【正文】 log parameter to the digital parameter. Then, the 51puter puts out the signal to control the run and stop of pressor and heater.After repeated debugging and revision, the final form of a plete set of procedures system is pleted. Practice has proved that the system is steady, and it has the advantages of a simple hardware circuits, software functions, reliable control system, high cost performance, practical and reference value.Keyword：AT89C51,A/DC0809,8279,AD590,electric refrigerator’s electrically controlled system.1 緒論 論文研究的背景和意義現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)及日常生活中常常需要用到溫度控制,早期溫度控制主要應(yīng)用于工廠中，例如鋼鐵的水溶溫度，不同等級(jí)的鋼鐵要通過(guò)不同溫度的鐵水來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就可能有效的利用溫度控制來(lái)掌握所需要的產(chǎn)品了。酒店廠房及家庭生活中都會(huì)見(jiàn)到溫度控制的影子，溫度控制將更好的于社會(huì)，電冰箱的出現(xiàn)及大量普及就是一個(gè)很好的例子。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，給人們的生活帶來(lái)了根本性的變化，如果說(shuō)微型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)使現(xiàn)代的科學(xué)研究得到了質(zhì)的飛躍，那么單片機(jī)的出現(xiàn)則是給現(xiàn)代工業(yè)控制測(cè)控領(lǐng)域帶來(lái)了一次新的革命。單片機(jī)是高科技產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中不可或缺的關(guān)鍵手段。依靠單片機(jī)的控制技術(shù)作為現(xiàn)代高科技的重要組成部分，推動(dòng)著自動(dòng)化生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)、材料加工、醫(yī)療、紡織等相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。正由于用單片機(jī)控制器改造落后的設(shè)備具有性價(jià)比高、提高設(shè)備的使用壽命、提高設(shè)備的自動(dòng)化程度的特點(diǎn)，所以電冰箱的電控系統(tǒng)也采用了單片機(jī)為其各功能控制實(shí)現(xiàn)的核心。通過(guò)本論文的研究，我不僅了解電冰箱的相關(guān)知識(shí)，還掌握了 AT98C51 系列單片機(jī)的性能特點(diǎn)及連接使用，編程方法，以及一些外圍芯片的使用及模擬電路的設(shè)計(jì)。我國(guó)的家用冰箱行業(yè)始于1956 年改革開(kāi)放后迅猛發(fā)展到，1985 年鼎盛時(shí)期全國(guó)有 10 多家冰箱生產(chǎn)廠家。冰箱從最初的單門(單冷藏或單冷凍)發(fā)展到雙門，再到多門，其控制系統(tǒng)也得到了很大的發(fā)展與完善。其中，其功能的發(fā)展主要依靠電冰箱電控系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，傳統(tǒng)的機(jī)械式、簡(jiǎn)單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展要求，因此，這對(duì)電冰箱控制器提出了更高的要求，電冰箱的電控系統(tǒng)的發(fā)展也成為了電冰箱功能不斷提高的關(guān)鍵。如目前已經(jīng)把電腦和數(shù)控技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)出了數(shù)控冰箱，以及具有模糊邏輯思維功能的變頻式空調(diào)等。它是迄今為止世界上智能化程度最高的冰箱。 “屏幕冰箱”可以與電視監(jiān)視系統(tǒng)相連，用戶在廚房里就可以看到門外的來(lái)訪者。電冰箱的智能化必將隨著控制系統(tǒng)的發(fā)展而逐步的得到提高。本設(shè)計(jì)所采用的控制芯片為 AT89C51 單片機(jī)，此芯片功能強(qiáng)大，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。通過(guò) AD590 溫度傳感器對(duì)冷藏室、冷凍室溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將產(chǎn)生的模擬信號(hào)，通過(guò) ADC0809 進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)；對(duì)除霜電路則采用熱敏電阻進(jìn)行溫度檢測(cè)后產(chǎn)生中斷信號(hào)送入單片機(jī)。2 總體設(shè)計(jì)方案 總體設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介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)的啟動(dòng)與停止，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定的溫度范圍內(nèi)。C 時(shí)，啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷，當(dāng)溫度低于10176。C 時(shí)，停止制冷。