【文章內(nèi)容簡介】 ,關(guān)閉閥門 V2， V3，同時(shí)打開壓縮機(jī)，產(chǎn)生高溫高壓過熱蒸氣，經(jīng)過冷凝器冷凝，干燥過濾器干燥，毛 細(xì)節(jié)流管降壓后，在蒸發(fā)器汽化制冷，產(chǎn)生低溫低壓的干燥氣體。經(jīng)過電磁閥門 V1 流入冷藏室，使冷藏的溫度迅速降低，當(dāng)溫度達(dá)到要求時(shí)關(guān)閉壓縮機(jī)，同時(shí)關(guān)閉電磁閥門 V1 。若是冷凍室的溫度過高，則應(yīng)打開 V2關(guān)閉 V1, V3 。電磁閥門 V3主要用于冷凍室的化霜。需要化箱時(shí)打開 V3,從壓縮機(jī)流出的高溫高壓氣體流經(jīng)冷凍室可勻速將冷凍室霜層汽化。達(dá)到化霜的效果。一般化霜的時(shí)間要短，不然會(huì)傷存放的食品。 本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的電冰箱主要功能及要求 1) 設(shè)定 2 個(gè)測溫點(diǎn)，測量范圍：－ 26?C～＋ 26?C，精度177。 ?C； 2) 利用功能鍵分別控制溫度設(shè)定、冷藏室及冷凍室溫度設(shè)定等； 3) 利用數(shù)碼管顯示冷藏室及冷凍室溫度，壓縮機(jī)啟，停及速凍，報(bào)警狀態(tài)； 4) 制冷壓縮機(jī)停機(jī)后自動(dòng)延時(shí) 3分鐘后方能再啟動(dòng)； 5) 電冰箱具有自動(dòng)除霜功能 ，當(dāng)霜厚達(dá) 3mm 時(shí)自動(dòng)除霜 ； 6) 開門延時(shí)超過 20秒發(fā)聲報(bào)警； 7) 連續(xù)速凍時(shí)間設(shè)定范圍 1— 8 小時(shí)； 8) 工作電壓為 180～ 240V，當(dāng)欠壓或過壓時(shí)，禁止啟動(dòng)壓縮機(jī)并用指示燈顯示。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2 硬件 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 21 所示，主要由 單片機(jī) ， A/D 轉(zhuǎn)換器，存儲(chǔ)器， 電壓檢測裝置，溫度傳感器，功能按鍵，顯示電路， 繼電器 ， 化霜裝置和故障報(bào)警裝置等夠成。 主機(jī)電路采用 8051 單片機(jī)，擴(kuò)展一片 2732（ EPROM）程序存儲(chǔ)器和一片 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809，構(gòu)成基本控制系統(tǒng)。功能按鍵 為獨(dú)立按鍵結(jié)構(gòu)，顯示器由 6為 LED 和 CC14547 以及 74LS373 構(gòu)成 。另外還有一些附加復(fù)位電路，時(shí)鐘電路，開門報(bào)警電路和 壓縮機(jī)電熱絲控制電路等。 圖 21 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 微處理器（單片機(jī)） 微處理器是本系統(tǒng)的核心，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定，鑒于本系 統(tǒng)為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，所以單片機(jī)采用 INTEL 公司的高效微控制器 MSCC51。 性能介紹 51 系列單片微機(jī)封裝形式為雙排直列式結(jié)構(gòu)（ DIP），引腳共 40 個(gè) ， 如圖22 所示。 MCS－ 51 單片機(jī)的典型芯片是 8051，其內(nèi)部基本組成為：一個(gè) 8位的中央處理器（ CPU）， 256byte 片內(nèi) RAM 單元， 4Kbyte 掩膜式 ROM， 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，四個(gè) 8位的并行 I／ O口（ P0， P1， P2， P3），一個(gè)全雙工串武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 行口 5個(gè)中斷源，一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生電路。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定 了單片機(jī)具有體積小、成本低、可靠性高、應(yīng)用靈活、開發(fā)效率高、易于被產(chǎn)品化等優(yōu)點(diǎn)，使其具有很強(qiáng)的面向控制的能力，在工業(yè)自動(dòng)化控制、家用電器、智能化儀表、機(jī)器人、軍事裝置等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。 圖 22 8051 單片機(jī)引腳圖 主要特性 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 全靜態(tài)工作： 0Hz24Hz 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 128*8 位內(nèi)部 RAM 32 可編程 I/O 線 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和 掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 管腳說明 VCC：供電電壓。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 GND：接地。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 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。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。 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 門電流。 P1 口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 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。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 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。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(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。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)。 P3 口： P3 口管腳是 8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。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。 P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 P3口也可作為 8051 的一些特殊功能口，如 表 所示 ： 表 8051P3 管腳第二功能 口 管腳 備選功能 （ 10 腳） RXD（串行口輸入端） （ 11 腳） TXD（串行口輸出端） （ 12 腳） /INT0（外部中斷 0 輸入端） （ 13 腳） /INT1（外部中斷 1 輸入端） （ 14 腳） T0（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 外部輸入端） （ 15 腳） T1（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 外部輸入端） （ 16 腳） /WR（片外數(shù)據(jù)存貯器寫選通信號(hào)輸出端） （ 17 腳） /RD（片外數(shù)據(jù)存貯器讀選通信號(hào)輸出端） RST：復(fù)位 輸入。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。