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。
系统总体设计硬件方框图
2.1.1 MCS－５１系列单片机的主要功能
(1)８位CPU。(2)片内带振荡器，震荡频率范围为1.2-12MHZ；可有时钟输出。(3)128个字节的片内数据存储器。(4)4KB片内数据存储器（8031无）。(5)程序存储器的选址范围是64KB。(6)片外数据存储器的选址范围是64KB。(7)21个字节专用寄存器。(9)4个8位并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。(10)1个全双工I/O接口，可多机通信。(11)2个16位定时器/计算机。(12)中断系统有5个中断源，可编程为两个优先级。
(13)111条指令，含乘法指令和除法指令。(14)有强的位选寻址，位处理能力。(15)片内采用单总线结构。(16)单一+5v电源。
2.1.2 内部结构
内部结构图可以看出：含运算器，控制器，片内存储器，4个I/O接口，串行接口，定时器/计数器，中断系统，振荡器等功能部件。
2.1.3 外部引脚说明
MCS-51系列单片机中的8031、8051及8751均采用40Pin封装的双列直接DIP结构。
·Pin20:接地脚。
·Pin40:正电源脚，正常工作或对片内EPROM烧写程序时，接+5V电源。·Pin19:时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。
·Pin18:时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。
8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。·输入输出(I/O)引脚：
Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚。
?Pin9:RESET/Vpd复位信号复用脚，单片机的振荡器工作时，引脚上出现持续两个机器周期的高电平就可以实现复位操作，使单片机回复到初始状态。
8051的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位。 RESET/Vpd还是一复用脚，Vcc掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM 的数据不丢失。
·Pin30:ALE/当访问外部程序器时，ALE(地址锁存)的输出用于锁存地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。
如果单片机是EPROM，在编程其间，将用于输入编程脉冲。
·Pin29:当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。
·Pin31:EA/Vpp程序存储器的内外部选通线，8051和8751单片机，内置有4kB的程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031,EA端必须接地。
2.2 时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需的时钟信号，时序是指令执行中各信号之间的相互关系。单片机本身就如同一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。
在MCS8051单片机内部带有时钟电路，因此，只需要在片外通过XTAL1和XTAL2引脚接入定时控制元件（晶体振荡器和电容），即可构成一个稳定的自激振荡器。在MCS8051单片机芯片内部有一个高增益反相放大器，而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之间跨接晶体振荡器和微调电容。晶体呈感性，与C1、C2构成并联谐振电路。振荡器的振荡频率主要取决于晶体；电容的值则有微调作用，通常取30pF左右。电容的安装装置应尽量靠近单片机芯片。
MCS8051的时钟电路如图所示：
C1
MCS8051的时钟电路
2.3 复位电路
