【正文】 ................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 控制 系統(tǒng) 方案設(shè)計(jì) .......................................................................................... 2 基于單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)整體布局 ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 電冰箱是每個(gè)家庭現(xiàn)代化廚房必備的家用電器 ，它的 主要任務(wù)就是控制壓縮機(jī)、化霜加熱等來保持箱內(nèi)食品的最佳溫度，達(dá)到食品保鮮的目的，即保證所儲(chǔ)存的食品在經(jīng)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。從1918 年世界上第一臺(tái)電機(jī)壓縮式電冰箱研制成功，至今已走過 89 個(gè)年頭?，F(xiàn)代社會(huì)每一個(gè)家庭都處在快節(jié)奏的生活中，人們大多已無閑暇的時(shí)間和精力花費(fèi)在經(jīng)常性的采購日常生活用 品上。 傳統(tǒng)的機(jī)械式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(jī)的啟、停 ,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。當(dāng)溫度低于 10~20℃時(shí)停止制冷 ,關(guān)斷壓縮機(jī) [16]。 隨著微機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展 ,單片機(jī)以其體積小、價(jià)格低、應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)在家用電器、儀器儀表等領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 主要實(shí)現(xiàn)功能 本論文所設(shè)計(jì)的基于 51 單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)以 AT89C51 單片機(jī)為核心控制壓縮機(jī)的啟動(dòng)和停止，解決了傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)存在的不足，可以使控制更準(zhǔn)確，更靈活。因此，當(dāng)電源電壓小于 180V 或 大于 240V 時(shí)， 禁止啟動(dòng)壓縮機(jī)并用指示燈顯示。這就要求在每次電冰箱上電時(shí)，都要檢查壓縮機(jī)停機(jī)是否到 2 3min，若未達(dá)到，需延時(shí)到 3min 后才能啟動(dòng)。 （ 3）自動(dòng)除霜功能 :冷凍室中的水分會(huì)凝結(jié)成霜，因此，電冰箱應(yīng)有自動(dòng)除霜功能。 （ 4）電冰箱溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)功能 ： 該功能是電冰箱應(yīng)具備的主要功能。 （ 5）功能鍵控制功能： 利用功能鍵分別控制冷凍室溫度、冷藏室溫度、速凍設(shè)定等。 （ 7）關(guān)機(jī)提示功能：開 門超過 2min 將聲音報(bào)警 ,提醒用戶及時(shí)關(guān)門。 （ 9）溫度測(cè)量功能： 設(shè)定 3個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)量范圍 26～ +26 ℃ ，精度 177。 ． 系統(tǒng)基本原理方案是整個(gè)設(shè)計(jì)過程的依據(jù)，也是貫穿整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的靈魂線，它的好壞直接關(guān)系到整個(gè)方案的成敗。 控制系統(tǒng)在整個(gè)智能電冰箱控制中的地位是至關(guān)重要的，它控制著整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，是系統(tǒng)是否正常運(yùn)行的關(guān)鍵。因此此必須慎重地選擇控制系統(tǒng)。 所謂的機(jī)械控制方式，即根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機(jī)的啟、停 ,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。當(dāng)溫度低于 10~20℃時(shí)停止制冷 ,關(guān)斷壓縮機(jī)。 3 所謂的智能控制方式，即自動(dòng)控制方式，用單片機(jī)控制制冷壓縮機(jī)的啟、停 ,使電冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。 經(jīng)過慎重地考慮、科學(xué)地論證和實(shí)驗(yàn)，本論文采用了第二種方案；用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心部分，來控制著系統(tǒng)的運(yùn)行。 系統(tǒng)的整體布局 智能電冰箱系統(tǒng)由傳感器（霜厚傳感器、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器）、微控單元單片機(jī)、壓縮機(jī)、加熱絲、 LED 顯示器、語音輸出等組成。 設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體布局框圖如圖 21 所示 L E D 顯 示器壓 縮 機(jī)加 熱 絲語 音 輸 出微控制單元傳感器 圖 21 設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體布局 框圖 基于 51 單片機(jī)控制的單片機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理是這樣的：傳感器（霜厚傳感器、冷藏室溫度傳感器、冷凍室溫度傳感器）隨時(shí)處于待工作狀態(tài)。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，霜的厚度逐 4 漸改變，當(dāng)霜的厚度調(diào)整到規(guī)定值時(shí)，除霜命令的自動(dòng)解除，一個(gè)工作過程就算是這樣完成了。 當(dāng)冷藏室的溫度低于 2℃ 或高于 10℃ 時(shí)，冷藏室溫度傳感器就會(huì)感應(yīng)到，將產(chǎn)生模擬信號(hào)， 并將產(chǎn)生的模擬信號(hào)傳送到 A/D 轉(zhuǎn)換器； A/D 轉(zhuǎn)換器接收到模擬信號(hào)后將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)輸送到單片機(jī)；單片機(jī)接受到信號(hào)后，將數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行分析、判斷、處理，給出調(diào)整冷藏室溫度命令。