【文章內(nèi)容簡介】 進入正?？刂啤Ｒ贿M入化霜狀態(tài)，屏蔽超溫報警功能，定時器計時 90 分鐘，90 分鐘后恢復(fù)超溫報警功能。 五 、單片機外加一強制化霜鍵，鍵按下時斷開壓機和風(fēng)機，接通化霜加熱絲，30 秒后，斷開化霜加熱 絲進入正?？刂?。 六 、每次壓機停機后，屏蔽允許開機標志位，調(diào)用延時子程序，延時時間到后，恢復(fù)允許開機標志位，再進入正常工作。 七 、掉電記憶功能：在電源部分加一儲能元件，在電源掉電時繼續(xù)給單片機供電。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 6 3 單片機的 選型與簡介 Peripheral Interface Controller，采用 CISC 結(jié)構(gòu)的單片機數(shù)據(jù)線和指令線分時復(fù)用，即所謂馮 178。 諾伊曼結(jié)構(gòu)。它的指令豐富，功能較強，但取指令和取數(shù)據(jù)不能同時進行，速度受限，價格亦高。屬于 CISC結(jié)構(gòu)的單片機有 Motorola 的 M68HC系列、 Atmel 的 AT89 系列、臺灣 Winbond（華邦） W78 系列、荷蘭 Philips 的PCF80C51 系列等；屬于 RISC 結(jié)構(gòu)的有 Intel8051 系列、 Microchip 公司的 PIC系列、 Zilog 的 Z86 系列、 Atmel 的 AT90S 系列、韓國三星公司的 KS57C 系列 4位單片機、臺灣義隆的 EM78 系列等。 PIC 單片機的優(yōu)勢 1) PIC 最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求。就實際而言，不同的應(yīng)用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如，一 個摩托車的點火器需要一個 I/O 較少、 RAM 及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機，若采用 40腳且功能強大的單片機，投資大不說，使用起來也不方便。 PIC 系列從低到高有幾十個型號，可以滿足各種需要。其中， PIC12C508 單片機僅有 8 個引腳，是世界上最小的單片機 . 該型號有 512 字節(jié) ROM、 25 字節(jié) RAM、一個 8 位 定時器 、一根輸入線、 5 根 I/O 線，市面售價在 3－ 6 元人人民幣。 這樣一款單片機在象摩托車點火器這樣的應(yīng)用無疑是非常適合。 PIC 的高檔型號，如 PIC16C74（尚不是最高檔型號）有 40 個引腳，其內(nèi)部資源為 ROM 共 4K、 192 字節(jié) RAM、 8 路A/D、 3 個 8 位定時器、 2 個 CCP 模塊、三個串行口、 1 個并行口、 11 個中斷源、33 個 I/O 腳。這樣一個型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。 2) 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。 PIC 系列 8 位 CMOS 單片機具有獨特的 RISC 結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的 哈佛 總線（ Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于 8 位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用CISC 結(jié)構(gòu)的 8 位單片機相比，可以達到 2:1 的代碼壓縮，速度提高 4 倍。 3) 產(chǎn)品上市零等待（ Zero time to market）。采用 PIC 的低價 OTP 型芯片，可使單片機在其 應(yīng)用程序開發(fā) 完成后立刻使該產(chǎn)品上市。 4) PIC 有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。 OTP 單片機開發(fā)系統(tǒng)的實時性是一個重要的指標，象普通 51 單片機的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實時性不盡理想。 PIC 在推出一款新型號的同時推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實時性非常好。