复位是单片机的初始化操作，其主要功能是使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化以外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境也需按复位键以重新启动。MCS8051芯片内部有复位电路，RST引脚是复位信号的输入端高电平有效，复位方式有自动复位和手动复位两种。本单片机系统采用自动复位方式复位。
MCS51系列单片机的复位（RST）引脚上只要出现10ms以上的高电平，单片机就实现复位。MCS51单片机系统常常有上电复位和操作复位两种方法。所谓上电复位，是指计算机上电瞬间，要在RST引脚上出现宽度大于10ms的正脉冲，使计算机进入复位状态。操作复位指用户按下“复位”按
钮是计算机进入复位状态。复位是靠外部电路实现的。上电时+5V 电源立即对单片机芯片供电，同时经R 对C 3充电。C 3上电压建立的过程就是负脉冲的宽度，经倒相后，RST 上出现正脉冲使单片机实现了上电复位。按钮按下时RST 上同样出现高电平，实现了操作复位。在应用系统中，有些外围芯片也需要复位。如果这类芯片复位端的复位电平与单片机一致，则可以与单片机复位脚相连。因此，非门在这里不仅起到了倒相的作用，还增加了驱动能力。电容C 1、C 2其滤波作用，防止干扰窜入复位端产生误动作。 MCS8051的电路复位电路如图所示：
+5V
+5V RST
R 10k Ω
10μF
10μF
++100pF
Vcc
MCS-8051
1
3
2
1
C C C
MCS8051的复位电路
2.4 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8V 低压交流电，然后再经过整流桥，整流输出直流电压。为了得到标准的±5V 直流电，故选用三端稳压器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。
LM7805是常用的三端稳压器，一般使用的是TO-220封装，要求输入输出电压差保持在2V 以上，能提供直流5V 的输出电压，应用范围广，内含过流和过载保护电路。带散热片时能持续提供1A 的电流，如果使用外围器件，它还能提供不同的电压和电流。图中，C5，C6两个电容接LM7805的Vin 端对外电源输入的电压进行滤波；C7，C8两个电容接
LM7805的V out端对整形后的电压进行滤波，确保Vcc端输入+5V直流电压。D1为发光二级管，接通电源时，灯亮表示电源电路供电正常，否则电源电路出错。
用LM7805设计的+5V稳压电源电路图如图所示：
+5V稳压电源电路图
2.5 转换电路
2.5.1 ADC0809简介
ADC0809是8位，逐次比较式的A/D转换芯片，具有地址锁存的控制的8路模拟开关，应用单一+5V的电源，具有模拟量输入的电压的范围为0-+5V，对用的数字量输出为00H-FFH。转换时间为100us,无需调零或调整满量程。结构图如下。
主要特性：（1）8路输入通道，8位A／D转换器，即分辨率为8位。（2）具有转换起停控制端。（3）转换时间为100μs(时钟为640kHz时)，130μs（时钟为500kHz时）（4）单个＋5V电源供电（5）模拟输入电压范围0～＋5V，不需零点和满刻度校准。工作温度范围为-40～＋85摄氏度（7）低功耗，约15mW。
内部结构：ADC0809是CMOS单片型逐次逼近式A／D转换器，由8路模拟开关、地址锁存与译码器、比较器、8位开关树型A/D转换器、逐次逼近。
外部特性（引脚功能）：ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START： A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0809复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC： A/D转换结束信号，输出，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A/D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
2.5.2 温度检测
