【導(dǎo)讀】沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院。系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文。隨著生活水平的提高，科技的發(fā)展，電冰箱已經(jīng)成為每個(gè)家庭必備的家用電器，同。時(shí)，隨著人們的不同需求，電冰箱的樣式在多樣化，功能也在智能化，給人們的生活帶。本文首先介紹了電冰箱的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，其次對(duì)設(shè)計(jì)的硬件部分和軟件部分進(jìn)行。本設(shè)計(jì)采用AT89S52單片機(jī)作為控制器的核心對(duì)電冰箱的工作過(guò)程進(jìn)行控。制，利用模擬的溫度傳感器AD590對(duì)冷藏室和冷凍室的溫度進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)ADC0809. 把模擬的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的溫度信號(hào)，通過(guò)按鍵對(duì)電冰箱的上限溫度和下限溫度進(jìn)。行設(shè)定、對(duì)實(shí)時(shí)溫度進(jìn)行檢測(cè)并顯示、冰箱門(mén)開(kāi)超時(shí)報(bào)警、工作電壓超壓報(bào)警、自動(dòng)除。軟件設(shè)計(jì)對(duì)主程序和各個(gè)子程序進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析，包括初始化和數(shù)

　　

【正文】 盒中，受熱自動(dòng)蒸發(fā)。 霜厚檢測(cè)電路與 溫度檢測(cè) 電路完全相同， 如圖 。 霜厚檢測(cè)電路的工作原理 ： 把熱敏電阻安裝在距蒸發(fā)器 3mm的某個(gè)合適的位置上，當(dāng)霜厚大于 3mm時(shí)，熱敏電阻接觸到霜，從而感受到了較低的溫度，其電阻值 變大，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入 CPU，經(jīng)單片機(jī)分析、判斷、給出除霜命令。 電源電壓檢測(cè)電路 電源電壓檢測(cè)電路如圖 。 圖中 TIL113為光電藕合器件。光電藕合器件是由發(fā)光元件 （ 發(fā)光二極管 ）和光電接收元件合并使用，以光作為媒介傳遞信號(hào)的光電器件。光電耦合 器件實(shí)際上是一個(gè)電量隔離轉(zhuǎn)換器，它具有抗干擾性能和單向信號(hào)傳輸功能，廣泛應(yīng)用于電路隔離、電平轉(zhuǎn)換、噪聲抑制、無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)及固態(tài)繼電器等場(chǎng)合。 圖 電源電壓檢測(cè)電路 圖中 LED為發(fā)光二極管，當(dāng) 電壓通過(guò)時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光。起保護(hù) 光電藕合器件中的二極管，當(dāng)光電耦 合器件中的二極管承受反向電壓時(shí)， LED就起 到箝 位的作用，致使當(dāng)光電 耦 合器件中的二極管承受反向電壓較低，以不致于光電 藕 合器件中的二極管被燒毀，起到保護(hù)作用。適當(dāng)調(diào)節(jié) Rw，讓電源電壓在 160V時(shí)，通過(guò) Rl、 Rw分壓限流后，經(jīng)過(guò)光電藕合器件的二極管。發(fā)光二極管發(fā)光使三極管導(dǎo)通。電壓越高，發(fā)光越強(qiáng)，三極管導(dǎo)通越良好，通過(guò)三極管發(fā)射極電流越大即發(fā)射極的電位越高。再經(jīng)集成運(yùn)放放大后送入 A/D轉(zhuǎn)換的一個(gè)通道，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 23 報(bào)警 電路 電冰箱的報(bào)警電路 如圖 。 報(bào)警 電 路比 較簡(jiǎn)單， 利 用 9012三極管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。 圖 報(bào)警電路 本設(shè)計(jì)對(duì)冰箱門(mén)開(kāi)超時(shí)及電源電壓超限進(jìn)行報(bào)警。由于本設(shè)計(jì)對(duì)報(bào)警聲音沒(méi)有特殊要求，且從應(yīng)用實(shí)際出發(fā)，本設(shè)計(jì)采用單頻音報(bào)警。發(fā)音器采用蜂鳴揚(yáng)聲器，其接口如圖 。一旦電源電壓超過(guò)正常的工作電壓 ， “ 1” 使三極管導(dǎo)通，電路就會(huì)產(chǎn)生自激振蕩， 向揚(yáng)聲器輸出一信號(hào)就使得揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲音。一旦冰箱門(mén)開(kāi)超時(shí)時(shí) 就 會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警的聲音且指示燈 D1亮，提醒人們注意，當(dāng)冰箱門(mén)關(guān)好后警報(bào)自動(dòng)解除且指示燈 D1滅。 