电冰箱控制系统设计文献综述

文献综述

电冰箱控制系统设计

摘要：随着家用电冰箱的普及，人们对电冰箱的控制功能要求越来越高，对电冰箱控制系统提出了更高的要求，多功能、智能化是其发展方向之一，传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展的要求。本文采用MCS一51系列中的8051单片机作为控制系统的核心对电冰箱的工作过程进行控制。电路利用温度传感器对冷冻室及冷藏室的温度进行检测，再送入单片机进行分析判断，当蒸发器的温度高于一定温度时就启动压缩机，当温度低于一定温度时就停止启动压缩机，从而达到使冰箱内的温度保持在设定温度范围内的目的。此外，通过键盘对冷冻室及冷藏室温度进行设定并显示、对连续速冷时间进行设定并显示、开门超时警、工作电压超限报警以及自动除霜等功能。

关键词：单片机，电冰箱，控制系统

引言

随着超大规模集成电路技术的发展，单片机也随之有了很大的发展，各种新颖的单片机层出不穷，并以广泛的应用深入到人类生活的各个领域，成为当今科技不可缺少的重要工具。单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、

家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。采用单片机对电冰箱进行控制，可以使电冰箱的控制更准确灵活直观。

现状分析

1单片机控制系统

1.1对电冰箱的控制要求

电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停, 使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般当蒸发器温度高至 3 ~ 5时启动压缩机制冷,当温度低于 - 10 ~ - 20 时停止制冷,关断压缩机。采用单片机控制, 可以使控制更准确、灵活。

电冰箱采用单片机控制主要功能及要求是:

a)人工智能, 自动调温: 在人工智能状态下, 电冰箱能够随环境温度变化而自动调节温度设置, 无需人为调节, 便能达到最佳制冷效果。

b) LED ( 发光二极管 ) 显示, 数字温控: 利用 LED显示冷冻室、冷藏室温度以及压缩机启停和速冻、报警状态, 动态显示电冰箱的运行情况。

c)冷藏、冷冻温度调节: 利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等, 冷藏温度可设置在 2 ~ 10 之间; 冷冻温度可设置在- 16 ~ - 26 之间或 - 7 。

d) 多温保鲜功能: 冷冻温度可设置在 - 7 , 进入多温保鲜功能,

通过对电冰箱的温度控制, 使得电冰箱内存在多个温区, 不同的区域适合存放的食物类别与期限也不同。

e)速冻功能: 运用细胞保活技术, 以超强制冷能力, 使食品迅速通过最大冰晶生成带, 不破坏细胞结构, 保持细胞活力, 营养成分不散失, 保鲜效果好。连续速冻时间设定范围 1 h~ 8 h。

f) 自动化霜功能: 电冰箱在运行过程中不断检测压缩机累计运行时间、记录门开启次数和时间以及环境温度, 判断是否满足化霜条件, 满足化霜条件时接通化霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 关闭风门,30min 后断开化霜加热丝, 接通压缩机, 再过15min后接通风机, 进入正常控制循环。

g)压缩机断电延时保护功能: 电冰箱每次开机上电时, 检查压缩机停机时间是否已经延时5min。压缩机若已经延时5min, 可以立即启动; 若延时未到5min, 则继续延时到5min后才可以启动。

h) 开门延时报警: 当电冰箱开门超过2min 时发声报警。

i) 工作电压保护: 工作电压180 V ~ 240 V, 当欠压或过压时, 禁止启动压缩机并用指示灯显示。

1.2系统硬件电路设计

1.2.1主机电路

控制器以 8051单片机为核心, 输入通道由温度传感器、霜厚度传感器和 A /D转换器组成, 两支温度传感器分别用于测量冰箱的冷藏室、冷冻室温度, 键盘主要用于设定冷藏室、冷冻室的

上下限温度, 启动除霜、快速冷冻等功能。4位 LED和指示灯可随时显示冷藏室和冷冻室温度。声讯电路是用于电冰箱工作状态的超限报警等。压缩机控制电路用于控制压缩机的工作, 以对电冰箱温度进行自动控制。除霜控制电路用于控制接通或断开电热丝, 达到对电冰箱除霜的目的。

1.2.2A /D转换电路

A /D 转换电路采用逐次逼近式8位ADC0809芯片。该芯片共有 8路模拟输入通道, 在本系统中只使用其中 4个通道 IN0~ IN3。其中 IN0作为冷藏室温度检测通道, IN1作为冷冻室温度检测通道, IN2作为除霜检测通道, IN3 作为电源电压检测通道。ADC0809的 A, B, C 三端通过地址锁存器接于 P0 口的 P0.0、P0.1、P0.2, 该三端控制模拟通道号的选择。8位数据输出直接与 P0口的 P 0.0~ P0.7 连接, P2.7与 WR、RD 端经与非门接于 0809的 ALE、START、OE,控制 0809的启动、读、写。

1.2.3键盘和显示电路

键盘及 LED电路采用 6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻温度设定。 4位 LED负责显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和报警等状态。显示和键盘输入采用 INTEL8279芯片。该芯片是一种专用的可编辑键盘、显示接口器件, 使用该芯片可以很方便地实现键盘输入和 LED控制两种功能。该芯片与单片机连接, 可以提高单片机的工作效率。8031单片机的数据总线与

INTEL8279的数据总线 D0~ D7连接, RD、WR控制线在操作逻辑上INTEL8279的RD、WR信号一致, 可直接相连。P2口的一部分线经译码器译码后的一路输出作为INTEL8279的片选信号CS。1.2.4除霜电路

传感器选用 MF531型热敏电阻,具有负温度系数,灵敏度较高。把热敏电阻安装在距蒸发器3mm的某个合适的位置上,当霜的厚度大于3mm 时,热敏电阻接触到霜从而感到较低的温度,其电阻值 R ( t)变大, 运算放大器输出信号有变化, 经 A/D转换后送入单片机,经单片机分析、判断, 给出除霜命令, 接通化霜加热丝, 同时断开压缩机和风机, 30min后断开化霜加热丝,接通压缩机,再经15min后接通风机。

1.2.5电源过欠压保护电路

电冰箱的过欠压保护电路是在电源变压器设计时就考虑到的, 在变压器设计时, 从变压器的次极可另外绕一组线圈,经整流滤波后的电压接入单片机的 A /D输入端, 当电源电压变化时,此电压将随之变化,单片机把测到的电压与过欠压值相比较,当发现有过欠压现象时,将通过压缩机控制电路切断压缩机电源并报警, 达到保护压缩机的效果。

1.2.6报警电路

报警电路比较简单,利用一个三极管驱动蜂鸣器来实现。

2模糊控制系统

2.1控制系统构成