此設(shè)計(jì)的電冰箱電控系統(tǒng)是以 AT89C51 作為主控制芯片,ADC0809 為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,AD590 溫度傳感器為溫度檢測(cè)元件，液晶顯示器,按鍵開(kāi)關(guān)等元器件組成,通過(guò)軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描,液晶顯示,I/O 口擴(kuò)展功能。此設(shè)計(jì)的總體框圖如圖 21 所示：顯 示 器鍵 盤時(shí) 鐘 電路復(fù) 位電 源鎖存器壓 縮機(jī)A T 8 9 C 5 1單片機(jī)霜 厚 傳感 器比較器加 熱絲功放A / D轉(zhuǎn)換器放大器放大器過(guò) 欠 壓 保 護(hù)冷 凍 室 溫度 傳 感 器冷 藏 室 溫度 傳 感 器圖 21 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)硬件方框圖外圍電路是 AT89C51 工作的基礎(chǔ)保障——電源電路提供穩(wěn)定的+5V 工作電壓；時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位電路使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。通過(guò)鍵盤掃描等程序設(shè)計(jì)把鍵盤輸入的數(shù)據(jù)在液晶顯示器上顯示。熱敏電阻感測(cè)溫度，判斷霜厚程度，產(chǎn)生中斷信號(hào)，結(jié)合單片機(jī)軟件程序，控制加熱器的啟動(dòng)與停止，完成自動(dòng)除霜的功能。C~+26176。176。3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)最小系統(tǒng) AT89 系列單片機(jī)的概況AT89 系列單片機(jī)是美國(guó) Atmel 公司的 8 位 Flash 單片機(jī)產(chǎn)品。該系列有著十分廣泛的用途，特別是在便攜式、省電和特殊信息保存的儀器和系統(tǒng)中顯得更為有用。同時(shí)，在系統(tǒng)工作過(guò)程中，能有效地保存數(shù)據(jù)信息，即使外界電源損壞也不影響信息的保存。只要用相同引腳的 AT89 系列單片機(jī)就可以取代 MCS—5l 系列單片機(jī)。2．AT89 系列單片機(jī)的概況AT89 系列單片機(jī)共有 7 種型號(hào)，分別為從89C5AT89LV5AT89C5AT89LV5AT89C205AT89C105AT89S8252。最低電壓可以低至 。它們只有 20條引腳．最低電壓也為 ，見(jiàn)表 31。GND：接地。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。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。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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)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。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。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。RST：復(fù)位輸入。ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)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)。在平時(shí)，ALE 端以不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。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(guò)一個(gè) ALE 脈沖。此時(shí)，ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。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。/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。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（VPP） 。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。單片機(jī)本身就如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。在 AT89C51 芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，而在芯片的外部，XTAL1 和XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。電容 CC2 容量在 15～40pF 之間，大小與晶振頻率和工作電壓有關(guān)。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，晶振、電容等均應(yīng)盡可能靠近芯片，以減小分布電容，保證振蕩器振蕩的穩(wěn)定性。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化以外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。本單片機(jī)系統(tǒng)采用自動(dòng)復(fù)位方式復(fù)位。 FR 11 K ΩR 2 1 0 K Ω≥ 11 0 K ΩP 1 . 6P 1 . 5P 1 . 1P 3 . 0/ C SS O/ W PV s sV c cR E S TS C KS IA T 8 9 C 5 1X 2 5 0 4 5R E S T+SR 3C 40 . 1 181。X25045 是美國(guó) Xicor 公司的生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化 8 腳集成 電路，它將 EEPROM、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能組合在單個(gè)芯片之內(nèi)，大大簡(jiǎn)化了硬件設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的可靠性，減少了對(duì)印制電路板的空間要求，降低了成本和系統(tǒng)功耗，是一種理想的單片機(jī)外圍芯片。