冷藏室傳感器接著等待進(jìn)入下一個(gè)工作過程。智能電冰箱控制系統(tǒng)工作后，冷凍室內(nèi)的溫度逐漸改變，當(dāng)冷凍室內(nèi)的溫度調(diào)整到規(guī)定范圍時(shí)，調(diào)整冷凍室的命令的自動(dòng)解除，一個(gè)工作過程就算是這樣完成了。 . 電冰箱控制器的主要任務(wù)就是控制壓縮機(jī)、化霜加熱等來保持箱內(nèi)食品的最佳溫度，達(dá)到食品保鮮的目的，即保證所儲(chǔ)存的食品在經(jīng)過冷凍或冷藏之后，保持色、味、水分、營養(yǎng)基本不變。 基于 51單片機(jī)的電冰箱控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用了模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要包括： A/D 轉(zhuǎn)換電路、溫度采集電路、除霜電路、鍵盤電路、 LED 顯示電路、制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟﹑?？刂齐娐贰㈦娫措妷簷z測(cè)電路、語音輸出報(bào)警電路、直流電源供電電路、晶體振蕩電路等模塊。本控制系統(tǒng)的單片機(jī)采用美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的 8 位單片機(jī) AT89C51,它是 80C51 微控制器系統(tǒng)的派生。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器 ，而且價(jià)格低，是目前性能比較高的單片機(jī)之一。此外， AT89C51 單片機(jī)在市場(chǎng)上的貨源充足，技術(shù)比較成熟，同時(shí)也具有較好的開發(fā)環(huán)境。 0809 共有 8路模擬輸入通道 ,本系統(tǒng)只用了其中 4 個(gè)通道 IN0~IN3。 6 ADC0809 介紹 ADC0809 是一種比較典型的 8位逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 CMOS 工藝，可實(shí)現(xiàn) 8路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道地址鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μs 左右，采用雙排 28 引腳封裝 ，可以和微機(jī)直接接口。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)如圖 32 所示： ADC0809八路模擬量開關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用 1 個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 8位 A/D轉(zhuǎn)換器是逐次逼近式，三態(tài)輸出鎖存器用于存放和輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量。 ： 首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 ADC0809 與 AT89C51 單片機(jī)接口電路 7 與 AT89C51 單片機(jī)的連接如圖 32所示。 與 WR 、 RD 端經(jīng)與非門接于 0809 的 ALB、START、 /OB 端 ,控制 0809 的啟動(dòng)、讀、寫。 鍵盤電路及顯示電路 功能鍵及 LED 顯示電路采用 6 個(gè)功能鍵控制冷凍室、冷藏室及速凍溫度設(shè)定， 4位 LED 數(shù)碼管負(fù)責(zé)顯示冷 凍室、冷藏室溫度及壓縮機(jī)啟、停和報(bào)警等狀態(tài)。SW5SW6SW7Vcc A B CP CT GEDOA OB OC OD OE OF OG OHA B C D E F G OA3 4 5 6 10 11 12 138765432114 1 2 9 8 7+5VSW8SW4SW3SW2SW1 Ω+5V74LS0212 圖 33 功能鍵及 LED顯示電路 顯示和鍵盤輸入均通過 AT89C51 的串行口。當(dāng) 為 “ 1” 時(shí)， AT89C51 的 TXD 端輸出同步脈沖通過與門發(fā)送到顯示移位寄存器 74LS164 的移位脈沖輸 入端，這樣AT89C51 欲顯示的數(shù)據(jù)，由 RXD 端輸出，移位讀入到顯示器通 道。由于顯示通道采用 LED 數(shù)碼管并用 74LS164 作為驅(qū)動(dòng)器，所以簡(jiǎn)化了線路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，顯示字位擴(kuò)充方便，驅(qū)動(dòng) 程序設(shè)計(jì)容易。 溫度采集電路和除霜電路 溫度采集電路 溫度傳感器選用了 MF531型熱敏電阻 ,具有 負(fù)溫度系數(shù) ,靈敏度較高。 9 A點(diǎn)電壓與溫度的關(guān)系為： V=（ 5） /[ R(t)+]=+ 利用溫度傳感器可以很容易測(cè)得冷藏室溫度和冷凍室溫度。除霜電路如圖 34 所示： + I / 4L M 342+ I / 4L M 342A1A2V C CRt RS R4 R2R1 R3 GND 圖 34 除霜電路 傳感器的選擇 傳感器是一種轉(zhuǎn)換器件，它以一定的精度將被測(cè)非電量轉(zhuǎn)換為與之有確定關(guān)系并易于測(cè)量的電量。傳感器組成框框圖 如圖 35 所示。在選擇傳感器時(shí)，不必要求這幾項(xiàng)指標(biāo)是最優(yōu)，而應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，在保證主要性能指標(biāo)滿足要求的前提下，使整個(gè)系統(tǒng)性價(jià)比達(dá)到最優(yōu) [14]。主控器不斷采集冷凍室、冷藏室及環(huán)境溫度，并根據(jù)設(shè)置值及采集值控制各部件的運(yùn)行。當(dāng)溫度降低時(shí) ,阻值變大 。 ： 本論文采用 一種用于制冷系統(tǒng)的電容式霜厚傳感器，其特征在于包括一對(duì)金屬電極和一個(gè)固定裝置，其中，第一電極為制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器的金屬表面或緊貼在蒸發(fā)器表面的金屬片，第二電極為與第一電極相對(duì)并保持一定間隔的金屬片，第二電極表面涂覆有防潮絕緣材料，并由固定裝置加以固定 ， 利用兩電極之間的電容變化測(cè)定霜的厚度。 制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、停控制電路 控制電路圖 制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐?圖 如圖 36 所示： 11 電阻絲R0 R E L A Y 134D5D I O D E R E L A Y 21 23 421R15KC L R1C L K111D31Q