本课设中要求冰箱蒸发器温度升至3~5℃时启动压缩机制冷；当温度低于-10~-20℃时停止制冷，关断压缩机。并且要求制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再次启动。冷藏室稳定超过18 ℃时声光报警，提醒用户采取应急措施。我们选用DS18B20单线数字温度传感器。
1.DS18B20单线数字温度传感器的主要技术指标：
（1）独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。(3)支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温。(4)工作电源: 3~5V/DC。(5)在使用中不需要任何外围元件。(6)测量结果以9~12位数字量方式串行传送。
2.DS18B20外形和内部结构
DS18B20内部结构如图所示，主要由4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的外形及管脚排列如图和表所示。
DS18B20的内部结构
DS18B20的管脚排列
下图为DS18B20接入电路的两种方法：
（a）寄生电源工作方式（b）外接电源工作方式
2.5.3 除霜电路
冷冻室中的水分会凝结成霜，电冰箱应有自动除霜功能。该功能的实现方法是通过热敏电阻检测环境温度，来判断霜厚是否满足化霜条件。当满足化霜条件时，检测电路产生中断信号，经过单片机的处理，控制接通化霜加热丝，同时断开压缩机。当检测到的温度值在一定温度值以上后，断开加热丝，并接通压缩机，完成自动除霜功能。本设计中要求当霜厚达到3mm时接通电热丝，断开压缩机。
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:
VA=(2.68*5)/(Rt+2.68)=1.26+0.047t。热敏电阻是一种对温度极为敏感的电阻器。该种电阻器在温度发生变化时其阻值也随之而变化。
热敏电阻器种类较多，按其结构及形状可分为球形、杆状、圆片形、管形、圆圈形等。按其受热方式的不同可分为直热式热敏电阻器和旁热式热敏电阻器。按温度系数可分为正温度系数热敏电阻和负温度系数热敏电阻器。按工作温度范围分类有常温、高温、超低温热敏电阻。
目前应用最广泛的是负温度系数热敏电阻器，其又可分为测温型、稳压型、普通型。热敏电阻器的标称值是指环境温度为25℃时的电阻值。用万用表测其阻值时，其阻值不一定和标称阻值相符。
1)正温度系数热敏电阻器的特点。正温度系数热敏电阻器又称PTC热敏电阻，该电阻器温度升高时电阻值也随之增大，而且阻值的变化与温度的变
化为正比例关系，但电阻器的温度超过一个定值时，阻值将急剧增大，当增大到最大值时，电阻值将随温度的增加而开始下降。
正温度系数热敏电阻器的型号有:MZ4l、MZ4lA、MZ42、MZ-0l、MZ-02、MZ-03、MZ-04、WZ92、MZ93、MZ71、MZ72、MZ73、MZ74、MZ75、MZ61-1、MZ61-2、MZ61-3、MZ2A、WZ2B、MZ2C、MZ2D、MZ21-l、MZ21-2等。
2)负温度系数热敏电阻器的特点。负温度系数热敏电阻器又称NTC热敏电阻器，其图形号与PTC热敏电阻器相同。负温度系数热敏电阻器的种类很多且形状各异，常见约有管状、圆片形等，如图所示。NTC热敏电阻器的最大特点是电阻值与温度的变化成反比，即电阻阻值随温度的升高而降低，当温度大幅升高时，电阻值也大幅下降。
常用的负温度系数热敏电阻器的类型有:MF-5l、MF-52、MF53-1、
MF53-2、MF53-3、MF57-l、MF57-2、MF57-3、MFl2-l、MFl2-2、MFl2-3、MFl3、MFl4、MFl5、MFl6、MFl7、MF2l-l、MF22-l、MF22-2、MF22-3、RR827、RR831、RR841、RH869、MF3l-l、MF3l-2、MF31-3等。
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。 除霜电路图如图所示：
+5V
/INT0
+12V VA 2.68K 除霜电路图
2.6 键盘与显示电路
