1、冰箱溫度智能控制系統的設計目錄第一章 概 論 錯誤! 未定義書簽。一電冰箱的系統組成 2二工作原理： 3三本系統采用單片機控制的電冰箱主要功能及要求 4第二章硬件部分 4一系統結構圖 4二微處理器（單片機） 5三溫度傳感器 8四電壓檢測裝置 8五功能按鍵 9六壓縮機，風機、電磁閥控制 9七故障報警電路 9第三章 軟件部分 10一、主程序： MAIN 10二、初始化子程序： INTI1 錯 誤! 未定義書簽。三、鍵盤掃描子程序： KEY 錯 誤! 未定義書簽。四打開壓縮機子程序： OPEN 13五關閉壓縮機： CLOSE 15六定時器 0中斷程序：用于壓縮機延時 錯誤! 未定義書簽。七延時子程序

2、 錯 誤! 未定義書簽。第四章 分析與結論 錯誤! 未定義書簽。電冰箱溫度測控系統設計目前市場銷售的雙門直冷式電冰箱， 含有冷凍室和冷藏室， 冷凍室通常用于 冷凍的溫度為-6-18 °C；冷藏室用于在相對冷凍室較高的溫度下存放食品，要 求有一定的保鮮作用，不能凍傷食品，室溫一般為O10C .傳統的電冰箱溫度一般是由冷藏室控制， 冷藏室、冷凍室的不同溫度是通過 調節蒸發器在兩室的面積大小來實現的， 溫度調節完全依靠壓縮機的開停來控制 但是冰箱內的溫度受諸多因素的影響， 如放入冰箱物品初始溫度的高低、 存放品 的散熱特性及熱容量、 物品在冰箱的充滿率、 環境溫度的高低、 開門的頻繁程度

3、等. 因此對這種受控參數及隨機因素很多的溫度控制，既難以建立一個標準的數 學模型，也無法用傳統的PID調節來實現.一臺品質優良的電冰箱應該具有較高 的溫度控制精度， 同時又有最優的節能效果， 而為了達到這一設計要求采用模糊 控制技術無疑是最佳的選擇 .一電冰箱的系統組成液體由液態變為氣態時， 會吸收很多熱量， 簡稱為“液體汽化吸熱”， 電冰 箱就是利用了液體汽化的過程中需要吸熱的原理來制冷的。蒸氣壓縮式電冰箱制冷系統原理圖如圖 1-1 所示，主要由 壓縮機、冷凝器、 干燥過濾器、毛細管、蒸發器等部件組成 ，其動力均來自壓縮機，干燥過濾器用 來過濾贓物和干燥水分， 毛細管用來節流降壓， 熱交換器

4、為冷凝器和蒸發器。 制 冷壓縮機吸入來自蒸發器的低溫低壓的氣體制冷劑， 經壓縮后成為高溫高壓的過 熱蒸氣，排入冷凝器中， 向周圍的空氣散熱成為高壓過冷液體， 高壓過冷液體經 干燥過濾器流入毛細管節流降壓，成為低溫低壓液體狀態，進入蒸發器中汽化， 吸收周圍被冷卻物品的熱量， 使溫度降低到所需值， 汽化后的氣體制冷劑又被壓 縮機吸入，至此，完成一個循環。壓縮機冷循環周而復始的運行，保證了制冷過 程的連續性。$于爆過涯辭* ¢- ff圖1-1電冰箱制冷系統原理圖直冷式電冰箱的控制原理是 根據蒸發器的溫度控制制冷壓縮機的啟、 停，使 冰箱內的溫度保持在設定溫度范圍內。冷凍室用于冷凍食品通常用

5、于冷凍的溫度 為-3 C-15 C,冷藏室用于相對于冷凍室較高的溫度下存放食品，要求有一 定的保鮮作用，不能凍傷食品，溫度一般為OC10 C,當測得冷冷凍室溫度高至3 C 0 C時或者是冷凍室溫度高至10 C-13 C是啟動壓縮機制冷，當冷凍 室溫度低于-15 C-18 C或都冷藏室溫度低于0 C-3 C時停止制冷，關斷 壓縮機。采用單片機控制，可以使控制更為準確、靈活。二.工作原理：根據冷藏室和冷凍室的溫度情況決定是否開壓縮機，若冷藏室的溫度過高， 則打開電磁冷門V1,關閉閥門V2, V3,同時打開壓縮機，產生高溫高壓過熱蒸氣， 經過冷凝器冷凝，干燥過濾器干燥，毛細節流管降壓后，在蒸發器汽化

