【正文】 TLC549 具有 4MHz 的片內系統(tǒng)時鐘和軟、硬件控制電路，轉換時間最長為 17μ s，允許的最高轉換速率為 40000 次 /s。這些數(shù)字量在計算機內經(jīng)過運算處理，可以得到一個數(shù)字形式的控制量，將這些控制量經(jīng)過數(shù) /模轉換 器，變成模擬電壓或電流信號，再送到執(zhí)行機構去驅動相應的設備動作，即可實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。 A/D 轉換器 現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)中需要測量和控制的參數(shù)往往都是連續(xù)變化的模擬信號，如溫度，壓力，流量，速度等。 (3)智能家電 家電產(chǎn)品智能化程度的進一步提高就需要有單片機的參與，例如“微電腦控制 ”的洗衣機、電冰箱、微波爐、空調機、電視機、音響設備等，這里的微電腦實際上就是“單片機”。 (2)智能化儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化、數(shù)字化、自動化，提高測試精度和準確度，結構簡單，減少體積及重量，提高其性能價格比。自動化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)、提高經(jīng)濟效益、改善產(chǎn)品質量和減輕勞動強度。 AT89C51 使用 的晶體振蕩器作為振蕩源，由于單片機內部帶有振蕩電路，所以外部只要連接一個晶振和兩個電容即可，電容容量一般在 15pF至 50pF 之間。晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所 14 需的時鐘頻率。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。具體數(shù)值可以由 RC 電路計算出時間常數(shù)。當復位電平持續(xù)兩個機器周期以上時復位有效。 12345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1AT89C5112Y133pC233pC1500R1S1VCC22uFC3Cap Pol3VCCVCCVCC 圖 33 AT89C51 單片機最小系統(tǒng) 此最小系統(tǒng)中的電源供電模塊的電源可以通過計算機的 USB 口供給，也可使用外部穩(wěn)定的 5V 電源供電模塊供給。 單片機最小系統(tǒng) 單片機最小系統(tǒng)主要由電源、復位、振蕩電路以及擴展部分等部分組成。 T1：定時器／計數(shù)器 l 中斷，由 T1 計滿回零引起。 INT1：外部中斷 1，由 P3． 3 端口線引入，低電平或下跳沿引起。 13 中斷系統(tǒng) 8051 單片機的中斷系統(tǒng)簡單實用，其基本特點是：有 5 個固定的可屏蔽中斷源， 3 個 在片內， 2 個在片外，它們在程序存儲器中各有固定的中斷入口地址，由此進入中斷服務程序； 5 個中斷源有兩級中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套； 2 個特殊功能寄存器用于中斷控制和條件設置的編程。不作乘除時， B 可作通用寄存器使用。 (3)寄存器 B：在 *、 / 運算中要使用寄存器 B 。 運算器 (1)算術／邏輯部件 ALU：用以完成 +、 、 *、 / 的算術運算及布爾代數(shù)的邏輯運算，并通過運算結果影響程序狀態(tài)寄存器 PSW 的某些位，從而為判斷、轉移、十進制 修正和出錯等提供依據(jù)。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST：復位輸入。作為輸入， 12 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： P3 口管腳是 8 個帶內部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外 部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。