就我個人的經(jīng)驗看，還沒有出現(xiàn)過仿真結(jié)果與實際運行結(jié)果不同的情況。 5) 其引腳具有防瞬態(tài)能力 ,通過限流電阻可以接至 220V 交流電源 ,可直接與青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 7 繼電器控制電路相連 ,無須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來極大方便。 6) 徹底的保密性。 PIC 以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷 熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復(fù)熔絲。目前， PIC 采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。 7) 自帶 看門狗定時器 ，可以用來提高程序運行的可靠性。 8) 睡眠和低功耗模式。雖然 PIC 在這方面已不能與新型的 TI－ MSP430 相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場合還是能滿足需要的。 PIC 單片機的 分類 PIC 單片機的型號繁多， 容易混淆， 主要對單片機作以下分類： 初檔 8 位單片機： PIC12C5XXX/16C5X 系列 。 PIC16C5X 系列是最早在市場上得到發(fā)展的系列，因其價格較低，且有較完善的開發(fā)手段，因此在國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛；而 PIC12C5XX 是世界第一個八腳低價位單片機可用于簡單的智能控制等一些對單片機體積要求較高的地方，前景十分廣闊。 中檔 8 位單片機 ： PIC16CXXX/PIC16FXXX 系列 。 PIC16CXXX/PIC16FXXX系列是 Microchip 近年來重點發(fā)展的系列產(chǎn)品，品種最為豐富，其性能比低檔產(chǎn)品有所提高，增加了中斷功能，指令周期可達到 200ns，帶 A/D，內(nèi)部 E2PROM數(shù)據(jù)存儲器，雙時鐘工作，比較輸出，捕捉輸入， PWM 輸出， I2C 和 SPI 接口，異步串行通訊（ USART），模擬電壓比較器及 LCD 驅(qū)動等等，其封裝從 8 腳到68 腳，可用于高、中、低檔的電子產(chǎn)品設(shè)計中 ,價格適中，廣泛應(yīng)用在各類電子產(chǎn)品中。 高檔 8 位單片機 ： PIC17CXX 系列。 PIC17CXX 系列 是適合高級復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)的系列產(chǎn)品，其性能在中檔位單片機的基礎(chǔ)上增加了硬件乘法器，指令周期可達成 160ns，它是目前世界上 8 位單片機中性價比最高的機種，可用于高、中檔產(chǎn)品的開發(fā)，如馬達控制 等。 單片機 的選型 由 于設(shè)計的需要，一共需要 25 個 I/O 口 ，普通 PIC 單片機無法滿足要求。所以選用了PIC 系列的 PIC16F877 單片機 。 且屬于中檔單片機，價格適中。 PIC16F877 單片機 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 8 圖 31 PIC16F877 內(nèi)部結(jié)構(gòu) PIC16F877 是 MICROCHIP 公司生產(chǎn)的一款低功耗單片機 ,，它具有以下特點： （ 1） 精簡指令集， 35 條單字節(jié)指令，易學(xué)易用 ； （ 2） 除地址分支跳轉(zhuǎn)指令（ GOTO、 CALL）為雙周期指令，其余皆為單周期指令 ； （ 3） 執(zhí)行速度： 如表 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 9 表 單片機 執(zhí)行速度 時鐘振蕩 指令周期 40Hz 100us 1MHz 4us 4 MHz 1us 10 MHz 400ns 20 MHz 200ns （ 4） 8 級硬件推棧 ； （ 5） 多種硬件中斷 ； （ 6） 直接、間接、相對三種尋址方式 ； （ 7） 帶 8 位 FLASH 數(shù)據(jù)寄存器。擦寫次數(shù)達到 100 萬次，數(shù)據(jù)保存時間大于40 年 。 