键盘是人与MCS8051联系的重要手段，用于向CPU 输入运行参数，控制系统的运行状态。键盘电路形式分为直接编码输入键盘和矩阵键盘。前者接口电路简单，一般应用于需要少量按键的控制系统。后者因占用I/O 引脚数少，常被按键较多的控制系统所采用。本课程设计采用直接编码输入键盘，系统采用了6个按键，分别设置为加一键、减一键、速冻键、正常键、冷藏室温度显示键、冷冻室温度显示键。
显示器是常用的输出器件。显示器件种类很多，有LED 发光二极管、LED 数码管、液晶显示器LCD 、阴极射线管CRT 等。本电冰箱的电控系统使用的是LED 数码管。
LED 数码管是1种由LED 发光二极管组合显示字符的显示器。它使用了8个LED 发光二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点。故通常称之为7段发光二极管数码显示器。LED 数码显示器有两种连接方法，包括共阳极接法和共阴极接法。本电冰箱的电控系统使用的LED 数码显示器所用的是共阴极接法。系统采用了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。
本课设中74LS164芯片用于温度控制电路中。74164 为 8 位移位寄存器,其主要电特性的典型值如下：当清除端（CLEAR ）为低电平时，输出端（QA －QH ）均为低电平。 串行数据输入端（A ，B ）可控制数据。当 A 、B 任意一个为 低电平，则禁止新数据输入，在时钟端（CLOCK ）脉冲上升沿作用下Q0 为低电平。当A 、B 有一个为高电平，则另一个就允许
输入数据，并在CLOCK 上升沿作用下决定Q0 的状态。
引脚功能介绍：CLOCK ：时钟输入端；CLEAR：同步清除输入端（低电平有效）；A，B：串行数据输入端；QA－QH：输出端。
74LS164封装图
工作条件及工作原理：电源电压7V；输入电压……… 5.5V；工作环境温度 54164………… -55～125℃、74164………… -0～70℃
储存温度……-65℃～150℃。
真值表
H－高电平；L－低电平；X－任意电平；↑－低到高电平跳变；QA0,QB0,QH0－规定的稳态条件建立前的电平；QAn,QGn－时钟最近的↑前的电平
键盘电路和LED显示电路由串行口扩展5片74LS164实现。显示输出通道和键盘输入通道的选择由端口线P3.2和一个与门完成。当P3.2为“1”时，MCS51的TXD端输出同步脉冲，通过与门发送到显示移位寄存器74LS164的移位脉冲输入端，这样MCS51欲显示的数据，由RXD端输出，移位读入到显示器通道。当P3.2为“0”时，MCS51的RXD端的数据仅能被移位读入到键盘扫描用的移位寄存器中。由于显示通道采用LED 数码管并用74LS164作为驱动器，所以简化了线路，结构简单，显示字位扩充方便，驱动程序设计容易。键盘工作原理也很简单，MCS51通过RXD端向键盘扫描移位寄存器74LS164逐位发送数据“0”，每次发送后即
从T0(即P3.4)端读入键盘信号，若读得“0”表示有键按下，转入处理键功能程序。
键盘显示电路
2.7制冷与除霜控制电路
用机械方法来增加气体压力的设备称为压缩机。在电冰箱制冷系统中，用于压缩制冷剂蒸气，并使制冷剂在系统中循环的设备称为制冷压缩机。
电冰箱制冷系统所选用的压缩机属于容积型压缩机。容积型压缩机是指气缸内制冷剂蒸气直接受到压缩，使其容积变小，压力增高的压缩机。所以，在整个电冰箱的制冷系统中，压缩机的正常有序的运行是非常重要的，因此，需恰当的设计制冷压缩机的启动与停止控制电路。
本设计中的电冰箱的电控系统中，含有自动除霜的功能，所以，也需要设计自动控制除霜电热丝的启动与停止的控制驱动电路。
2.7.1 锁存器74LS273
（1）基本特性:74LS273是带有清除端的8D触发器，只有在清除端保持高电平时，才具有锁存功能，锁存控制端为11脚CLK，采用上升沿锁存。CPU的ALE信号必须经过反相器反相之后才能与74LS273的控制端CLK端相连。
（2）74LS273引脚图如图所示：
74LS273引脚图
（3）74LS273功能表:
74LS273 功能表
2.7.2 驱动控制电路的设计
（1）制冷压缩机和除霜电热丝的启动和停止控制驱动电路如图所示：
P1.4
Ω制冷压缩机和除霜电热丝的启动和停止控制驱动电路（2）工作原理：