P20接到 AT89S52單片機(jī)的 ， 由于單片機(jī)輸出的電流比較小， 所以報(bào)警電路串接一個(gè) 9012三極管，以確保有足夠大的電流可以驅(qū)動(dòng)蜂鳴器。 當(dāng)檢測(cè)到 電源電壓超限則 指示燈 D1亮，一旦工作電壓恢復(fù)正常后 指示燈 D1滅 ， 當(dāng)檢測(cè)到霜厚則進(jìn)行自動(dòng)除霜 。 這些都是由軟件編程來(lái)完成的。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 24 4 電冰箱現(xiàn)代控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 軟件 的 概述 匯編語(yǔ)言是面向機(jī)器的語(yǔ)言， 它與高級(jí)語(yǔ)言相比有許多優(yōu)越性 :如操作靈活，即可以直接作用到硬件的最下層，如寄存器、標(biāo)志位、存儲(chǔ)單元等，因而能充分發(fā)揮機(jī)器硬件性能，提高編程質(zhì)量 [15]。但 是本系統(tǒng)控制邏輯結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)比較麻煩 ； 同時(shí)，系統(tǒng)對(duì)時(shí)實(shí)性要求不高，具備用高級(jí)語(yǔ)言編程控制的可能性。所以 本設(shè)計(jì) 采用單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言 C語(yǔ)言 來(lái) 編程實(shí)現(xiàn) 智能電冰箱的多功能控制。 用 C語(yǔ)言編程 無(wú)需了解機(jī)器硬件及其指令系統(tǒng)，只需出不了解 MCS51的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) ；由 C51管理內(nèi)部寄存器的分配、不同存儲(chǔ)器的尋址和數(shù)據(jù)類(lèi)型等細(xì)節(jié)問(wèn)題 ； 程序由若干函數(shù)組成，具有良好的模塊化結(jié)構(gòu) ； 程序具有良好的可讀性和可維護(hù)性 ； 可顯著縮短 編程與 調(diào)試時(shí)間 ，大大提高軟件的開(kāi)發(fā)效率；有豐富的庫(kù)子程序，可大大減少用戶(hù)的編程量； C語(yǔ)言應(yīng)用極其廣 泛，大多數(shù)機(jī)器上都配有 C語(yǔ)言。由于 C語(yǔ)言具有很好的可移植性，故可以很容易的把其他機(jī)器上的程序移到 MCS51系列單片機(jī)上 [16]。 軟件 的總體 設(shè)計(jì) 軟件的 總體 設(shè)計(jì) 流程圖如圖 。 軟件的總體設(shè)計(jì) 是 對(duì) 冰箱 總 體 控制 的設(shè)計(jì) ， 包含 控制單元的初始化、控制中斷、定時(shí)、顯示等。 首先給 AT89S52 單片機(jī) 系統(tǒng) 上電， 通過(guò)編寫(xiě)的程序開(kāi)始給相應(yīng)的元件初始化，如果是溫度顯示，則通過(guò) AT89S52 發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng) ADC0809，經(jīng)數(shù)模 轉(zhuǎn)換后，系統(tǒng)將 冷凍室的 溫度值 和冷藏室的溫度值分別 顯示在數(shù)碼管上 ； 如果是 冷凍室的 溫度 和冷 藏室的溫度 需要增加或者減少， 那么 通過(guò)系統(tǒng)事先設(shè)定的 按鍵進(jìn)行調(diào)整 溫度值 ； 如果是 電 冰箱門(mén)開(kāi)，則把定 時(shí)器 T0 開(kāi)中斷，一旦電 冰箱門(mén)開(kāi)的時(shí)間超過(guò) 4 分鐘，則 輸出 低 電平使蜂鳴器發(fā) 出 聲 音 ，直到 的輸出變?yōu)?高電平為止，然后把定 時(shí)器 0 關(guān)閉。如果電源的工作電壓超過(guò)了正常的工作電壓，那么 輸出 低電平，使 指示燈 D1 亮，直到工作電壓恢復(fù)正常 后， 的輸出變?yōu)?高電平 ， 指示燈 D1 滅。如果檢測(cè)到霜厚需要除霜的時(shí)候， 輸出 低電平 ，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器響，代表除霜進(jìn)行時(shí)，直到除霜工作 完畢 后， P 的輸出 變?yōu)楦唠娖?，蜂鳴器停 止響。 如果 冷凍室的溫度超過(guò)設(shè)置溫度的上限，那么 P 輸出 低電平， 啟動(dòng)冷 藏 室的壓縮機(jī)進(jìn)行制冷，直到溫度降到設(shè)定溫度值的下限為止，壓縮機(jī)停止制冷。冷藏室壓縮機(jī)的工作原理同冷凍室壓縮機(jī)的工作原理。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 25 圖 主程序 模塊 流程圖 開(kāi)始系統(tǒng)初始化啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換顯示冷凍室的實(shí)時(shí)溫度顯示冷藏室的實(shí)時(shí)溫度溫度設(shè)定鍵是否按下進(jìn)入溫度上下限設(shè)定模式冰箱門(mén)是否打開(kāi)工作電壓是否超限是否自動(dòng)除霜溫度是否超上限壓縮機(jī)停止工作啟動(dòng)定時(shí)器 ， 4 分鐘后自動(dòng)報(bào)警指示燈 D 1 亮除霜 ， 同時(shí)蜂鳴器響壓縮機(jī)開(kāi)始工作溫度是否低于下限NYYYYNNNYYNN沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 26 部分程序簡(jiǎn)述 延時(shí) 模塊 延時(shí)模塊流程圖如圖 所示。 