這是由于內部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后， 被內部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在 FIASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當 P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 單片機 主要特性 （ 1） 4KB 片內在系統(tǒng)可編程 Flash 程序存儲器； （ 2）時鐘頻率為 0～ 33MHz； （ 3） 128 字節(jié)片內隨機讀寫存儲器（ RAM）； （ 4） 32 個可編程輸入 /輸出引腳； （ 5） 2 個 16 位定時 /計數(shù)器； （ 6） 5 個中斷源， 2 級優(yōu)先級； （ 7）全雙工串行通信接口； （ 8）監(jiān)視定時器； 11 （ 9） 2 個數(shù)據(jù)指針。系統(tǒng)的硬件電路由 89C51 單 片機、 A/D 轉換電路、復位電路、直流電源供電電路、鍵盤顯示電路、 LED 顯示電路、電壓檢測和報警電路等組成。在提升單片機 I/O 口驅動能力的前提下，理論上可以任意擴充檢測的溫度點數(shù)。其具有下列特點： ① 具有高的測量精度和分辨率，測量范圍大； ② 抗干擾能力強，穩(wěn)定性好； ③ 信號易于處理 、 傳送和自動控制； ④ 便于動態(tài)及多路測量，讀數(shù)直觀； ⑤ 安裝方便，維護簡單，工作可靠性高。 使用基于 DS18B20 的數(shù)字溫度傳感器，根據(jù)具體產(chǎn)品的檢測工藝，我們使用如下的方案。設計一種可以用于大規(guī)模多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng)。 9 系統(tǒng)方案 綜上所述 ,溫度傳感器以及主控部分都采用第二方案。既可以單獨對多 DS18B20 控制工作，還可以與 PC 機通信 .運 用主從分布式思想，由一臺上位機（ PC 微型計算機），下位機（單片機）多點溫度數(shù)據(jù)采集，組成兩級分布式多點溫度測量的巡回檢測系統(tǒng) ,實現(xiàn)遠程控制。單片機軟件編程的自由度大，可通過編程實現(xiàn)各種各樣的算術算法和邏輯控制。需要通過 RS232 電平轉換兼容，硬件的合成在線調試，較為繁瑣，很不簡便。且人機交互友好。 主控制部分 方案一： 此方案采 用 PC 機實現(xiàn)。所以集成芯片的使用將成為電路發(fā)展的一種趨勢。部分功能電路的集成，使總體電路更簡潔，搭建電路和焊接電路時更快。 這樣 ,測溫系統(tǒng)的結構就比較簡單 ,體積也不大 ,且由于 AT89C51 可 以帶多個 DSB1820,因此可以 非常容易 實現(xiàn)多點測量 .輕松的組建傳感器網(wǎng)絡 。在 0— 100 攝氏度時，最大線形偏差小于 1 攝氏度。便于單片機處理及控制，省去傳統(tǒng)的測溫方法的很多外圍電路。 方案二： 在多點測溫系 統(tǒng)中，傳統(tǒng)的測溫方法是將模擬信號遠距離采樣進行 AD 轉換，而為了獲得較高的測溫精度，就必須采用措施解決由長線傳輸，多點測量切換及放大電路零點漂移等造成的誤差補償問題。 傳感器部分 方案一： 8 采用熱敏電阻，可滿足 40 攝氏度至 90 攝氏度測量范圍，但熱敏電阻精度、重復性、可靠性較差，對于檢測 1 攝氏度的信號是不適用的。 所以多點溫度檢測系統(tǒng)的設計的關鍵在于兩部分：溫度傳感器的選擇和主控單元的設計。若采用一般溫度傳感器采集溫度信號，則需要設計信號調理電路、A/D 轉換及相應的接口電 路，才能把傳感器輸出的模擬信號轉換成數(shù)字信號送到計算機去處理。采用單片機控制，可以使控制更 為準確、靈活。 圖 21 電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖 直冷式電冰箱的控制原理是根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟、停，使冰箱內的溫度保持在設定溫度范圍內。制冷壓縮機吸入來自蒸發(fā)器的低溫低壓的氣體制冷劑，經(jīng)壓縮后成為高溫高壓的 過熱蒸氣，排入冷凝器中，向周圍的空氣散熱成為高壓過冷液體，高壓過冷液體經(jīng)干燥過濾器流入毛細管節(jié)流降壓，成為低溫低壓液體狀態(tài)，進入蒸發(fā)器中汽化，吸收周圍被冷卻物品的熱量，使溫度降低到所需值，汽化后的氣體制冷劑又被壓縮機吸入，至此，完成一個循環(huán)。 冰箱工作原理 液體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時，會吸收很多熱量，簡稱為 “ 液體汽化吸熱 ” ，冰箱就是利用了液體汽化的過程中需要吸熱的原理來制冷的。 電加熱器的工作狀態(tài)由溫控開關控制，常見故障有電熱絲燒斷、絲間短路或絕緣損壞，檢查時可用萬用表測電阻以確定故障。如此循環(huán)，從而形成了對電冰箱化霜的全自動周期性控制。當化霜定時器與壓縮機同 步運轉到調定的化霜間隔時間 (一般為 8h)，化霜定時器斷開與壓縮機的通路，這時 220V 電壓幾乎全部加到化霜加熱器上，進行化霜。 (2) 全自動化霜 全自動化霜器是在半自動化霜器的基礎上增加了裝在蒸發(fā)器上的雙金屬化霜溫控器和化霜保護熔斷器。 四 化霜裝置 電冰箱的化霜方式主要有半自動化霜、全自動化霜、電子化霜和人工除霜。當電熱絲冷卻后，雙金屬 6 片恢復原狀，又可接通電源。一般串聯(lián)在主電路中使用。 三 過載保護器 工作原理如下： 過載保護器一般有外接式和內埋式兩大類。然后用萬用表兩表筆分別接電容器兩引線，正常情況下，萬用表兩指針由電阻大的方向向 電阻小的方向偏移，然后再回偏。在這種情況下，采用電容輔助啟動裝置，就可解決這一問題。其作用是在增加啟動電流的前提下，增加電動機的啟動轉矩。東芝、日立壓縮機配用 PTC 電阻一般取 22Ω，松下、三菱壓縮機取 30Ω，國產(chǎn)上菱壓縮機取 100Ω。 PTC 常溫電阻值可用萬用表測量，也可直接讀取。壓縮機停轉后 PTC 溫度下降，約 3min~5min 后，又可以重新啟動。PTC 在剛加上電壓時，溫度低、電阻小，呈現(xiàn)“低阻”狀態(tài)，此后 PTC 啟動繼電器由于自身發(fā)熱而升溫，在 1s 以內溫度升高到居里點以上，電阻值急劇增大，呈現(xiàn)“高阻”狀態(tài)，電流大幅度減小，幾乎成為斷路。待電動機啟動完成后，因此時線路中電流趨向于正常值，這時電磁力不足以克服重錘重力，于是在 重錘重力作用下，斷開觸點，這時只有主繞組參與運行。 工作原理如下：可由電冰箱的電器原理圖進行分析。常用的啟動繼電器有以下幾種。具有啟動轉矩較大，運行電流較小的特點，多用于日產(chǎn)冰箱。電動機在啟動時，兩電容并聯(lián)，增大了啟動轉矩。具有啟動轉矩較大，啟動電流較小的特點，適用功率 40W~300W。副繞組線細、匝數(shù)多，啟動容易。這種電動機啟動轉矩較小，啟動電流較大，適用功率為 40W~130W。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，于是形成旋轉磁場，電動機啟動運行。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。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。 4 第二章 系統(tǒng)的總體設計 電冰箱簡介 冰箱主要電器零部件 一 壓縮及電動機 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)。因此，設計一個小型的冰箱自動檢測系統(tǒng)，可以對冰箱的制冷和耗電性能進行實時檢測和監(jiān)控，該檢測系統(tǒng)完全可以代替人工檢測，檢測結果比較準確，大大提高了企業(yè)的自動化程度，有助于企業(yè)的管理，其成本也是中小型制冷設備制造企業(yè)可以接受的。 國內大型冰箱制造企業(yè)由于采用較先進的生產(chǎn)線在線測試，冰箱在生產(chǎn)線上移動過程中完成測試。冰箱冷柜除了上述要求外，還對制冷性能提出了高標準的要求。冰箱性能試驗裝置的市場需求量開始增多，但試驗裝置落后的測控系統(tǒng)越來越不能適應需要，當時國外的試驗裝置大都采用了計算機數(shù)據(jù)采集處理等先進的技術和手段，引進國外的先進試驗裝置 卻耗資巨人。國內不少企業(yè)從日本、美國等國家引進冰箱性能試驗裝置，新科技、新技術、新材料、改革開放推動了我國冰箱性能測試系統(tǒng)的發(fā)展和水平的提高。80 年代后期開始，冰箱行業(yè)的發(fā)展開始加快，我國在加大自主開發(fā)新產(chǎn)品的同時，也開始與國外企業(yè)合作。為縮短與國外先進水平的差距，提高我國冰箱產(chǎn)品的試驗檢測水平、效率和測試準確度，有些單位開始從國外引進較為先進的產(chǎn)品試驗技術和試驗裝置。這些試驗裝置人都采用了當時國產(chǎn)的單元組合式儀表。為了進一步完善冰箱品的檢驗規(guī)范，提高產(chǎn)品性能質量，優(yōu)化產(chǎn)品功能結構，一些企業(yè)投入資金建造了冰箱性能試驗裝置。此時，溫度測量 2 采用玻璃棒溫度計，電流、電壓、頻率、功率、功率系數(shù)等電量測量采用指針表，由人工讀取數(shù)據(jù)， 由人工調了執(zhí)行機構，測控系統(tǒng)技術處于人工手工階段 糾訓。冰箱行業(yè)的發(fā)展對冰箱性能試驗裝置測控系統(tǒng)的發(fā)展起了很大的推動作用，自動化儀表、傳感器技術及計算機技術的發(fā)展為冰箱性能試驗裝置測控系統(tǒng)的發(fā)展提供了條件。隨著家電不斷地深入人們的生活，人們對家用電器的期望和要求也越來越高，同此，冰箱生產(chǎn)企業(yè)為了在殘酷的市場競爭中立丁不敗之地，競相提高產(chǎn)品質量、研制開發(fā)新的產(chǎn)晶。但是在我國全自動測試系統(tǒng)