MCS8051单片机控制信号经P1.3和P1.4端口输出，并在P1.7的控制下，锁存在74LS273中，74LS273的输出在经达林顿驱动器MC1413后,驱
动固态继电器SSR1和SSR2。当MC1413的16端有高电平输出时，SSR1的
编号：_______________ 商丘工学院 毕业论文（设计） 题目冰箱温度控制系统设计 系别机电工程学院 专业电气自动化 学生姓名梁子鹏 成绩 指导教师吴德刚 2012年04月
冰箱温度控制系统设计 摘要 单片机即单片微型计算机，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。 本课题设计的电冰箱的电控系统主要应用AT89C51单片机作为核心控制元件进行分析和设计，对各部分的软件编程、硬件电路设计、及调试进行了介绍。电冰箱温度控制系统是利用温度传感器DS18B20采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度，通过INTEL公司的高效微控制器MCS-C51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。本系统可实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、开门报警等功能。 本文在第一章介绍了电冰箱的系统组成及工作原理，第二章论述了本控制系统的硬件设计部分。第三章论述了系统的软件设计部分。 通过对直冷式电冰箱制冷系统的改进和采用模糊控制技术，实现了电冰箱的双温双控，使电冰箱能根据使用条件的变化迅速合理地调节制冷量，且节能效应明显。 关键词：AT89C51单片机A/DC0809智能仪器
目录 前言 (3) 第一章电冰箱的系统概述 (2) 1.1电冰箱的设计原理 (2) 1.2工作过程的设计.............................................................................错误！未定义书签。 1.3冷冻室冷藏室温度检测采样电路.................................................错误！未定义书签。第二章硬件部分设计 (4) 2.1系统结构 (4) 2.2冷冻室冷藏室温度检测采样原理 (4) 2.2.1主要特性 (4) 2.2.2管脚说明 (5) 2.2.3振荡特性 (6) 2.2.4计算器 (6) 2.3过欠压保护电路 (6) 2.4电压检测装置的设计....................................................................错误！未定义书签。 2.5功能按键的设计 (7) 2.6开门报警点路 (8) 第三章软件部分的设计 (9) 3.1主程序的设计 (9) 3.2始化程序的设计 (9) 3.3关闭压缩机的设计 (10) 结论 (11) 参考文献 (12)
第四章电冰箱的机械控制系统 电冰箱以电为能源,靠电动机来驱动压缩机,一般还要配上启动继电器才能工作。 为了避免由于种种原因引起的超负荷现象造成电机烧毁,都装有过载保护器。 此外,为了控制箱内温度,还要用机械式温度控制器,有时它还兼有控制化霜功能。电冰箱的控制系统依据系统中所采用温控器的不同分为“机械温控系统”和“电子温控系统”。本章主要介绍机械温控原理及机械式温度控制器。 第一节常见机械温控系统 一．机械温控系统组成 常见机械式冰箱温控系统： 图4-1 冰箱电气原理图
表4-1 机械式电冰箱温控系统部件 二．机械式温控器 1．温控器的类型与作用 温度控制器（简称温控器），是一种能自动控制器具的温度，使其保持在两个特定值之间，并且可以由使用者设定的装置。广泛应用于各种家用电器中，以下为列表： 表4-2 常用温控器类型 本教材中温控器均为冰箱用温控器的技术参数、要求等，主要介绍温感压力式
温度控制器，以下简称“温控器”。 温控器属于温度控制系统中的一个主要的部件，其主要作用是控制压缩机压缩机开、停时间，以保持电冰箱内的温度在确定的范围内。 常见的温度控制器有温感压力式、热敏电阻式和风门温度调节器等。 2．温感压力式温度控制器 由感温组件、温度设定主体组件、执行开闭的微动开关或自动风门等三部分组成。是通过密闭的内充感温工质的温包和毛细管，把被控温度的变化转变为密闭空间压力或容积的变化，以达到温度设定值时，通过弹性元件和快速瞬动机构，自动开闭触点或风门，以达到自动控制温度。 表4-3 温感压力式温度控制器分类及用途