圖 延時(shí)模塊 流程圖 當(dāng)檢測(cè)到冰箱門(mén)開(kāi)之后啟動(dòng)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，如果 冰箱門(mén)開(kāi)超過(guò) 4 分鐘 ，那么 進(jìn)行報(bào)警 ；反之，則關(guān)閉定時(shí)器。 在程 序初始化時(shí)讓定時(shí) 器 T0 工作于方式 1， 定時(shí)器產(chǎn)生 50ms 的 中斷 。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選 用的是 12MHz 的晶振，所以振蕩周期為 1/12? s。 本設(shè)計(jì)的延時(shí)計(jì)算方法 為： 定時(shí)時(shí)間間隔 =（ 162 X） ?振蕩周期 ? 12[16]，那么（ 162 X） ? 1/12? s ? 12=50ms，X=TH0TL0=15536=0X3CB0H（ X 為定時(shí)起始值） 。 50ms? 4800=4 分鐘，所以在編程的時(shí)候只要將中斷循環(huán) 4800 次就可以了。 延時(shí)程序如下： void timer0() interrupt 1 //延時(shí)程序 {TH0=0x3c。 //50ms 中斷 TL0=0xb0。 if(tt++==4800) //循環(huán) 4800 次為 4 分鐘 {tt=0。 if((ad_080816)amp。amp。(ad_080813)) { bit_tab[0]=0x7c。 //以下為為選通程序 bit_tab[1]=0xbc。 冰箱門(mén)打開(kāi)啟動(dòng)定時(shí)器冰箱門(mén)打開(kāi)是否超過(guò) 4 分鐘關(guān)閉定時(shí)器報(bào)警且指示燈亮YN沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 27 bit_tab[2]=0xdc。 bit_tab[3]=0xec。 bit_tab[4]=0xf4。 bit_tab[5]=0xf8。 P2_0=0。 //報(bào)警 P2_1=0。 //指示燈 D1 亮 } A/D 轉(zhuǎn)換 模塊 A/D 轉(zhuǎn)換的部分程序如下： uchar i=0。 //定義循環(huán)變量 for(i=0。i=7。i++) P3=chnel_tab[i]。 //選定單片機(jī)的 I/O 口 oe=0。 //以下三條為 起動(dòng) AD0809 指令 st=0。 eoc=1。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊流程圖如圖 所示。 圖 A/D 轉(zhuǎn)換 模塊 流程圖 AD 轉(zhuǎn)換是將采集來(lái)的模擬型的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字型的溫度信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行分析、判斷 ，然后將轉(zhuǎn)換后的溫度顯示在數(shù)碼管上。 顯示模塊 啟動(dòng) AD 轉(zhuǎn)換AD 轉(zhuǎn)換是否完成顯示轉(zhuǎn)換的結(jié)果YN開(kāi)始沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 28 本設(shè)計(jì)采用的是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。 想要數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)必須選定好數(shù)碼管的位，要想在數(shù)碼管的哪個(gè)位上進(jìn)行顯示就要把數(shù)據(jù)送給哪位上。本設(shè)計(jì)分別把個(gè)位、十位、百位的數(shù)據(jù)送給數(shù)碼管的各個(gè)位上進(jìn)行顯示。 顯示電路的流程圖如圖 所示。 圖 顯示模塊 流程圖 顯示模塊部分程序 如下： P1=disp_tab[ad_data3]。 //送個(gè)位數(shù) P2=bit_tab[5]。 //選通第一個(gè)數(shù)碼管 delaynms(1)。 //延時(shí) P1=disp_tab[ad_data2]。 //送十位 P2=bit_tab[4]。 //選通第二個(gè)數(shù)碼管 delaynms(1)。 //延時(shí) P1=disp_tab[ad_data1]。 //送百位數(shù) P2=bit_tab[3]。 //選通第三個(gè)數(shù)碼管 delaynms(1)。 //延時(shí) 送第一位數(shù)據(jù)顯示程序顯示程序結(jié)束送第二位數(shù)據(jù)送第三位數(shù)據(jù)沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 29 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試 在完成了用戶(hù)系統(tǒng)樣機(jī)的組裝和軟件設(shè)計(jì)以后，便進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試階段。調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的一般方法如下： （ 1） 硬件調(diào)試方法 單片機(jī)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試時(shí)分不開(kāi)的，許多硬件故障是在調(diào)試軟件時(shí)才 發(fā)現(xiàn)的，但通常是先排除系統(tǒng)中明顯的硬件故障后才和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試的。 ○ 1 邏輯錯(cuò)誤。樣機(jī)硬件的邏輯錯(cuò)誤時(shí)由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過(guò)程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類(lèi)錯(cuò)誤包括錯(cuò)線(xiàn)、開(kāi)路、短路、相位錯(cuò)等。 ○ 2 元器件失效。元器件失效的原因有兩個(gè)方面：一是器件本身已損壞或性能不符合要求；二是由于組裝錯(cuò)誤造成的元器件失效，如電解電容、二極管的極性錯(cuò)誤，集成塊安裝方向錯(cuò)誤等。 ○ 3 可靠性差。引起系統(tǒng)不可靠的因素有很多，如金屬化孔、接插件接觸不良 會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；內(nèi)部和外部的干擾；走線(xiàn)和布局的不合理等也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。 硬件調(diào)試的方法有兩種：脫機(jī)調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試。脫機(jī)調(diào)試時(shí)在樣機(jī)加電之前，先用萬(wàn)用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線(xiàn)路的正確性，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。通過(guò)脫機(jī)調(diào)試可以排除一些明顯的硬件錯(cuò)誤，但有些硬件故障還是要通過(guò)聯(lián)機(jī)才能發(fā)現(xiàn)和排除的。 （ 2） 軟件調(diào)試方法 軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。如果采用模塊程序設(shè)計(jì)技術(shù)，則逐個(gè)模塊調(diào)試好后，再進(jìn)行系統(tǒng)程序總調(diào)試。對(duì)于模塊化結(jié)構(gòu) 程序，要一個(gè)個(gè)子程序分別調(diào)試。調(diào)試子程序時(shí)，一定要符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，即入口條件和出口狀態(tài)。調(diào)試的手段可以采用單步運(yùn)行方式和斷點(diǎn)運(yùn)行方式。各程序模塊通過(guò)后，可以把有關(guān)的功能模塊聯(lián)合起來(lái)一起進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。 單步和斷點(diǎn)調(diào)試后，還應(yīng)進(jìn)行連續(xù)調(diào)試，這是因?yàn)閱尾竭\(yùn)行只能驗(yàn)證程序的正誤，而不能確定定時(shí)精度、 CPU的實(shí)時(shí)響應(yīng)等問(wèn)題。待全部調(diào)試完成后，應(yīng)反復(fù)運(yùn)行多次，除了觀(guān)察穩(wěn)定性之外，還要觀(guān)察用戶(hù)系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計(jì)要求、安排的用戶(hù)操作是否合理等，必要時(shí)還要作適當(dāng)修正。 沈陽(yáng)理工大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 結(jié) 論 智能控制技術(shù)的發(fā)展，正在改變著人 們的生活方式，更加舒適、更加可靠的家用電器可日益提高人們的生活水平。 電冰箱 是一個(gè)代表，它 已經(jīng)成為每個(gè)家庭必備的家用電器 。隨著電冰箱 樣式的多樣化，功能的智能化， 人們對(duì)電冰箱的需求 量 更大 。 目前， 單片機(jī)是智能家電的核心 控制 單元 ，由于它的體積小可以嵌入在家電當(dāng)中，所以受到廣大設(shè)計(jì)的青睞。 本 設(shè)計(jì) 采用單片機(jī)作為控制器的核心對(duì)電冰箱的工作過(guò)程進(jìn)行控制 ， 功能上 以控制電冰箱的溫度為主 ，輔之以電冰箱開(kāi)門(mén)超時(shí)報(bào)警、工作電