實例：

單片機在家用電器中的應用

單片機在家電行業具有廣泛的應用。下面以單片機在電冰箱控制系統中的應用為例加以介紹。1．總體方案設計直冷式電冰箱的控制原理：根據蒸發器的溫度控制制冷壓縮機的啟動、停止，使冰箱內的溫度保持在設定溫度范圍內。采用單片機控制壓縮機的啟動和停止，可以使控制更準確、更靈活。電冰箱采用單片機控制的性能指標如下：①設定3個測溫點，測量范圍在－26℃～+26℃之間，精度為±0.5℃。②利用功能鍵分別控制溫度設定、速凍設定、冷藏室及冷凍室溫度設定等。③利用數碼管顯示冷凍室、冷藏室溫度，壓縮機啟動、停止和速凍、報警狀態。④制冷壓縮機停機后，自動延時3分鐘才能再啟動。⑤電冰箱具有自動除霜功能，當霜的厚度達3cm時自動除霜。⑥開門延時超過2分鐘發出聲音報警。⑦連續速凍時間設定范圍為1～8小時。⑧工作電壓在180～240V之間，當欠壓或過壓時，禁止啟動壓縮機，并用指示燈顯示。根據上面所列出的控制系統要求，可估算出所需要的程序存儲器的容量不會超過4KB，因此可以采用Philips公司生產的80C51單片機（片內有4KB的ROM，128字節的RAM），不用進行外部擴展存儲器，可以大大簡化系統的硬件電路。此外，80C51單片機在市場上的貨源充足，技術比較成熟，同時也具有較好的開發環境。

2．硬件設計（1）主電路設計

主電路采用80C51單片機，擴展一片A/D轉換芯片ADC0809，構成基本的系統。由于本系統無通信要求，可以通過串行口擴展四片74LS164作為四位LED顯示器接口和一片74LS164來實現鍵盤功能。本系統還有一些附加的電路，如除霜電路、電壓檢測電路和開關報警電路等。電冰箱控制系統的電路原理圖如下頁圖所示。（2）A/D轉換電路

A/D轉換電路采用ADC0809。ADC0809共有8路模擬輸入通道（本系統只用到其中的4路IN0～IN3）。其中，IN0作為冷凍室溫度檢測通道，IN1作為冷藏室溫度檢測通道，IN2作為除霜檢測通道，IN3作為電源電壓檢測通道。ADC0809與單片機接口電路見電路原理圖如下頁圖所示。

上頁圖中，ADC0809的A，B，C三個引腳直接和80C51單片機的P0.0～P0.2三個引腳相連，用于選擇不同的模擬通道信號。P1.6與讀寫控制信號端和經過或非門連接到ADC0809的START，ALE，OE端，分別控制ADC0809的啟動、地址鎖存、讀操作和寫操作。ADC0809的EOC端懸空，A/D轉換后利用軟件延時一段時間來讀取轉換后的數據。（3）功能鍵和顯示電路

功能鍵和顯示電路如上頁圖所示。采用6個功能鍵控制冷凍室、冷藏室及速凍溫度設定，4位LED顯示器用于顯示冷凍、冷藏室溫度，以及壓縮機啟動、停止和報警等狀態。

LED顯示及功能鍵都是通過80C51的串行口擴展的。顯示輸出通道和鍵盤輸入通道的選擇由端口線P3.2和與門完成。當P3.2為“1”時，數據輸出到顯示器。當P3.2為“0”時，80C51完成對鍵盤的掃描。（4）除霜電路

選用MF53-1型熱敏電阻作為溫度傳感器（Rt），它具有負溫度系數，靈敏度較高。把熱敏電阻安裝在距蒸發器3mm的某個合適的位置上，當霜厚大于3mm時，熱敏電阻Rt接觸到霜從而感受到較低的溫度，其電阻值變大，A點溫度降低，運算放大器輸出信號有變化，經A/D轉換后送入CPU，經單片機分析、判斷，給出除霜命令。除霜電路如下圖所示。熱敏電阻Rt的阻值和溫度的關系為：（k）A點電壓與溫度的關系為：（5）制冷壓縮機和除霜電熱絲啟動、停止控制電路

其電路如下頁圖所示，加熱絲和壓縮機的工作原理如下：

80C51單片機控制信號經P1.3和P1.4端口輸出，并通過P1.7的控制，將信號鎖存在74LS273中，74LS273的輸出經過達林頓驅動器DS2003后，驅動固態繼電器RELAY1和RELAY2。當DS2003的16腳有高電平輸出時，RELAY1的3，4腳接通，使加熱絲接通電源，開始除霜。當DS2003的15腳輸出高電平時，RELAY2的3，4腳接通，使壓縮機繞組接通電源而啟動，開始制冷。74LS273的鎖存控制信號，一方面增加輸出功率，另一方面也防止單片機復位時引起控制的誤動作。

電冰箱控制程序主要分為三大部分：主程序、定時器T0中斷服務程序和定時器T1中斷服務程序。（1）主程序

主程序是整個電冰箱的總控制程序，主要實現控制各單元初始化、控制中斷、定時、顯示、鍵盤程序的啟動與重復等功能。主程序的程序流程圖如右圖所示。3．軟件設計T0中斷服務程序主要完成電源欠壓、過壓處理，開門狀態檢查，以及處理等功能。其程序流程圖如右圖所示。（2）T0中斷服務程序（3）Tl中斷服務程序

Tl工作于計數方式，用于制冷壓縮