常用术语： ●接通点（ON）温控器触点闭路时的温度； ●断开点（OFF）温控器触点开路时的温度； ●调节范围温控器的调节机构给定的最大和最小接通点或断开点之间的温差； ●差动值（DIFF）调节机构整定于某一温度位置时的接通点和断开点之间的温度 差； ●感温部件把控制对象的温度变换为充入工质（气体或液体）压力的部分； ●毛细管把感温部分的压力变化传递到波纹管或膜盒的细管。对于充注饱和蒸气●工作的温控器，起毛细管本身亦是感温部分。通常以其端头150mm长作为感温 部分； ●主体除去感温部分和毛细管，其内装调温机构和触点开闭机构等部分； ●冷点（C）温控器调温机构整定在调温范围最低温度值的位置； ●中点/正常点（N）温控器调温机构整定在调温范围中间温度值的位置； ●暖点（W）温控器调温机构整定在调温范围最高温度值的位置； ●调整点温控器动作温度校准的位置，通常作为产品温度动作特性的主要考核●点。它可以是中点或暖点。 3．工作原理 国内常用的压力式温控器有鹭宫型和兰柯型两大类别，其结构不尽相同，但均由三部分组成： 1）感温组件：感温包、毛细管、波纹管（或膜盒）焊接密封而成，内充感温工质。2）带有调节设定温度的主体部分 3）执行机构：由微动开关盒组件或可动风门构成
课程设计报告 课程名称微机控制技术 设计题目智能窗自动控制系统设计 专业班级 姓名 学号 指导教师 起止时间 2013.12.23~2013.12.31 电气与信息学院
课程设计考核和成绩评定办法 1．课程设计的考核由指导教师根据设计表现、设计报告、设计成果、答辩等几个方面，给出各项权重，综合评定。该设计考核教研室主任审核，主管院长审批备案。 2．成绩评定采用五级分制，即优、良、中、及格、不及格。 3．参加本次设计时间不足三分之二或旷课四天以上者，不得参加本次考核，按不及格处理。 4．课程设计结束一周内，指导教师提交成绩和设计总结。 5．设计过程考核和成绩在教师手册中有记载。 课程设计报告内容 课程设计报告内容、格式各专业根据专业不同统一规范，经教研室主任审核、主管院长审批备案。 注： 1．课程设计任务书和指导书在课程设计前发给学生，设计任务书放置在设计报告封面后和正文目录前。 2．为了节省纸张，保护环境，便于保管实习报告，统一采用A4纸打印（正文采用宋体五号字）或手写。
13/14学年第一学期 微机控制技术课程设计任务书 指导教师：蔡长青刘文洲班级：自动1041.2 地点：PLC 实验室 课程设计题目：窗帘自动控制系统 一、课程设计目的 本课程设计的目的在于培养学生运用已学的微机控制技术的基础知识和基本理论，加以综合运用，进行微机控制系统设计的初等训练，掌握运用微机控制技术的原理、设计内容和设计步骤，为从事相关的毕业设计或今后的工作需要打下良好的基础。 二、课程设计内容（包括技术指标） 设计并制作一个窗自动控制系统，可以根据各种条件手动或自动控制窗及窗帘的开度。 1.系统包括遥控器，自选电光源、窗开闭机构。 遥控器由键盘和液晶显示器（显示窗和窗帘状态以及其它必要的信息）组成。 自制电光源由3个发光二极管组成，具有4种发光强度：灭、暗、较亮、亮。 窗帘高0.5米，宽1米，开闭用电机驱动，可以实现“全关、位置1、位置2及全开”四种开度。窗帘由电机、帘架、帘布组成。用1个发光二极管模拟窗的状态，亮代表开，灭代表关。 2.可以使用直流电机、异步电机或步进电机，定位传感器自选。 三、课程设计原则 1、尽可能地满足被控对象的控制要求； 2、在满足控制的前提下，力求使控制系统简单、经济； 3、保证控制系统安全可靠； 四、课程设计步骤 1、对控制系统任务和要求作深入的调查研究，明确控制任务； 2、对多个可行方案进行比较，选出最佳方案 3、进行详细的设计与论证 4、给出理论分析与计算， 5、给出系统总体框图、 6、给出核心电路原理图、 7、给出主要流程图、 8、给出程序清单及有关设计文件 9、撰写设计说明书 五、时间安排 时间内容备注 PLC实验室 12月23日集中讲解课程设计要求，分配设 计题目，明确任务和具体安排 12月24日检查任务书、检查设计方案PLC实验室 12月26日检查设计PLC实验室
