【文章內(nèi)容簡介】 刻按照主人的要求行事。主人下達(dá)最終的執(zhí)行任務(wù)，它就通過自身的方式執(zhí)行，如它的行動方向與主人的輸入指令是一致的。 第四，當(dāng)用戶開啟冰箱門之后，未關(guān)嚴(yán)或開門時間過長時發(fā)出開門超時報警、提醒用戶及時關(guān)門以節(jié)省電能，當(dāng)電冰箱因氟利昂泄漏或壓縮機(jī)等機(jī)械部件性能劣化，發(fā)生制冷效率下降而使壓縮機(jī)長時間開機(jī)連續(xù)超過 6 小時以上，發(fā)出 1 報警，以及冷凍室溫度下降不下去，高于零下 5 度時發(fā)出故障 2 報警。 總而言之，電冰箱使用 這個由單片機(jī)設(shè)計的冰箱控制 器后，用戶再也不用像以前那樣，對使用電冰箱的工作狀況，性能好壞漠然無知，而是通過電腦對電冰箱工作狀況的實時監(jiān)測和顯示，實時清楚了解溫度、效率、能耗的情況；它使得一臺普通的電冰箱有了“大腦”，它能夠通過不斷的檢測，調(diào)整自己的“行為”，使之維持在正常的水平上。當(dāng)自己“生病”時，便向它的主人發(fā)出病態(tài)信號，并且給予“治療”。這個控制器真正使得電冰箱智能化，因此，稱之為“智能冰箱控制器”。 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(wù)。為了鼓勵企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能冰箱和用戶購買節(jié)能冰箱 ， 世界各國采取了一系列的政策措施 。 如美國頒布了能源法 ， 制定了包括冰箱在內(nèi)的十二種家用電器的能耗限制標(biāo)準(zhǔn) ； 日本實施了家用電器系列節(jié)能標(biāo)準(zhǔn) ； 歐洲對冰箱實行了能效等級標(biāo)準(zhǔn) ； 此外 ， 加拿大、澳大利亞、臺灣、香港等國家和地區(qū)也制定或?qū)嵤┝穗姳涞哪苄?biāo)準(zhǔn) 。 我國家用電器節(jié)能技術(shù)也是《“九五”國家重點技術(shù)開發(fā)指南》中的重大關(guān)鍵技術(shù)之一 ， 而且國家經(jīng)貿(mào)委已正式確定“九五”期間 ， 節(jié)能與 CFCS替代技術(shù)的開發(fā)將作為家用電器行業(yè)參與國際競爭、趕超國際水平的重點項目 。 節(jié)能已成為全球關(guān)心的一大課題 。 但由于我國冰箱工業(yè)發(fā)展較晚 ， 冰箱節(jié)能技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用與發(fā)達(dá)國家相比有大的差距 ， 因此我們必須加強(qiáng)和發(fā)達(dá)國家的技術(shù)交流 ， 參考和借更多論文 8 鑒國外先進(jìn)的節(jié)能經(jīng)驗和措施 ， 促進(jìn)我國冰箱節(jié)能工作的開展 。 同時政府部門采取傾斜政策鼓勵企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新 ， 大力開展節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證工作 ， 推動冰箱節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展 。 總之 ， 在家電市場競爭日趨激烈的今天 ， 如何在節(jié)能、變頻等技術(shù)領(lǐng)先一步 ， 以提升產(chǎn)品的高科技含量來占領(lǐng)市場 ， 從而引導(dǎo)家電產(chǎn)品的 更新?lián)Q代 ， 已成為家電行業(yè)競爭的前沿陣地 。 節(jié)能是世界家電的發(fā)展趨勢 。 更多論文 9 第 二章 智能冰箱控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)的硬件電路由 80C51 單片機(jī)、 溫度傳感器 DS18B復(fù)位電路、直流電源供電電路、鍵盤 、 顯示電路 、 電壓檢測和報警電路等組成。 圖 21 應(yīng)用 89C51單片機(jī)控制電冰箱的原理框圖如圖 21， MCS－ 51單片機(jī)的典型芯片是89C51，其內(nèi)部基本組成為：一個 8位的中央處理器（ CPU）， 256byte片內(nèi) RAM單元， 4Kbyte掩膜式 ROM， 2個 16位的定時器／計數(shù)器，四個 8位的并行 I／ O口（ P0， P1， P2， P3），一個全雙工串行口 5個中斷源，一個片內(nèi)振蕩器和時鐘發(fā)生電路。其中 2路溫度輸入 和 ，一路狀態(tài)電平輸入 ，三路鍵盤輸入 、 、 ； 其中故障報警和冷藏室溫度 T2公用一個端口 . 采用溫度傳感器 DSI8B20測得冷凍室溫度 T1，通過單線與單片機(jī)通信，單片機(jī) 將此溫度值進(jìn)行保存后，通過控制版面的按鍵輸入某一冷凍室溫度設(shè)定值（電冰箱出廠時候，已經(jīng)輸入了 一個比較合適的溫度值，或叫做隱含值），這個設(shè)定的溫度值由單片機(jī)送往右邊四位數(shù)碼顯示的同時，還不斷與實測的冷凍室溫度進(jìn)行比較，如下： T1≥ T設(shè) +8？即冷凍室溫度是否比設(shè)定的溫度高 8度，若是的話，單片機(jī) ，使得 VT1更多論文 10 飽和導(dǎo)通，繼電器 K1吸合，壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)，電冰箱開始制冷過程 。