电冰箱控制系统设计A

燕山大学

专利设计说明书题目：电冰箱控制系统设计

学院（系）：电院自动化系

年级专业：计算机控制

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目录

摘要..................................................................................................................IIII 第一章绪论. (1)

1.1电冰箱控制系统发展现状 (1)

1.2论文设计主要内容 (1)

第二章硬件设计 (2)

2.1 MCS-51单片机简介 (2)

2.1.1 MCS－５１系列单片机的主要功能 (3)

2.1.2 内部结构 (3)

2.1.3 外部引脚说明 (4)

2.2 时钟电路 (5)

2.3 复位电路 (6)

2.4 电源供电电路 (7)

2.5 转换电路 (8)

2.5.1 ADC0809简介 (8)

2.5.2 温度检测 (10)

2.5.3 除霜电路 (11)

2.6 键盘与显示电路 (13)

2.7制冷与除霜控制电路 (16)

2.7.1 锁存器74LS273 (16)

2.7.2 驱动控制电路的设计 (17)

第三章软件设计 (18)

3.1 主程序 (18)

3.2 初始化子程序 (22)

3.3 键盘扫描子程序 (23)

3.4 打开、关闭压缩机子程序 (27)

3.5 定时器0中断程序：用于压缩机延时 (29)

3.6 延时子程序 (30)

结论 (31)

参考文献 (32)

摘要

单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域。

本系统分温度测量和信号产生输出两大部分。温度测量部分以模拟电路为主，配合电压比较模块、A/D转化模块，在误差允许范围内测量温度值，并进行比较,产生电压信号。信号经A/DC0809进行A/D转换，进入AT89C51单片机。信号经单片机的控制运算处理，产生控制信号并输出控制压缩机、加热器的启动与停止。此外，该系统可通过专用键盘接口芯片8279进行温度的设定及显示。系统扩展LED显示器，显示动态的冷冻室温度和冷藏室温度；系统扩展了多个功能键，通过功能键可人为改变控制设定值从而满足不同用户的不同需要。

近年来，随着微电子技术、传感器技术以及计算机控制技术的发展，人们对电冰箱的控制功能要求越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求，多功能、人性化和节能是其发展方向。传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求。为此，本文介绍了采用AT89C51单片机作为控制器核心，对电冰箱的工作过程进行控制，并用声音将电冰箱的一些工作过程进行提示，使控制过程更人性化。通过AD590温度传感器对冷藏室温度,冷冻室温度进行检测，并将产生的模拟信号，通过ADC0809进行A/D转换送入单片机；对霜厚度则通过热敏电阻进行温度检测后产生中断信号送入单片机。温度检测信号经单片机处理后用语调节压缩机和加热器的工作，满足消费者对温度的设置要求，实现自动除霜功能。

第一章绪论

1.1电冰箱控制系统发展现状

现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面。酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子，温度控制将更好的于社会，电冰箱的出现及大量普及就是一个很好的例子。随着社会发展，人们对食品温度的控制要求也越来越高，对于电冰箱的温度控制也就相应的不断提高。

由于用单片机控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点，所以电冰箱的电控系统也采用了单片机为其各功能控制实现的核心。

家用电冰箱的主要发展趋势朝容量及功能两个方向发展,其中以大型化、多功能化、全自动化为主。其中，其功能的发展主要依靠电冰箱电控系统的不断发展和完善，传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求，因此，这对电冰箱控制器提出了更高的要求，电冰箱的电控系统的发展也成为了电冰箱功能不断提高的关键。单片机的出现及应用使电冰箱电控系统的简化和完善有了很大的进步。如目前已经把电脑和数控技术相结合，开发出了数控冰箱，以及具有模糊逻辑思维功能的变频式空调等。

1.2论文设计主要内容

本设计的目的是利用单片机采集环境温度值，以数字量的形式存储和显示，可以独立作为一种设备对温室温度进行有一定精度的控制，经过简单的运算发出各种控制命令，并能动态的显示当前温度值，设定目标控制温度值。设计所采用的控制芯片为MCS8051单片机，此芯片功能强大，能够满足设计要求。通过对电路的设计，对芯片的外围扩展，使得单片机作为控制器核心，对电冰箱的工作过程进行控制，并用声音将电冰箱的一些工作过程进行提示，使控制过程更人性化。通过AD590温度传感器对冷藏室、冷冻室温度进行检测，并将产生的模拟信号，通过ADC0809进行A/D 转换送入单片机；对除霜电路则采用热敏电阻进行温度检测后产生中断信号送入单片机。温度检测信号经单片机处理后用于调节压缩机和加热器的工作，满足消费者对温度的设置要求，实现自动除霜功能。

第二章硬件设计

直冷式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动与停止，使冰箱内的温度保持在设定的温度范围内。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。本电冰箱控制系统要完成冷冻室及冷藏室的温度检测和动态显示的功能，霜厚检测及除霜的功能，开门报警功能，温度设置功能。控制系统硬件结构如图所示，主要由电源电路，温度传感器，功能按键，MCS8051单片机，ADC0809转换器，时钟电路，键盘电路，显示电路，复位电路，测霜、除霜装置等。电冰箱采用单片机控制的主要功能及要求：

①设定3个测温点，测温范围 -26～+26℃，精度±2 ℃

②利用功能键分别控制冷冻室温度设定、冷藏室温度设定、速冻温度设定等；

③利用数码管显示冷冻室温、冷藏室温，压缩机起、停和速冻、报警状态；

④制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再次启动；

⑤具有自动除霜功能，当霜厚达到3mm时自动除霜；

2.1 MCS-51单片机简介

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微处理器，最早被用于工业领域。单片机由芯片内仅有CPU的专门处理器发展而来。早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。本课设中我们选用MCS8051单片机。

MCS-51系列单片机是美国Inter公司在1980年推出的高性能8位单片微型计算机，较原来的MCS-48系列更为先进，功能更强。