目录 1.引言 (2) 2 设计要求及分析 (3) 2.1电冰箱温度自动调节功能 (3) 2.3电源过欠压保护功能 (3) 2.4压缩机开启延时功能 (3) 2.5故障报警功能 (3) 3. 自动控制系统硬件结构设计 (4) 3.1主要部件选择与功能实现 (4) 3.1.1 单片机选型及功能介绍 (4) 3.1.2 A/D转换器选型及功能介绍 (5) 3.1.3 74LS373简介 (5) 3.2检测及控制电路 (6) 3.2.1 传感器的选择与温度自动调节功能的实现 (6) 3.2.2 电冰箱的过欠压保护电路及功能实现 (8) 3.2.3 电冰箱的开启延时电路及功能的实现 (9) 3.2.4 自动除霜功能的实现 (10) 3.2.5 报警器 (11) 总结 (13) 参考文献 (14)
电冰箱自动控制系统的设计 1.引言 冰箱自动控制系统在正常工况下工作，当运行过程中需要进行自动调节时，系统能通过预设程序进行调节，要求控制系统应有一定的应变能力。 对于冰箱性能的主要调节指标是箱体温度由此实现的功能有自动温度调节，自动除霜等。 要求维持冰箱的冷藏冷冻室温度维持在预先设定的数值，当箱内温度高于或低于这一值时判断启动或关闭压缩机，使温度回归。 系统还要求累计压缩机运行时间和检测环境温度，来判断是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，接通化霜加热丝，同时断开压缩机和风机，当完成化霜工作后恢复压缩机风机的工作。 另外当运行达到安全极限时，要求系统能采取一些相应的保护措施，促使运行离开安全极限，返回到正常情况，以防事故。 属于生产保护性措施的有两类：一类是硬保护措施；一类是软保护措施。 例如电源的过欠压保护，压缩机开启延时，故障自检报警等. 本系统通过监控环境温度，冰箱的冷冻，冷藏室温度，电源电压等数据，通过处理判断调整冰箱的运行以达到预期的运行效果。使冰箱在节能，储藏效果，安全方面都能进行自动有效的控制。
冰箱温度智能控制系统的设计 目录 第一章概论..................................... 错误!未定义书签。 一．电冰箱的系统组成 (2) 二．工作原理： (3) 三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求 (4) 第二章硬件部分 (4) 一．系统结构图 (4) 二．微处理器（单片机） (5) 三．温度传感器 (8) 四．电压检测装置 (8) 五．功能按键 (9) 六．压缩机，风机、电磁阀控制 (9) 七．故障报警电路 (9) 第三章软件部分 (10) 一、主程序：MAIN (10) 二、初始化子程序：INTI1 ......................... 错误!未定义书签。 三、键盘扫描子程序：KEY ......................... 错误!未定义书签。 四．打开压缩机子程序：OPEN (13) 五．关闭压缩机：CLOSE (15) 六．定时器0中断程序：用于压缩机延时............ 错误!未定义书签。 七．延时子程序.................................. 错误!未定义书签。第四章分析与结论.................................. 错误!未定义书签。
电冰箱温度测控系统设计 目前市场销售的双门直冷式电冰箱，含有冷冻室和冷藏室，冷冻室通常用于冷冻的温度为-6～-18℃；冷藏室用于在相对冷冻室较高的温度下存放食品，要求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，室温一般为0～10℃. 传统的电冰箱温度一般是由冷藏室控制，冷藏室、冷冻室的不同温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度调节完全依靠压缩机的开停来控制.但是冰箱内的温度受诸多因素的影响，如放入冰箱物品初始温度的高低、存放品的散热特性及热容量、物品在冰箱的充满率、环境温度的高低、开门的频繁程度等.因此对这种受控参数及随机因素很多的温度控制，既难以建立一个标准的数学模型，也无法用传统的PID调节来实现.一台品质优良的电冰箱应该具有较高的温度控制精度，同时又有最优的节能效果，而为了达到这一设计要求采用模糊控制技术无疑是最佳的选择. 