6、制冷，產 生低溫低壓的干燥氣體。經過電磁閥門V1流入冷藏室，使冷藏的溫度迅速降低， 當溫度達到要求時關閉壓縮機，同時關閉電磁閥門V1。若是冷凍室的溫度過高， 則應打開V2關閉V1, V3。電磁閥門V3主要用于冷凍室的化霜。需要化箱時打 開V3,從壓縮機流出的高溫高壓氣體流經冷凍室可勻速將冷凍室霜層汽化。達到化霜的效果。一般化霜的時間要短，不然會傷存放的食品。本系統采用單片機控制的電冰箱主要功能及要求：1、設定2個測溫點，測量范圍：一26C + 26 C,精度± 0.5 C;2、利用功能鍵分別控制溫度設定、冷藏室及冷凍室溫度設定等；3、制冷壓縮機停機后自動延時 3 分鐘后方能再啟動;4

7、、電冰箱具有自動除霜功能;5、開門延時超過 20 秒發聲報警;6、工作電壓為180240V,當欠壓或過壓時，禁止啟動壓縮機并用指示燈顯 示。硬件部分設計系統結構圖控制系統結構如圖 2-1 所示，主要由電源開關，電壓檢測裝置，溫度傳感 器，功能按鍵，單片機，延時電路，顯示電路，指示燈電路，除霜裝置和故障報 警裝置等。圖2-1控制系統結構圖二.微處理器(單片機)微處理器是本系統的核心，其性能的好壞直接影響系統的穩定，鑒于本系 統為實時控制系統，系統運行時需要進行大量的運算，所以單片機采用INTEL公司的高效微控制器AT89C51。AT89C51是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器(FPERO

8、Falsh PrOgrammabIe and EraSabIe Read Only MemOry )的低電壓，高性能 CMoS位微 處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEl高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存 儲器組合在單個芯片中，ATMEL勺AT89C51是一種高效微控制器，為很多嵌入式 控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案?？?Ll LICCL Cd IJ 9t2>4<*-7 TP P-FPPPPnP HT * . P 1IIHTB pa.a CIffiTTj r j > 卜fTQ> FJ

9、>4<1> P3 5IWn3 pa« IrDa3 P 古 JirjiLLl3KTAtallGIhQVCCIPfle IAD0 3 Fid 1 IAol J Pg t IAI£)j 1 Pel J M3- J FQ. -4 ED4 JPO IAOl) 1 2 A A<4 pg. g AOTi J EAfVrF1 ALEla PRaIa3 *3tM】滬匸r Ai3t1 PI d t AV4 J P2 I IA13 ) Pji i A2I 13 i AVlli D PS 2 I-AIDl2 PJ i < J PS IA«RS75P (fiD

10、> P3 TXD> P3.1 匚 KTA L2KTA.L1 匚 (1NT> P3.2 (INTU P3.3 (K> P33 (T1> P3.6GNOVGCPt .7PlQPrSPl.4P1.3J Pl £J Pl.1 (AINIJ Pl.Q AINOI P3.7A89C511 主要特性：與MCS-51兼容 4K字節可編程閃爍存儲器壽命：1000寫/擦循環數據保留時間：10年全靜態工作：0Hz-24Hz三級程序存儲器鎖定 128*8位內部RAM 32可編程I/O線兩個16位定時器/計數器5個中斷源可編程串行通道低功耗的閑置和掉電模式片內振蕩器和時鐘電路AT

11、89C20512.管腳說明VCC ：供電電壓。GND ：接地。Po 口： Po 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器， 它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口， 當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個內部提供上拉電阻的 8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收輸 出4TTL門電流。P1 口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外 部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLA

12、SH編程和校 驗時， P1 口作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸出 4個TTL門電流，當P2 口被寫“ T時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸 入。并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部 上拉的緣故。P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取 時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“ 1”時，它利用內部上拉優勢，當對 外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2 口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3 口： P3 口管腳是

13、8個帶內部上拉電阻的雙向I/O 口，可接收輸出4個TTL門 電流。當P3 口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入, 由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89C5啲一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能P3.0 RXD （串行輸入口）P3.1 TXD （串行輸出口）P3.2 /INT0 （外部中斷 0）P3.3 /INT1 （外部中斷 1）P3.4 T0 （記時器0外部輸入）P3.5 T1 （記時器 1 外部輸入）P3.6 /WR （外部數據存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數據存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編

14、程和編程校驗接收一些控制信號。RST復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持 RST腳兩個機器周期的高電平 時間。ALE/PROG當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址 的地位字節。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對 外部輸出的脈沖或用于定時目的。 然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時， 將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH址上置0。此時，ALE 只有在執行MOV，MOV指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果 微處理器在外部執行狀態ALE禁止