若比較結(jié)果是否定的，則壓縮機(jī)保持原來狀態(tài)不變，這里會有 2種情況：一種是壓縮機(jī)在開機(jī)后使冷凍室溫度T1降下來，使得 T1不再大于 T設(shè) +8的情況，這也需要保持壓縮機(jī)繼續(xù)停機(jī)。程序設(shè)計必須考慮對于非變頻式壓縮機(jī)（即活塞式、玄片式等開停式溫控器型），為避免壓縮機(jī)的頻繁啟動 /停止，而規(guī)定的大約 8176。 C范圍內(nèi)，是上升還是下降進(jìn)入兩種不同情形時壓縮機(jī)應(yīng)有的狀態(tài)。 壓縮機(jī)運行后，冷凍室溫度不斷下降，控溫程序?qū)?T1≤ T設(shè)繼續(xù)進(jìn)行比較，當(dāng)冷凍室溫度 T1降至設(shè)定溫度以下時，單片機(jī) ，繼電器 K1釋放，控制壓縮機(jī)停機(jī)，若比較結(jié)果是否定的，則保持壓縮機(jī)開機(jī)狀態(tài)不變。 只要壓縮機(jī)一運轉(zhuǎn)，單片機(jī)就對壓縮機(jī)開機(jī)進(jìn)行計時，當(dāng)壓縮機(jī)開機(jī)時間達(dá)到 10小時后， 主程序使 ，壓縮機(jī)停機(jī)，同時 ，使得 VT2飽和導(dǎo)通，繼電器 K2吸合，化霜加熱器接通市電 220V，化霜開始。 化霜過程的結(jié)束是由蒸發(fā)器表面的溫度 T3來決定的，當(dāng)結(jié)霜融化，蒸發(fā)器 表面溫度 T3DS18B20的單線輸入單片機(jī)的 ，溫度存入單片機(jī)，該溫度值與化霜結(jié)束溫度值 13度進(jìn)行比較， T3大于等于13度？若果結(jié)果是肯定，則執(zhí)行兩個動作，一是 ，使化霜繼電器 K2釋放，化霜電熱器斷電。二是將壓縮機(jī)開機(jī)累計時間清零，為下一個化霜控制周期做好準(zhǔn)備！ 硬件電 路主要組成 MCS51 單片機(jī)硬件介紹 單片機(jī)主要組成部分分為中央處理器 (CPU)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 內(nèi)部 RAM、內(nèi)部程序存儲器 內(nèi)部 ROM、 I/O端口、串行口、定時器、終端程序系統(tǒng)。 MCS51 單片機(jī)中央處理器 單片機(jī)的內(nèi)部最核心的部分是 CPU，它是單片機(jī)的大腦和心臟。 CPU的主要功能是產(chǎn)生各種控制信號、以控制存儲器、輸入 /輸出端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運算和邏輯運算以及位操作處理等。它的功能可分為運算器和控制器兩種。 MCS51 單片機(jī)存儲 器 89C51單片機(jī)中共有 256個 RAM單元，包括低 128個單元 (地址為 00H ~ 7FH)的內(nèi)部 RAM區(qū)和高 128位 (地址為 80H ~ FFH)的特殊功能寄存器區(qū)。 更多論文 11 89C51單片機(jī)還有 4KB的內(nèi)部 ROM，用于存放程序或表格，稱為程序存儲器。 MCS51 單片機(jī)中斷系統(tǒng) 89C51單片機(jī)的中斷功能比較強(qiáng)，有 5個中斷元，即外部中斷 2個，定時器中斷 2個，串行中斷 1個，有 2個中斷優(yōu)先級。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。 MCS51 單片機(jī)引腳介紹 MCS51系列單片機(jī)采用 40引腳雙列直插式封裝 (DIP)， 4個并行口共有 32根引腳，可分別作為地址線、數(shù)據(jù)線和 I/O線； 2根電源線； 2根時鐘震蕩電路引腳和 4根控制線。 MCS51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因為受引腳數(shù)目的限制，所以有許多引腳具有第二功能，以 89C51芯片為例，說明各引腳功能如下： 圖 22 89C51引腳圖 (1)電源引腳 Vcc和 Vss Vss：接地端。 更多論文 12 Vcc：芯片 +5V電源端。 (2)時鐘信號引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL XTAL2：當(dāng)使用單片機(jī)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。當(dāng)使用外部時鐘時， XTAL1接地， XTAL2接外部時鐘信號源。 (3)控制信號引腳 RST/VPD、 ALE/PROG———— 、 PSEN———— 和 EA—— /VPP RST/VPD： RST是復(fù)位信號輸入端。當(dāng)輸入的復(fù)位信號保持兩個機(jī)器周期 (24個時鐘周期 )以上的高電平時有效，用來完成復(fù)位操作；第二功能 VPD作為備用電源輸入端，當(dāng)主電源 VCC發(fā)生故障，電壓降低到低電平規(guī)定值時，可通過 VPD為 單片機(jī)內(nèi)部 RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi) RAM中的信息不丟失，使系統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運行。 ALE/PROG———— :ALE為地址鎖存允許輸出信號。在訪問外部存儲器時， ALE用來鎖存 P0口擴(kuò)展低 8位地址的控制信號。