【正文】 s system may realize the electric refrigerator coldstorageroom and the freezing room temperature establishment, the electric refrigerator automatically defrosts, opens the gate to report to the police and so on the function. This article introduced in the first chapter the electric refrigerator system composition and the principle of work, the second chapter elaborated this control system hardware design part. Third chapter elaborated the system software design part. By improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vaguecontrol technology, the goal of doubletemperature, doublecontrol has been realized。單片機以其功能強、體積小、可靠性高、造價低和開發(fā)周期短等優(yōu)點，稱為自動化和各個測控領(lǐng)域中廣泛應用的器件，在工業(yè)生產(chǎn)中稱為必不可少的器件，尤其在日常生活中發(fā)揮的作用也越來越大。多功能，智能化是其發(fā)展方向之一，傳統(tǒng)的機器控制，簡單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展的要求。本文即為基于單片機的電冰箱溫度控制系統(tǒng)。 蒸氣壓縮式電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖如圖 11所示，主要由壓縮機、冷凝器、干燥過濾器、毛細管、蒸發(fā)器等部件組成，其動力均來自壓縮機，干燥過濾器用來過濾贓物和干燥水分，毛細管用來節(jié)流降壓，熱交換器為冷凝器和蒸發(fā)器。壓縮機冷循環(huán)周而復始的運行，保證了制冷過程的連續(xù)性。冷凍室用于冷凍食品通常用于冷凍的溫度為－ 3?C～－ 15?C,冷藏室用于相對于冷凍室較高的溫度下存放食品，要求有一定的保鮮作用，不能凍傷食品，溫度 一般為 0?C～ 10?C，當測得冷冷凍室溫度高至－ 3?C ~0?C 時或者是冷凍室溫度高至 10?C～ 13?C 是 啟動壓縮機制冷，當冷凍武漢理工大學畢業(yè)設計 2 室溫度低于－ 15?C～－ 18?C 或都冷藏室溫度低于 0?C～－ 3?C 時停止制冷，關(guān)斷壓縮機。 圖 11 電冰箱制冷系統(tǒng)原理圖 工作原理 如圖 11， 根據(jù)冷藏室和冷凍室的溫度情況決定是否開壓縮機，若冷藏室的溫度過高，則打開電磁冷門 V1,關(guān)閉閥門 V2， V3，同時打開壓縮機，產(chǎn)生高溫高壓過熱蒸氣，經(jīng)過冷凝器冷凝，干燥過濾器干燥，毛 細節(jié)流管降壓后，在蒸發(fā)器汽化制冷，產(chǎn)生低溫低壓的干燥氣體。若是冷凍室的溫度過高，則應打開 V2關(guān)閉 V1, V3 。需要化箱時打開 V3,從壓縮機流出的高溫高壓氣體流經(jīng)冷凍室可勻速將冷凍室霜層汽化。一般化霜的時間要短，不然會傷存放的食品。 ?C； 2) 利用功能鍵分別控制溫度設定、冷藏室及冷凍室溫度設定等； 3) 利用數(shù)碼管顯示冷藏室及冷凍室溫度，壓縮機啟，停及速凍，報警狀態(tài)； 4) 制冷壓縮機停機后自動延時 3分鐘后方能再啟動； 5) 電冰箱具有自動除霜功能 ，當霜厚達 3mm 時自動除霜 ； 6) 開門延時超過 20秒發(fā)聲報警； 7) 連續(xù)速凍時間設定范圍 1— 8 小時； 8) 工作電壓為 180～ 240V，當欠壓或過壓時，禁止啟動壓縮機并用指示燈顯示。 主機電路采用 8051 單片機，擴展一片 2732（ EPROM）程序存儲器和一片 A/D 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809，構(gòu)成基本控制系統(tǒng)。另外還有一些附加復位電路，時鐘電路，開門報警電路和 壓縮機電熱絲控制電路等。 性能介紹 51 系列單片微機封裝形式為雙排直列式結(jié)構(gòu)（ DIP），引腳共 40 個 ， 如圖22 所示。這種結(jié)構(gòu)特點決定 了單片機具有體積小、成本低、可靠性高、應用靈活、開發(fā)效率高、易于被產(chǎn)品化等優(yōu)點，使其具有很強的面向控制的能力，在工業(yè)自動化控制、家用電器、智能化儀表、機器人、軍事裝置等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 三級程序存儲器鎖定 32 可編程 I/O 線 5 個中斷源 低功耗的閑置和 掉電模式 武漢理工大學畢業(yè)設計 5 GND：接地。當P1口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。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。 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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個內(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 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，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，它利用內(nèi)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(nèi)容。 P3 口： P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 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。 P3口也可作為 8051 的一些特殊功能口，如 表 所示 ： 表 8051P3 管腳第二功能 口 管腳 備選功能 （ 10 腳） RXD（串行口輸入端） （ 11 腳） TXD（串行口輸出端） （ 12 腳） /INT0（外部中斷 0 輸入端） （ 13 腳） /INT1（外部中斷 1 輸入端） （ 14 腳） T0（定時器 /計數(shù)器 0 外部輸入端） （ 15 腳） T1（定時器 /計數(shù)器 1 外部輸入端） （ 16 腳） /WR（片外數(shù)據(jù)存貯器寫選通信號輸出端） （ 17 腳） /RD（片外數(shù)據(jù)存貯器讀選通信號輸出端） RST：復位 輸入。 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)。在平時， ALE 端以不武漢理工大學畢業(yè)設計 6 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。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。