15、，置位無效。/PSEN外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機 器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的 /PSEN信號 將不出現。三溫度傳感器在傳統的模擬信號遠距離溫度測量系統中，需要很好的解決引線誤差補償 問題、多點測量切換誤差問題和放大電路零點漂移誤差問題等技術問題， 才能夠 達到較高的測量精度。 我們在為冰箱測溫系統中， 為了克服上面提到的三個問題， 采用了新型數字溫度傳感器 DS1820在對其測溫原理進行詳細分析的基礎上， 提出了提高DS1820測量精度的方法，使DS1820的測量精度由0.5 C提高到0.1 C 以上，取得了良好的測溫效果

16、。四電壓檢測裝置電壓檢測裝置是為了保護系統的穩定運行，采用 WBS列電壓越限報警傳感 器WB系列電壓越限報警傳感器以電壓隔離傳感器為基礎，增配比較器電路、基 準電壓設定電路、輸出驅動電路組成， 用來隔離監測主回路中的交流或直流電壓， 當被監測的電壓超過預先設定的上限值， 或低于預先設定的下限值時， 給出開關 量控制信號。本系列產品測控一體化、體積小、精度高、使用方便，報警界限值可以由用 戶根據需要隨時進行調整，具有很高的性能/價格比。五. 功能按鍵因本系統使用的按鍵數目少，故按鍵采用硬件去抖。按鍵電路如圖 2-6所 示。用兩個與非門構成一個RS觸發器。當按鍵未按下時輸出為1;剛鍵按下時輸 出為

17、0。此時即使用按鍵的機器性能，使按鍵因彈性抖動而產生瞬時斷開 （抖動 跳開B）,只要按鍵不返回原來狀態 A,雙穩態電路的狀態不會改變，輸出保持為 0,不會產生抖動的波形。也就是說，即使B點的電壓波形是抖動的，但經雙穩態 電路之后，其輸出為正規的矩形波。圖2-6按鍵電路六. 壓縮機，風機、電磁閥控制壓縮機，風機工作原理是制冷系統內制冷劑的低壓蒸汽被壓縮機吸入并壓縮為高壓 蒸汽后排至冷凝器。同時軸流風扇吸入的室外空氣流經冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓制冷劑蒸汽凝結為高壓液體。高壓液體經過過濾器、節流機構后噴入蒸發器，并在相應的低壓下蒸發，吸取周圍的熱量。同時貫流風扇使空氣不斷進入蒸發器的肋片

18、間進行熱交換， 并將放熱后變冷的空氣送向室內。如此室內空氣不斷循環流動，達到降低溫度的目的。而冰箱沒有風扇靠自然對流來進行熱量交換。電磁閥的工作原理非常簡單， 阻流板就象一個閘門，一個彈簧讓它處于關閉狀態， 上面一個電磁鐵芯，鐵芯（低部橡膠）壓在阻流板中間（凸 起）的一個小眼兒上，外面一個電磁線圈，接通電源后鐵芯別吸上去，小眼兒開始進氣，壓 力達到頂開彈簧后電磁閥打開。七. 故障報警電路報警電路主要用示電冰箱使用過程中出現的故障，包括系統自身故障，外界故障，和誤操作，如：冰箱內溫度太高，外界電壓波動大，未關好冰箱門或是開 門時間太長等等。 四個指示燈作用：L1:設置冷藏室溫度時亮L2:設置冷凍

19、室溫度時亮L3:壓縮機運行時亮L4:電源過壓或欠壓時亮第三章 軟件部分本系統軟件主要由主流程、 功能子程序、 中斷服務程序組成。 采用主程序調 用功能子程序， 子程序盡可能少的調用其它子程序， 以保證系統的穩定運行。 本 系統溫度在-64 C64 C,用七位即可存放，因此溫度值用一個字節存放 ,最高 位存放符號位。各溫度值均用全程變量形式存放，如下:60H 冷藏室溫度設定值61H 冷凍室溫度設定值62H 冰箱運行時冷藏室溫度實際值63H 冰箱運行時冷凍室溫度實際值64H 用于存放壓縮機，電源狀態和壓縮機關機延時狀態值其中:最低O位CoM存放壓縮機狀態標志：1壓縮機開啟0壓縮機關閉第1位TIME

20、_OU離上次關閉壓縮機是否已有 5S: 1否0是第2位UP電壓過欠壓標志：1過欠壓0正常65H, 66H用于存放化霜時間計數67H用于壓縮機關閉延時計數一、主程序: MAIN主程序由初始化，鍵盤掃描，顯示，溫度采集，溫度控制和定時化霜子程序 組成，為系統軟件的主干部分，化霜采用定時化霜，每三十分鐘化霜一次，化霜 原理見概論電冰箱式作原理部分，其流程圖如圖 3-1 所示:) gr b k(命令rij - I邛上叵I W cwo LBH tk*-iITJ1沖為i*fr 200小 1r霰1H20ItJ Jfr fi a w> 曲盅度上5直諭 MAfCmCM e I程序如下：ORG OoooHA

