单片机课程基于MCS单片机的直冷式电冰箱的控制

单片机课程基于MCS单片机的直冷式电冰箱的控制

2009/2010学年度第一学期

计算机控制技术（MCS51单片机）课程设计报告书

题目：直冷式电冰箱的

控制

班级：

姓名：

学号：

指导教师：

日期：

目录

1.课程设计目的 (1)

2.课程设计题目和要求 (1)

3.设计内容 (1)

4设计总结 (14)

参考书

目 (14)

附录 (15)

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路

3.1 硬件设计

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

LED 显键盘 时钟复位 电源

MCS5

1

单 功

压加

A

/放锁

放放冷冻室温冷藏室温除霜传感

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/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

2

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 温度测量电路

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。

3

图3.5 温度测量电路

4

3.1.4 键盘与显示电路

从图3.7中可以看出，键盘电路和LED显示电路由串行口扩展5片74LS164实现。系统采用了6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻时间设定，4个LED数码管用于显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和故障等状态。

图3.7 键盘与显示电路

3.2 软件设计 3.2.1主程序

主程序是整个电冰箱的总控制程序，如控制各单元初始化、控制中断、定时、显示、键盘程序的启动与重复等。为系统软件的主干部分。 5

开始设堆栈指针工作区清零设置定时器工作方式设置串口工作方式0

启动定时器开中断调显示子程序调键盘分析程序

速冻键

温度设置键

增加键

减少键

冷冻室温显键

冷藏室温显键

正常工作键

依标志调相应显示子程序

清速冻标志

减一处理

置冷冻室显示标志

置冷藏室显示标志

加一处理

置速冻标志

Y

Y Y Y Y Y Y

N

N

N

N

N

N

N

Y

图3.8 主程序流程图

3.2.2 初始化子程序

初始化模块主要完成初始化I/O口、中断、内存单元,并读出存放在闪烁存储器上的温度设定值。温度设定值存放在闪烁存储器上即使断电也可保存。

3.2.3 键盘扫描子程序

扫描程序采用边延时边扫描的方法，当设置键SET_KEY按下一次，指示灯L1亮，按ADD(+)键和SUB(－)键设置冷藏室温度。当设置键SET_KEY按下二次，指示灯L2亮,L1灭，按ADD(+)键和SUB(－)键设置冷冻室温度。当设置键SET_KEY按下三次，设置完成，指示灯L1，L2均灭。如果3S内无键按下，表示误按或用户放弃设置。退出扫描。

4设计总结

本系统实现测控一体化、体积小、精度高、使用方便，报警界限值可以由用户根据需要随时进行调整，具有很高的性能/价格比。系统的使用者来说，能够很稳定的控制温度而且稳定性很高。能实现电冰箱温度的自动控制。

在系统的设计过程中，应用了多门学科的知识，使我对各学科有了更深入的理解，加强了知识的灵活应用。同时学会了一个完整系统设计的步骤和方案的选择，以及获取资料的方法，最重要的是设计过程中的团队合作，这些都为我以后工作实践打下了良好基础。

参考书目：

参考书目：

1 张旭涛曾现峰单片机原理及应用北京：北京理工出版社，2010

2 邹振春 MCS-51系列单片机原理及接口技术机械工业出版社，1995

3 房小翠单片机实用系统设计技术[M] ．北京：国防工业出版社，1999

4 李广第单片机基础[M] ．(修定本)北京：北京航空航天大学出版社，2000

5 舒怀林单片机原理与接口技术[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2001

6 郭维芹实用模拟电子技术．北京：电子工业出版社，1999