此時， 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，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2應不接。 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正 確的控制信號組合，并保持ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 此外， AT89C51 設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。但 RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 運算器 1)算術(shù)／邏輯部件 ALU：用以完成 +、 、 *、 / 的算術(shù)運算及 布爾代數(shù)的邏輯運算，并通過運算結(jié)果影響程序狀態(tài)寄存器 PSW的某些位，從而為判斷、轉(zhuǎn)移、十進制修正和出錯等提供依據(jù)。 3)寄存器 B：在 *、 / 運算中要使用寄存器 B 。不作乘除時， B 可作通用寄存器使用。 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(nèi)， 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。 INT1：外部中斷 1，由 P3． 3端口線引入，低電平或下跳沿引起。 T1：定時器／計數(shù)器 l 中斷，由 T1計滿回零引起。 溫度傳感器 溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的性能，因此溫度傳感器采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器 DS18B20。溫度測量范圍為－ 55℃～＋ 125℃ ,可編程為 9位～ 12位 A/D轉(zhuǎn)換精度 ,測溫分辨率可達 ℃ ,被測溫度用符號擴展的 16位數(shù)字量方式串行輸出 。多個 DS18B20 可以并聯(lián)到 3根或 2 根線上 ,CPU 只需一根端口線就能與諸多 DS18B20 通信 ,占用微處理器的端口較少 ,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。 引腳功能 圖 23 DS18B20 的 引腳圖 DS18B20 的管腳排列如圖 23所示： 1 6 2 5 3 4 3 NC NC NC GND DQ VDD 武漢理工大學畢業(yè)設計 8 DQ： 為數(shù)字信號輸入／輸 出端 ， 開漏 當總線接口引腳。 GND：為電源地 。 在寄生電源接線方式時接地。 ROM中的 64位序列號是出廠前被光刻好的 ,它可以看作是該 DS18B20的地址序列碼 ,每個 DS18B20 的 64 位序列號均不相同。 ROM 的作用是使每一個 DS18B20 都各不相同 ,這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個 DS18B20 的目的。其中配置寄存器的格式如下： 0 R1 R0 1 1 1 1 1 R R0 決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)： R1R0=00， 9位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時間為 9， R1R0=01， 10 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時間為 ， R1R0=10， 11 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時間為 375ms， R1R0=11， 12 位精度 ,最大轉(zhuǎn)換時間為 750ms。 高速暫存器是一個 9字節(jié)的存儲器。第 5字節(jié)分別是 TH、 TL、配置寄存器的臨時拷貝 ,每一次上電復位時被刷新 。第 9 字節(jié)讀出的是前面所有 8個字節(jié)的 CRC 碼 ,可用來保證通信正確。斜率累加器用于補償和修正測溫過程的非線性，其輸出用于修正減法計數(shù)器的預置值；溫度系數(shù)振蕩器用于產(chǎn)生減法技術(shù)脈沖信號，其中低溫系數(shù)的振蕩頻率受溫度的影響很小，用于產(chǎn)生 固定頻率的脈沖信號送給減法計數(shù)器 1；高溫度系數(shù)振蕩器受溫度的影響較大，隨著溫度的變化其振蕩頻率明顯改變，產(chǎn)生的信號作為減法計數(shù)器 2的脈沖輸入。 在圖中還隱含著計數(shù)門，當計數(shù)門打開 時， DS18B20 就對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的時鐘脈沖進行計數(shù)，從而完成溫度測量。 減法計數(shù)器 1 對低溫系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當減法計數(shù)器 1 的預置減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1。斜率累加器不斷補償和修正測溫過程中的非線性，只要計數(shù)門仍未關(guān)閉就重復上述過程，直至溫度寄存器值達到被測溫度值。系統(tǒng)對 DS18B20 的操作協(xié)議為：初始化 DS18B20(發(fā)復位脈沖 )→發(fā) ROM 功能命令→發(fā)存儲器操作命令→處理數(shù)據(jù)。寄生電源供電模式是靠 DQ 端從總線獲取電流。 本設計采用外部供電模式連接 DS18B20。 ADC0809 共有 8 路模擬輸入通道，本系統(tǒng)只用了其中 4 個通道 IN0～ IN3。 主要特性 1） 8 路 8 位 A／ D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8位。 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs 武漢理工大學畢業(yè)設計 11 4）單個＋ 5V 電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 圖 27 ADC0809 的內(nèi)部邏輯框圖 如 圖 27， ADC0809 具有 8 個通道的模擬輸入線 (IN0～ IN7)，可在程序控制下對任意通道進行 A/D 轉(zhuǎn)換，獲得 8 位二進制數(shù)字量 (D7～ D0)。主體部分是采用逐次逼近式的 A/D 轉(zhuǎn)換電路，由 CLK 控制的內(nèi)部電路的工作 ,START 為啟動命令，高電平有效，啟動 ADC0809 內(nèi)部的 A/D 轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換完成，輸出信號 EOC 有效， OE 為輸出允許信號，高電平有效，打開輸出三態(tài)緩沖器 ,把轉(zhuǎn)換后的結(jié)果送 DB。下面說明各引腳功能。 D0～ D7： 8位數(shù)字量輸出端。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。 CLK：時鐘脈沖輸入端。 REF（ +）、 REF（ ）：基準電壓。 GND：地。 2） 地址鎖存允許 ALE 鎖存這三位地址信號，啟動命令 START 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換。 EOC 可作為中斷請求信號。 與 WR