21、JMP MAlNORG OOO3HLJMP DY_INTORG OOOBLJMP TlMEO_lNTORG OO3OHDATA EQUP1.OV1 EQU P1.3V2 EQU P1.4V3 EQU P1.5SET_KEY EQUP1.5圖3-1主程序流程圖V3 EQU P1.5V3 EQU P1.5SET_KEYEQUP1.5ADD_KEYEQUP1.6SUB_KEYEQUP1.7L1EQUP0.6L2EQUP0.7L3EQUP2.5L4EQUP2.6MAIN ：CLR ASTART：LCALLINIT1; 初始化LCALLKEY; 鍵盤掃描LCALLGETWD; 獲得冷藏室溫度MOV62H

22、 , R0INC DATALCALLGETWD; 獲得冷凍室溫度MOV63H , R0DECDATAMOVR3 , 62H; 顯示兩室溫度值MOV R4 , 63H LCALL DISP MOV A , 60H CLR CHIGH ：CJNE A , 62H , HIGH1; 冷藏室溫度等于高于設定值時AJMPHIGH2HIGH1： JC HIGH3HIGH2：SETBV1; 開啟壓縮機LCALLOPENAJMPLOWHIGH3：MOVA , 61HCLR CCJNE A , 63H , HIGH4AJMP HIGH5; 冷凍室溫度等于高于設定值時HIGH4：JC LOWHIGH5：SETB

23、V2; 開啟壓縮機LCALL OPENLOW ： MOVA , 61HCLRCCJNEA , 63H , LOW1AJMPLOW2LOW1：JNCLOW3LOW2：CLRV2LCALLCLOSEAJMPLSLOW3：MOVA , 60HCLRCCJNEA , 62H , LOW4AJMP LOW5LOW4 ：JNC LSLOW5 ：CLR V1LCALL CLOSELS：MOV R1 , #10HLS1： LCALL DLY_100MSDJNZ R1 , LS1INC 65HMOV A , 65HCJNE A , #00H , LS2INC 66HLS2：MOVA , 65HCJNEA , #

24、08H , LOOPMOVA , 66HCJNEA , #07H , LOOPJB V1, LOOPJB V2, LOOPSETBV3MOVR0 , #50LS3：LCALLDLY_100MSDJNZR0 , LS3LOOP：AJMPSTARTEND; 冷凍室溫度等于低于最低值時; 關閉壓縮機; 冷凍室溫度等于低于最低值時; 關閉壓縮機; 延時 1S; 化霜時間計數加 1; 化霜定時時間到且 V1,V2 均關閉; 打開 V3 開始化霜; 化霜時間 5 S四打開壓縮機子程序： OPEN程序流程圖如下圖 3-3 如示：圖3-3打開壓縮機子程序作用：根據條件打開壓縮機返回值：無程序如下：OPEN：

25、CLRAMOVA , 64HMOVCOMP , ACC.0MOVTIMP_OUT , ACC.1MOVUP , ACC.2JB COMP , EXlT;壓縮機處于關閉狀態JB TIMP_OUT , EXIT;距上次關閉有3sJB UP , EXIT;電壓正常SETBCOMP;置壓機狀態位SETBTIME_OUT;置 TIME_OU位MOVACC.0 , COMPMOVACC.1 , TIME_OUTMOV64H , ASETBP2.4;打開壓縮機SETBL3;打開壓縮機運行指示燈XT: MOVR7,#10H;延時一段時間退出MOVR6,#0FFHNOPNOPDJNZR6 , DL1入口參數：全

26、局變量 CoMP , TIME_OUT , UPCoMP壓縮機開啟標志：1壓縮機開啟TIME_OUT離上次關閉壓縮機是否已有UP0 壓縮關閉 3S: 1否0 是 電壓過欠壓標志：1過欠壓0 正常DJNZ R7 , DL2RET五關閉壓縮機： CLOSE關閉壓縮機后用定時器 0 中斷計時，做為下次是否開壓縮機的依據， 因為壓縮機不能連續啟停。程序如下：CLOSE： CLR ACLRP2.4; 關閉壓縮機CLRL3; 關閉壓縮機運行指示燈MOVA , 64H; 清空壓縮機狀態標志CLRACC.0MOV64H , AMOVTMOD , #01H; 設置 T0 工作于模式 1MOVTL0 , #0B0HMOVTH0 , #