直冷式电冰箱

单片机课程设计题目：直冷式电冰箱学号：

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设计日期：

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目录

1.课程设计目的 (2)

2.课程设计题目和要求 (2)

2.1课程设计的要求 (2)

3.电冰箱控制系统硬件电建设计 (2)

3.1系统硬件结构 (2)

3.2冷冻室冷藏室温度检测采样电路 (5)

3.3制冷与除霜控制电路 (8)

3.4时钟电路 (11)

3.5复位电路 (12)

4.软件设计 (14)

4.1主程序 (14)

4.2初始化子程序 (15)

4.3键盘扫描子程序 (16)

5.设计总结 (26)

6.参考文献 (27)

1 课程设计目的

1.1 以MCS51单片机为主完成计算机控制技术（单片机）课程设计，掌握此次课程设计所用知识。

1.2理解课程设计使用原理，使此次设计的程序及电路能够正常使用。

2直冷式电冰箱的控制要求

2.1 课程设计的要求

2.1.1设定2个测温点，测量范围：－26︒C～＋26︒C，精度±0.5︒C；

2.1.2利用功能键分别控制温度设定、冷藏室及冷冻室温度设定等；

2.1.3制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动；

3.电冰箱控制系统硬件电件设计

3.1 系统硬件结构图

3.1.1 单片机采用INTEL公司的高效微控制器MCS51。是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。INTEL公司的AT89C51芯片具有以下特性：○14KB片内在系统可编程Flash程序存储器；○2时钟频率为0～33MHz；○3128字节片内随机读写存储器（RAM）；○432个可编程输入/

2 输出引脚；○

52个16位定时/计数器；○65个中断源，2级优先级；○7全双工串行通信接口；○

8监视定时器；○92个数据指针。

图3.2 MCS51内部结构图

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3.1.2 电源供电电路

本设计总电源是有效值220V ，频率50Hz 的单相交流电网电压，通过变压器降压输出一组9V 和一组24V 低压交流电，然后再经过整流桥1D 和2D 整流输出直流电压。前者提供给数字电路部分，后者为模拟电路部分提供电能。为了得到标准的±12V ，±5V ，+5V 直流电，故选用三端稳压器7912，7812，7905和7805作为稳压元件，使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而输出得

到足够高稳定性的直流电源。

图3.3 数字电路供电图

图3.4 模拟电路供电图 3.1.3 霜厚检测电路

（1） 霜厚检测电路原理图如图3-9所示：

+5V

/INT0

+12V VA 2.68K

图3-9霜厚检测电路图

图中Rt为温度传感器，选用MF53-1型热敏电阻，具有负温度系数，灵敏度较高。其阻值和温度的关系为：

Rt=286/（26.8+t）-2.68(kΩ)

A点电压与温度关系为:

V A=(2.68*5)/(Rt+2.68)=1.26+0.047t

（2）除霜电路工作原理

把热敏电阻器安装在距蒸发器3mm的某个合适的位置上,当霜厚大于3mm时,热敏量电路

如图3.5所示，温度传感器选用了MF53-1型热敏电阻，具有负温度系数，灵敏度较高。其阻值和温度的关系为：R(t)=286/(26.8+t)-2.68kΩ

利用温度传感器可以很容易测得冷藏室温度和冷冻室温度。

电阻接触到霜而感到较低的温度,其电阻值Rt变大,A点温度降低,电压跟随器输出电压降低,经放大器放大,输入比较器中。由于输入电压低于比较器的比较电压而输出低电平，稳压管导通，经反相器输出低电平，结合软件编程，触发单片机产生中断，控制加热丝的启动和压缩机停止工作，并通过软件编程控制加热丝工作一定时间后停止工作；加热后再次检测温度；当霜有一定的融化后，热敏电阻检测到的温度升高，Rt阻值降低，VA电压值升高，经放大器放大,输入比较器中。由于输入电压高于比较器的比较电压而输出高电平，稳压管截止，无中断。

利用AD590温度传感器完成温度的测量采样，把转换成电量值的温度值的模拟量送入ADC0809的其中一个通道进行A/D转换，将转换的结果送入单片机内，控制压缩机的开停，并结合软件编程，进行温度值变换之后送入数码管显示。

3.2 冷冻室冷藏室温度检测采样电路

3.2.1冷冻室温度采样电路图

AD590检测采样冷冻室温度电路如图3-12所示：

IN0

图3-12冷冻室温度检测电路

3.2.2 冷藏室温度采样电路图

AD590检测采样冷藏室温度电路如图3-13所示：

图3-13冷藏室温度检测电路

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图3.5 温度测量电路

3.2.4冷冻室冷藏室温度检测采样原理

AD590作为温度传感器，安装于冷藏室和冷冻室内的内侧壁。AD590在25℃（298.2K）时，理想输出电流为298.2µA，但实际上存在一定误差，可以在外电路中进行修正。如图3-12所示，将AD50串联了一个可调电阻R12，在已知温度下调整电阻值，使输出电压V0满足1mV/K的关系（如25℃时，V0应为298.2mV）。调整好后，固定可调电阻，即可由输出电压V0读出AD590所处的热力学温度。冷冻室和冷藏室的温度分别经AD590感测并转换为电压量后，通过电压跟随器分别输入ADC0809的两个模拟通道INT0和INT1，进行模拟量到数字量的转换。转换后的数字量送入单片机内，结合编程，控制压缩机的开启于停止工作，并通过转换，在LED中进行温度值的显示。

3.2.5 过欠压保护电路

为了使电冰箱安全可靠地运行，要求其电源电压在176V～240V之间。因此，当电源电压小于176V或大于240V时，压缩机应自动停机并报警显示。

采用过压欠压保护以提高电源的可靠性和安全性。温度是影响电源设备可靠性的最重要因素，根据有关资料分析表明电子元器件温度升高，可靠性即会下降。为了避免功率器件过热造成损坏，需要在电源设置电源的过欠压保护电路。

电源的过欠压电路如图3-14所示：