當(dāng)它低電平時(shí)，寫操作被禁止； Vss：地； Vcc：電源電壓； RESET：復(fù)位輸出。表 32 X2504 指令名及指令格式X25045 硬件連接圖如圖 33 所示。在看門狗定時(shí)器預(yù)置的時(shí)間內(nèi)若沒(méi)有總線活動(dòng)，則X25045 將從 RESET 輸出一個(gè)高電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)微分 電路 CR3 輸出一個(gè)正脈沖，使 CPU 復(fù)位。CR3的時(shí)間常數(shù)不必太大，有數(shù)百微秒即可，因?yàn)檫@時(shí) CPU 的振蕩器已經(jīng)在工作。如表 33所示，X25045 狀態(tài)寄存器共有 6 位有含義，其中 WDWD0 和看門狗電路有關(guān)，其余位和 EEPROM 的工作設(shè)置有關(guān)?？撮T狗電路的定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短可由具體應(yīng)用程序的循環(huán)周期決定，通常比系統(tǒng)正常工作時(shí)最大循環(huán)周期的時(shí)間略長(zhǎng)即可。當(dāng)系統(tǒng)跑飛，用軟件陷阱等別的方法無(wú)法捕捉回程序時(shí)，則看門狗定時(shí)時(shí)間很快增長(zhǎng)到預(yù)置時(shí)間，迫使系統(tǒng)復(fù)位。系統(tǒng)就不會(huì)復(fù)位。main(){...。 /*產(chǎn)生 cs 脈沖*/cs=1。電源（Vcc）是整個(gè)實(shí)驗(yàn)板正常工作的動(dòng)力源泉。因此設(shè)定合適的電源電壓值非常重要。用 LM7805 設(shè)計(jì)的+5V 穩(wěn)壓電源電路圖如圖 35 所示：A C 2 2 0 V5 0 H Z8 VC 52 2 0 0 181。C 80 . 1 F+ 5 VL M 7 8 0 5D 1++R 42 0 0 ΩL E D圖 35 +5V 穩(wěn)壓電源電路圖LM7805 是常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是 TO220 封裝，要求輸入輸出電壓差保持在 2V 以上，能提供直流 5V 的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過(guò)流和過(guò)載保護(hù)電路。圖中，C5 ，C6 兩個(gè)電容接 LM7805 的 Vin 端對(duì)外電源輸入的電壓進(jìn)行濾波；C7，C8 兩個(gè)電容接 LM7805 的 Vout 端對(duì)整形后的電壓進(jìn)行濾波，確保 Vcc 端輸入+5V 直流電壓。ML7805 的引腳圖如圖 36 所示：L M 7 8 0 5V i n1V o u t3G N A2圖 36 LM7805 三端穩(wěn)壓器引腳圖2．正負(fù) 12V 穩(wěn)壓源的設(shè)計(jì)12V 穩(wěn)壓源主要用于為比較器，固態(tài)繼電器等提供穩(wěn)壓源。 FC 1 11 0 0 0 181。 FC 1 20 . 1 181。 FC 1 5 1 0 0 181。 FC 1 6 0 . 1 181。LM78 系列輸入電壓為正電壓，LM79 系列三端穩(wěn)壓器輸入電壓為負(fù)電壓，其他特性，兩者較為相似。該電源輸出電壓為177。對(duì) LM7812，LM7912 的選擇，力求性能參數(shù)盡量對(duì)稱。 霜厚檢測(cè)電路冷凍室中的水分會(huì)凝結(jié)成霜，因此，電冰箱應(yīng)有自動(dòng)除霜功能。當(dāng)滿足化霜條件時(shí)，檢測(cè)電路產(chǎn)生中斷信號(hào)，經(jīng)過(guò)單片機(jī)的處理，控制接通化霜加熱絲，同時(shí)斷開(kāi)壓縮機(jī)。 熱敏電阻簡(jiǎn)介熱敏電阻是一種對(duì)溫度極為敏感的電阻器。熱敏電阻器種類較多，按其結(jié)構(gòu)及形狀可分為球形、桿狀、圓片形、管形、圓圈形等。按溫度系數(shù)可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器。目前應(yīng)用最廣泛的是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，其又可分為測(cè)溫型、穩(wěn)壓型、普通型。用萬(wàn)用表測(cè)其阻值時(shí)，其阻值不一定和標(biāo)稱阻值相符。正溫度系數(shù)熱敏電阻器又稱 PTC 熱敏電阻，該電阻器溫度升高時(shí)電阻值也隨之增大，而且阻值的變化與溫度的變化為正比例關(guān)系，但電阻器的溫度超過(guò)一個(gè)定值時(shí)，阻值將急劇增大，當(dāng)增大到最大值時(shí)，電阻值將隨溫度的增加而開(kāi)始下降。2)負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的特點(diǎn)。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的種類很多且形狀各異，常見(jiàn)約有管狀、圓片形等，如圖所示。常用的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器的類型有:MF5l、MF5MF53MF53MF53 MF57l、MF57MF57MFl2l、MFl2MFl2MFl3 、MFlMFl5 、MFl6 、MFlMF2ll、 MF22l、MF22MF22RR82 RR83RR84RH86MF3ll、MF3lMF313 等。內(nèi)部有四個(gè)運(yùn)算放大器，有相位補(bǔ)償電路。～177。它的輸入電壓可低到地電位，而輸出電壓范圍為 0～Vcc。它有 5 個(gè)引出腳，其中“+”、“”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。LM324 引腳排列見(jiàn)圖 38。LM124 是軍品；LM224 為工業(yè)品；而 LM324 為民品。 圖 38 LM324 運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu) 霜厚檢測(cè)電路（1） 霜厚檢測(cè)電路原理圖如圖 39 所示：+∞+∞+1+ 5 V