功能部件結(jié)構(gòu) ： （ 1） 帶 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換輸入 ； （ 2） 高驅(qū)動電流， I/O 腳可直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示 ； （ 3） 雙向可獨立編程設(shè)置 I/O 引腳 ； （ 4） 8 位定時器 /計數(shù)器 TMR0，帶 8 位預(yù)分頻 ； （ 5） 16 位定時器 /計數(shù)器 TMR1，睡眠中仍可計數(shù) ； （ 6） 8 位定時器 /計數(shù)器 TMR2,帶有 8 位的周 期寄存器及預(yù)分頻和后分頻 ； （ 7） 并行口操作 ； （ 8） 同步串行口 I2C/SPI 總線操作 ； （ 9） 同步通信接口 SCI/USART 操作。 微控制器特征 ： （ 1） 內(nèi)置上電復(fù)位電路 ； （ 2） 上電延時器，保障工作電壓的穩(wěn)定建立 ； （ 3） 振蕩定時器，保障振蕩的穩(wěn)定建立 ； （ 4） 斷電復(fù)位鎖定 ； （ 5） 內(nèi)置自振動（ RC 振蕩）看門狗 ； （ 6） 程序保密位，可防程序代碼的非法拷貝 ； （ 7） 4 種可選振蕩方式 ； ① 低成本阻容： RC ② 標準晶體 /陶瓷： XT ③ 高速晶體 /陶瓷： HS ④ 低頻晶體： LP COMS 工藝特性 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 10 （ 1） 低功耗； 2Ma@5V,4MHZ。 60ua@3V,32KHZ。 26uA@2V,睡眠模式下。 （ 2） 全靜態(tài)設(shè)計； （ 3） 寬工作電壓； （ 4） 寬工作溫度范圍 。 由于 PIC16F877 具有 FLASH 工業(yè)特性，所以它極適合于那些可能會經(jīng)常改動程序編碼的應(yīng)用。另外它的內(nèi)部的 FLASH 數(shù)據(jù)存儲器不僅有掉電保護數(shù)據(jù)的功能，更重要的時它是由單片機內(nèi)部進行控制操作的，即外部電路無法對其進行讀寫，所以有極高的數(shù)據(jù)保密性，這使得 PIC16F877 在加密性產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。 圖 32 PIC16F877 引腳圖 PIC16F877 輸入輸出接口 ： PIC16F877 除了上述基本電路所占用的 7 只引腳外，其余的 33 支引腳都可當做 輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機基本界面，可以與周邊電路進行電路控制和信號傳輸與檢測。 引腳圖如圖 311， PIC是 8 位的單片機，以接腳特性分組，每組盡量湊滿 8 支接腳，并將 I/O 命名為PORTA(RA0~RA5)、 PORTB(RB0~RB7)、 PORTC(RC0~RC7)、 PORTD(RD0~RD7)青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 11 和 PORTE(RE0~RE2)等，各分組接口特性說明如下： PIC16F877 的 PORTA 總共有 6 個位 (RA0~RA5)， PORTA 的接腳可作為數(shù)字輸出輸入端口，而系統(tǒng)重置后， PORTA 自動成為模擬輸入狀態(tài)，可讀取模擬輸入訊號。 PORTB 總共有 8 個位 (RB0~RB7)，可以撰寫程序規(guī)劃輸入輸出方向、狀態(tài)，其中，要進行燒錄時，使用到三支接腳，分別是 Pin36(RB3/PGM)、 Pin39(RB6/PGC)與 Pin40(RB7/PGD)。 PORTC 總共有 8 個位 (RC0~RC7)， 除了可作為數(shù)位 I/O 外，還和一些特殊功能的周邊電路共享接腳，例如 CCP（直流馬達控制）、 I2C、 SPI（同步串行通訊電路）、 UART（異步串行傳輸電路）等等。 PORTD總共有 8 個位 (RD0~RD7)，可作一般數(shù)字 I/O，并與 PSP(Parallel Slave Port)并列傳輸接口共享。當整體系統(tǒng)需要多單片機時，彼此可以經(jīng)由并列傳輸接口來快速傳輸資料。 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 12 4 電冰箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)的硬件電路由 PIC16F877 單片機、 直流電源供電電路、 時鐘振蕩電路、制冷電路、指示燈電路、 報警電路、鍵 盤 顯示電路、等組成。 