智能冰箱温度控制(最终版)

摘要 (1)

1、智能冰箱温度控制器设计任务要求 (3)

2、冰箱的硬件系统 (3)

2.1、冰箱的硬件组成及工作原理 (3)

2.2、控制芯片 (4)

2.3、温度传感器 (4)

2.4、键盘 (5)

2.5、电源模块 (5)

2.6、电机驱动 (6)

2.7、声音报警 (6)

2.8、显示 (6)

3、PID 简介 (7)

3.1、PID控制的原理和特点 (8)

3.2、数字PID 的实现 (9)

3.3温度控制PID 算法设计 (11)

3.4、温度控制实现 (12)

4、系统程序设计 (13)

4.1、系统流程图 (13)

4.1.1、温度比较处理流程图 (13)

4.1.2、主程序流程图 (14)

4.2、系统关键子程序设计 (15)

4.2.1、获取温度子程序 (15)

4.2.2、PID温度控制子程序 (16)

4.2.3、温度比较处理子程序 (16)

4.2.4、PWM子程序 (18)

4.2.5、LCD显示子程序 (18)

总结 (22)

参考文献 (22)

附录 (23)

摘要

一个优良的电冰箱，应该具有较高的温度控制精度和较好的控制效果。本设计主要从冰箱的硬件电路和PID控制两个方面，以PID控制算法为主线，对冰箱的温度控制过程进行描述。具体分为硬件结构框图及各功能电路的介绍、PID控制算法、软件程序框图、关键子程序等四部分。由于冰箱的温度控制过程离不开控制器的控制算法，因此本报告对温度控制器的PID控制算法进行详细阐述。关键词：温度控制，PID算法，单片机，温度显示，报警

Abstract

A good refrigerators, should be high temperature control precision and better control effect. This design is mainly from the hardware circuit and PID control two aspects with PID control algorithm as the main line, the temperature control of the refrigerator to describe the process. Specific hardware structure diagram and divided into each function of the circuit is introduced, PID control algorithm, software program diagram, key procedure and so on four parts. Because of the refrigerator temperature control process cannot leave the controller control algorithm, so the temperature controller reports on PID control algorithm is described in detail.

Keywords:temperature control, PID algorithm, a single-chip microcomputer, temperature display, call the police

1、智能冰箱温度控制器设计任务要求

1.1、能检测控制温度。

1.2、PID算法控制压缩机调节冰箱内温度。

1.3、通过LCD显示屏实现优良的人机界面。

1.4、实现报警等功能。

2、冰箱的硬件系统

2.1、冰箱的硬件组成及工作原理

蒸气压缩式电冰箱制冷系统主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成，其动力均来自压缩机。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。

图1.1 冰箱制冷系统原理图

家用电冰箱的工作温度一般为－7℃～4℃。冷冻室的温度通常为－7℃～0℃；冷藏室的温度通常为0℃～4℃。因此，对控制器的要求是将温度控制在－

7℃～4℃的任意温度处。为了达到高精度、智能化控制的目的。系统应该通过传感器来检测冰箱内温度，运用PID算法来调节温度，控制压缩机的开停，使放置到冰箱的食物处于设定好的温度环境下。

采用PID控制可以提高温度控制精度，并且能对压缩机的工作状态进行较恰当的控制从而达到较好的控制效果。

电冰箱的制冷系统一般设置在冷冻室，由压缩机出来的高温、高压液态制冷剂，经冷凝器冷却后，被送到设置在冷冻室四周的蒸发器中蒸发为气态，同时吸收外界的热量，达到制冷的目的，制冷的程度由压缩机的开启与停止的时间来决定。冷冻室和其它温区的温度控制匹配问题通过PID控制器来协调。

电冰箱PID控制系统的结构图如图1.2所示。输入部分包括冷冻室温度检测电路、冷藏室温度检测、按键设置温度值电路和电源模块组成。输出部分包括LCD数码显示电路、报警电路、压缩机控制电路。

图1.2 智能温度控制系统框图

2.2、控制芯片

方案一： 51单片机。51单片机通用灵活、价格低廉、使用方便，但数据处理能力很弱，处理速度较慢，资源不够丰富，降低了系统的可靠性。

方案二：采用8位高性能、低功耗ATmega16单片机作为主控芯片。优点：AVR是高速嵌入式单片机，具有高速、低耗、保密的优点。其内部集成资源丰富。

考虑到项目的实际需求和可操作性，选用方案二。

2.3、温度传感器

方案一：选用Pt热敏电阻。Pt热敏电阻RTD具有较高的精度，工作温度范围：-200°C至+850°C。它们还具有较好的长期稳定性，利用适当的数据处理