在不訪問外部存儲器時， ALE也以時鐘震蕩頻率的 1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作對外輸出時鐘信號或其他需要，例如可以用示波器查看 ALE是否有脈沖信號輸出來確定 89C51芯片的好壞；第二功 能 PROG———— 是對內(nèi)部有 EPROM的單片機(jī)的 EPROM編程時編程脈沖輸入端，它和 31號引腳的第二功能 Vpp一起使用。 PSEN———— :外部 ROM的讀選通信號輸出端。在訪問外部 ROM時， PSEN———— 產(chǎn)生負(fù)脈沖作為讀外部 ROM的選通信號。而在訪問外部 RAM或片內(nèi) ROM時，不會產(chǎn)生有效 PSEN———— 信號。 EA—— /VPP:EA—— 是訪問外部 ROM的控制信號。當(dāng) EA—— 為低電平時， CPU只執(zhí)行外部 ROM中的程序。當(dāng) 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(dāng) PC的值超出 4K時將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外 ROM的程序。對于無片內(nèi) ROM的 8031或不使用內(nèi)部 ROM的 89C51，需外擴(kuò) EPROM，此時 EA—— 必須接地；第二種功能 VPP是對 8751的片內(nèi) EPROM的 +21V編程電源輸入端。 (4)并行 I/O端口 P0、 P P2和 P3 P0口 ( ~ )： P0口是一個 8位雙向 I/O端口 (需外接上拉電阻 )。在訪問外部存儲器時，分時提供低 8位地址線和 8位雙向數(shù)據(jù)線。 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)。 P1口 ( ~ )： P1口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O端口 。 P1口只能作為一般 I/O口使用。 P2口 ( ~ )： P2口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O端口。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。P0口和 P2口用做數(shù)據(jù) /地址線后，不能在作為通用 I/O口使用。 P3 口 ( ~ )： P3 口是一個內(nèi)部帶上拉電阻的 8位準(zhǔn)雙向 I/O 端口，在系統(tǒng)中 8 個引腳都有各自的第二功能。 更多論文 13 單片機(jī)的時鐘及復(fù)位 單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時間基準(zhǔn)， 復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開始運行。 時鐘電路 80C51 單片機(jī)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。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器 (簡稱晶振 )或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖 22 所示。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。晶振頻率的典型值為 12MH2，采用 6MHz 的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘 信 號比較穩(wěn)定，實用電路中使用較多。 外部振蕩方式是把外部已有的時鐘信號引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來使單片機(jī)的時鐘與外部信號保持同步。外部振蕩方式的外部電路如圖 22 所示。 圖 22 震蕩電路圖 更多論文 14 由上圖可見，外部振蕩信號由 XTAL2 引入， XTAL1 接地。為了提高輸入電路的驅(qū)勸能力，通常使外部信號經(jīng)過一個帶有上拉電阻的 TTL 反相門后接入 XTAL2。 基本時序單位 單片機(jī)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(zhǔn)。 振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱 s 周期，所以， 1 個狀態(tài)周期包含有 2 個振蕩周期。振蕩頻率 foscl2 分頻后形成機(jī)器周期 MC。所以， 1 個機(jī)器周期包含有 6 個狀態(tài)周期或 12 個振蕩周期。 1個到 4 個機(jī)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。 8031 單片機(jī)指令系統(tǒng)中，各條指令的執(zhí)行時間都在 1個到 4個機(jī)器周期之間。 4 種時序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計算其它時間值 (例如，波特率、定時器的定時時間等 )的基本時序單位。下面是單片機(jī)外接晶振頻率 12MHZ 時的各種時 序單位的大?。? 狀態(tài)周期 fM H zfo sc ? 2