供電直流電源 圖 41 供電電路圖 PIC 單片機的供電都是通過如圖 41 供電電源獲得的。單片機需要 +5V直流電源供電，但由于市電為 220V，所以需要設(shè)計一個 +5V 直流電源。電源部分由以下幾部分組成： 1） 變壓： 先 通過變壓器將 220V變?yōu)?12V，再 采用單項橋式整流電路，將交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，但是整流后還存在交直流分量，所以要通過濾波去除其中的交流部分。 2） 穩(wěn)壓： 選擇了大容量的電解電容作為濾波電容穩(wěn)壓由于整流后的電壓波動很大，所以需要進行穩(wěn)壓，穩(wěn)壓部分選用了 78 系列三端 穩(wěn)壓器。因為穩(wěn)壓后面需要加二極管等元器件，所以穩(wěn)壓器件選 7805。 7805 輸出的為 5V，在穩(wěn)壓器前要加電容，用于抵消輸入線較長時的電感效應(yīng)，以防止電路產(chǎn)生自激振蕩，穩(wěn)壓器輸出需要加兩個電容，一個用于消除輸出電壓中的高頻噪聲，另一個需要加 電解電容，以減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的低頻干擾 。 3） 掉電保護部分 ： 圖 42 掉電記憶 電路 青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 13 為實現(xiàn)掉電保護功能需要加一個大容量電容，在電源掉電時給單片機供電。電路圖如圖 42 所示。二極管為保護作用，在 V1 正常工作時， D2 導(dǎo)通，電容C9 充電，當?shù)綦姇r， D2 截止，由 于電容為法拉電容， ,電容量很大，儲能量很大。 V1 掉電時，電容放電，作為備用電源，可使單片機正常工作。 時鐘震蕩電路 圖 43 時鐘振蕩電路 XTAL1 和 XTAL2 分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2 應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。 時鐘震蕩電路如圖 43， 該電路由 PIC16F877 的 XTAL1 和 XTAL2 腳內(nèi)電 路及外接的晶體和外接電容等組成。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。 選用 4M 晶體，則提供的指令頻率為 1us. 制冷部分電路 制冷部分電路如圖 44 圖 44 壓縮機電路 壓縮機 壓縮機是制冷系統(tǒng)的心臟，它在電動機的帶動下壓縮和輸送制冷劑蒸汽，使制冷循環(huán)得以實現(xiàn)。在電冰箱中多采用活塞式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機，一般為封閉式結(jié)構(gòu)。壓縮機的機械部分比較簡單，下面重點對壓縮機電動機進行介紹。壓縮機電青島理工大學(xué)琴島學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 14 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。 壓縮機電動機的種類 : (1)單向電阻分相式異步電動機 電子主繞組與副繞組在空間相差 90176。電角嵌放，副繞組與啟動繼電器相接。接通電源后，因副繞組線細、匝數(shù)又少，阻抗、感抗與主繞組不同，于是形成旋轉(zhuǎn)磁場，電動機啟動運行。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。這種電動機啟動轉(zhuǎn)矩較小，啟動電流較大，適用功率為 40W~130W。 (2)單相電容啟動式異步電動機 這種電動機的結(jié)構(gòu)和功能與電阻分相式基本 相同，只是在副繞組中串聯(lián)一啟動電容 (45uF~100uF)。副繞組線細、匝數(shù)多，啟動容易。啟動完成后繼電器動作，切斷副繞組，只有主繞組參與運行。具有啟動轉(zhuǎn)矩較大，啟動電流較小的特點，適用功率 40W~300W。 (3)單相電容啟動電容運轉(zhuǎn)式異步電動機 這種電動機的結(jié)構(gòu)和功能與上述二種基本相同，不過電路中有兩只電容。電動機在啟動時，兩電容并聯(lián)，增大了啟動轉(zhuǎn)矩。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。具有啟動轉(zhuǎn)矩較大，運行電流較小的特點，多用于日產(chǎn)冰箱。 壓縮機 在電冰箱這類小型制 冷設(shè)備中，制冷壓縮機多采用單相分