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)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)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE才起作用。另外，該引腳被略 微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式 1 時(shí)， /EA將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng)/EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 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。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 振蕩器特性 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(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件， XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號(hào)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。 芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正 確的控制信號(hào)組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 此外， AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 運(yùn)算器 1)算術(shù)／邏輯部件 ALU：用以完成 +、 、 *、 / 的算術(shù)運(yùn)算及 布爾代數(shù)的邏輯運(yùn)算，并通過運(yùn)算結(jié)果影響程序狀態(tài)寄存器 PSW的某些位，從而為判斷、轉(zhuǎn)移、十進(jìn)制修正和出錯(cuò)等提供依據(jù)。 2)累加器 A：在算術(shù)／邏輯運(yùn)算中存放一個(gè)操作數(shù)或結(jié)果，在與外部存儲(chǔ)器和 I/O 接口打交道時(shí)，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送都要經(jīng)過 A來完成。 3)寄存器 B：在 *、 / 運(yùn)算中要使用寄存器 B 。乘法時(shí)， B用來存放乘數(shù)以及積的高字節(jié)；除法時(shí)， B 用來存放除數(shù)及余數(shù)。不作乘除時(shí)， B 可作通用寄存器使用。 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 4)程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器 PSW：用來存放當(dāng)前指令執(zhí)行后操作結(jié)果的某些特征，以便為下一條指令的執(zhí)行提 供依據(jù)。 中斷系統(tǒng) 8051 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)簡單實(shí)用，其基本特點(diǎn)是：有 5 個(gè)固定的可屏蔽中斷源， 3 個(gè)在片內(nèi)， 2個(gè)在片外，它們在程序存儲(chǔ)器中各有固定的中斷入口地址，由此進(jìn)入中斷服務(wù)程序； 5 個(gè)中斷源有兩級(jí)中斷優(yōu)先級(jí)，可形成中斷嵌套； 2個(gè)特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設(shè)置的編程。 5個(gè)中斷源的符號(hào)、名稱及產(chǎn)生的條件如下 : INT0：外部中斷 0，由 P3． 2端口線引入，低電平或下跳沿引起。 INT1：外部中斷 1，由 P3． 3端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T0：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 0 中斷，由 T0計(jì)滿回零引起。 T1：定時(shí)器／計(jì)數(shù)器 l 中斷，由 T1計(jì)滿回零引起。 TI／ RI：串行 I／ O中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送／接收后引起。 溫度傳感器 溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的性能，因此溫度傳感器采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。 DS18B20 是 DALLAS 公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器 ,具有 3引腳 TO－ 92小體積封裝形式 。溫度測量范圍為－ 55℃～＋ 125℃ ,可編程為 9位～ 12位 A/D轉(zhuǎn)換精度 ,測溫分辨率可達(dá) ℃ ,被測溫度用符號(hào)擴(kuò)展的 16位數(shù)字量方式串行輸出 。其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入 ,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生 。多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)到 3根或 2 根線上 ,CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信 ,占用微處理器的端口較少 ,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使 DS18B20 非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測系統(tǒng)。 引腳功能 圖 23 DS18B20 的 引腳圖 DS18B20 的管腳排列如圖 23所示： 1 6 2 5 3 4 3 NC NC NC GND DQ VDD 武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 DQ： 為數(shù)字信號(hào)輸入／輸 出端 ， 開漏 當(dāng)總線接口引腳。當(dāng)被用 在寄生電源下，也可以向器件提供電源。 GND：為電源地 。 VDD：為外接供電電源輸入端。 在寄生電源接線方式時(shí)接地。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 24 所示 ,主要由 4 部分組成： 64 位 ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器 TH 和 TL、配置寄存器。 ROM中的 64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的 ,它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼 ,每個(gè) DS18B20 的 64 位序列號(hào)均不相同。 64 位 ROM 的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（ CRC=X8＋ X5＋ X4＋ 1）。 ROM 的作用是使每一個(gè) DS18B20 都各不相同 ,這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè) DS18B20 的目的。 圖 24 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) DS18B20 用 12 位存貯溫度值 ,最高位為符號(hào)位 .表 18B20 的溫度存儲(chǔ)方式 ,負(fù)溫度 S = 1 ,正溫度 S = 01 如 :0550H 為 + 85 ℃ ,0191H 為 ℃ ,FC90H 為 55 ℃ . 23 22 21 20 2－ 1 2－ 2 2－ 3 2－ 4 表 溫度值低字節(jié) LSB S S S S S 26 25 24 表 溫度值高字節(jié) MSB 溫度傳感器 高溫觸發(fā)器 TH 低溫觸發(fā)器 TL 配置寄存器 高速暫存器 存儲(chǔ)和控制邏輯 8 位 CRC 生成器 64位ROM和一線數(shù)據(jù)端口