhuǎn)法。該電冰箱控制程序主要由三大部分：主程序、定時(shí)器 T0 中斷服務(wù)程序、定時(shí)器T1 中斷服務(wù)程序，以及外部中斷 0 服務(wù)程序。本電冰箱的電控系統(tǒng)的核心部分是冷凍室和冷藏室的溫度檢測(cè)及控制電路。行線輸出是低電平，當(dāng)按鈕沒(méi)有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無(wú)鍵按下。由于本設(shè)計(jì)中需 4 個(gè)按鍵，分別設(shè)置為功能鍵、加一鍵、減一鍵和確定鍵。它使用了 8 個(gè)LED 發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)用于顯示字符，1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)。這兩個(gè)端口可被獨(dú)立控制，也可看成一個(gè) 8 位端口。（7） WR:寫(xiě)信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩立器讀出,將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫(xiě)入8279 的緩沖器。 接口芯片 8279 簡(jiǎn)介8279 引腳封裝及引腳功能8279 采用單177。74LS273 瑣存控制信號(hào)，一方面，增加輸出功率，另一方面，也防止單片機(jī)復(fù)位時(shí)引起控制的誤動(dòng)作。所以，在整個(gè)電冰箱的制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)的正常有序的運(yùn)行是非常重要的，因此，需恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)制冷壓縮機(jī)的啟動(dòng)與停止控制電路。IN0 輸入的是從冷凍室采樣所得的轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的溫度值；INT1 輸入的是從冷藏室采樣所得的轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的溫度值；INT2 輸入的是經(jīng)采樣的電源電壓值。 ADC0809 與 AT89C51 接口設(shè)計(jì)ADC0809 完成對(duì)冷凍室和冷藏室的溫度采樣以及對(duì)電源電壓的采樣，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換，需輸入到 AT89C51 單片機(jī)，所以，必須設(shè)計(jì) ADC0809 與 AT89C51 的連接通信電路。為了避免功率器件過(guò)熱造成損壞，需要在電源設(shè)置電源的過(guò)欠壓保護(hù)電路。如圖 312 所示，將 AD50 串聯(lián)了一個(gè)可調(diào)電阻 R12，在已知溫度下調(diào)整電阻值，使輸出電壓 V0 滿足 1mV/K 的關(guān)系（如 25℃時(shí)，V0 應(yīng)為 ） 。（2）查詢方式A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC 端。（10）Vref——參考電源參考電壓用來(lái)與輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近的基準(zhǔn)。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)使用。（4） A、B、C ——地址線。2） 具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此他被非常廣泛的應(yīng)用在各種電路中。15V 工作。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器又稱 NTC 熱敏電阻器，其圖形號(hào)與 PTC 熱敏電阻器相同。按工作溫度范圍分類(lèi)有常溫、高溫、超低溫?zé)崦綦娮?。該功能的?shí)現(xiàn)方法是通過(guò)熱敏電阻檢測(cè)環(huán)境溫度，來(lái)判斷霜厚是否滿足化霜條件。 F++++圖 37 正負(fù) 12V 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)電路圖如圖所示為雙極性對(duì)稱穩(wěn)壓電源電路，它采用兩只三端穩(wěn)壓器 LM7812 和 LM7912構(gòu)成的簡(jiǎn)單實(shí)用的對(duì)稱型正負(fù)穩(wěn)壓電源。其電路圖如圖 37 所示：~ 2 2 0 V568C 91 0 0 0 181。此實(shí)驗(yàn)板主要芯片工作電壓均位+5V 左右，所以采用 7805 三端穩(wěn)壓 芯片將+12V 整形為+5V 直流給整個(gè)實(shí)驗(yàn)板供電。喂狗指令如下?？撮T(mén)狗定時(shí)器的預(yù)置時(shí)間是通過(guò) X25045 的狀態(tài)寄存器的相應(yīng)位來(lái)設(shè)定的。X25045 引腳如圖 34 所示： 圖 34 X25045 引腳圖其引腳功能如下： CS：片選擇輸入； SO：串行輸出，數(shù)據(jù)由此引腳逐位輸出； SI：串行輸入，數(shù)據(jù)或命令由此引腳逐位寫(xiě)入 X25045； SCK：串行時(shí)鐘輸入，其上升沿將數(shù)據(jù)或命令寫(xiě)入，下降沿將數(shù)據(jù)輸出； WP：寫(xiě)保護(hù)輸入。 復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)序是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P1 口：P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。而 AT89C205AT89C1051 則是低檔型的低電壓產(chǎn)品。1．AT89 系列單片機(jī)的特點(diǎn)(1) 內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器由于片內(nèi)含有 Flash 存儲(chǔ)器，因此在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以十分容易地進(jìn)行程序的修改。 電冰箱電控系統(tǒng)的主要功能和要求1 設(shè)定 3 個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)量范圍26176。本電冰箱電控系統(tǒng)要完成冷凍室及冷藏室的溫度檢測(cè)和動(dòng)態(tài)顯示的功能，霜厚檢測(cè)及除霜的功能，開(kāi)門(mén)報(bào)警功能，溫度設(shè)置功能，以及電源過(guò)欠壓保護(hù)功能。通過(guò)對(duì)電路的設(shè)計(jì)，對(duì)芯片的外圍擴(kuò)展，使得單片機(jī)作為控制器核心，對(duì)電冰箱的工作過(guò)程進(jìn)行控制，并用聲音將電冰箱的一些工作過(guò)程進(jìn)行提示，使控制過(guò)程更人性化。幾年前，伊萊克斯集團(tuán)曾推出未來(lái)冰箱模式“屏幕冰箱” ，這種“屏幕冰箱”因在冰箱門(mén)體上嵌入一臺(tái)觸摸式多媒體電腦而得名。 電冰箱電控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀世界第一臺(tái)電冰箱是在 1918 年由美國(guó)的卡爾維納特公司設(shè)計(jì)制造出來(lái)的，1927 年美國(guó)通用電器公司首次研制出了全封閉式自動(dòng)制冷電冰箱。單片機(jī)產(chǎn)生于 20 世紀(jì)70 年代，發(fā)展非常迅速，從 8 位單片機(jī)發(fā)展到了 32 位的單片機(jī)，并向雙 CPU，大存儲(chǔ)容量，低功耗發(fā)展。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，經(jīng)過(guò)反復(fù)的模擬運(yùn)行、調(diào)試，修改，最后形成了一套完整的程序系統(tǒng)。信號(hào)經(jīng)單片機(jī)的控制運(yùn)算處理，產(chǎn)生控制信號(hào)并輸出控制壓縮機(jī)、加熱器的啟動(dòng)與停止。其中 51 單片機(jī)是各種單片機(jī)中最為典型和最有代表性的一種,廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)電冰箱的控制功能要求越來(lái)越高，這對(duì)電冰箱控制器提出了更高的要求，多功能、人性化和節(jié)能是其發(fā)展方向。AbstractSCM i