一．电冰箱的系统组成 液体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为“液体汽化吸热”，电冰箱就是利用了液体汽化的过程中需要吸热的原理来制冷的。 蒸气压缩式电冰箱制冷系统原理图如图1-1所示，主要由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器等部件组成，其动力均来自压缩机，干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。制冷压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的气体制冷剂，经压缩后成为高温高压的过热蒸气，排入冷凝器中，向周围的空气散热成为高压过冷液体，高压过冷液体经干燥过滤器流入毛细管节流降压，成为低温低压液体状态，进入蒸发器中汽化，吸收周围被冷却物品的热量，使温度降低到所需值，汽化后的气体制冷剂又被压缩机吸入，至此，完成一个循环。压缩机冷循环周而复始的运行，保证了制冷过程的连续性。
基于单片机控制的智能窗的设计 摘要 我们现在使用的窗户大部分采用人工关闭方式，不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能；平时我们外出时经常忘记关闭窗户，遇上下雨时，雨水会进入室内，对室内的电器、摆设等物品造成不必要的损害。晚上睡觉时我们通常把窗户关死，一旦燃气发生泄漏，由于室内不透气造成窒息中毒致残、致死的事件时有发生。为了防盗，我们一般在窗户外面安装防护栏，但如今很多城市为了美化市容通常不允许安装防盗窗。再者，现在使用的窗户大多数是单纯推拉式或平移式的，这给在楼层高的住户擦拭玻璃带来很大困难。本文借助单片机、电子电路及传感器的知识设计了可以实现清晨自动开窗、防雨、智能防盗和可燃性气体泄漏时报警并开窗，从而可解决现实生活中存在的很多问题。本智能窗的设计本着安全、方便、节能、人性化的原则进行，可使现代生活显著提高。 关键词：防风雨防盗 51单片机智能 目录 第1章总体方案的设计 (3) 1.1 本设计的主要任务和内容 (3) 1.2 控制系统架构图 (6) 第2章机械结构的设计 (4) 2.1 自动开关窗机械传动形式设计 (4) 2.1.1自动开关窗任务分析 (4) 2.1.2齿轮齿条参数选择 (4) 第3章自动控制系统主要硬件的设计 (5) 3.1 单片机选型 (5) 3.1.1单片机发展过程 (5) 3.1.2单片机发展趋势 (5) 3.1.3AT89S51单片机简介 (6) 3.2 数据检测传感器的选择 (6) 3.2.1数据检测传感模块组成 (6) 3.2.2传感器选型及电路 (10) 3.3 A/D转换电路的设计.................................................... １１
电冰箱温度控制系统设计 一、引言 电冰箱是每个家庭现代化厨房必备的家用电器之一, 它是利用电能在箱体内形成低温环境,用于冷藏冷冻各种食品和其它物品的家用电器设备。它的主要任务就是控制压缩机、化霜加热等来保持箱内食品的最佳温度达到食品保鲜的目的, 即保证所储存的食品在经过冷冻或冷藏之后保持色、味、水分、营养基本不变。从19 世界上第一台电机压缩式电冰箱研制成功, 随着科学技术的飞速发展电冰箱也在不断的演变和更新特别是近年来高新技术的迅猛崛起更使得电冰箱的发展日新月异。现代社会每一个家庭都处在快节奏的生活中人们大多已无闲暇的时间和精力花费在经常性的采购日常生活用品上。因此集中时间大量采购的新型生活方式已为越来越多的人所接受从而决定了大容量电冰箱将是一种国际化的发展趋势。传统的机械式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、停,使电冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般,当蒸发器温度升至3~5℃时启动压缩机制冷;当温度低于-10 ~ -20℃时停止制冷,关断压缩机。 随着微机技术的飞速发展,单片机以其体积小、价格低、应用灵活等优点在家用电器、仪器仪表等领域中得到了广泛的应用。
采用单片机进行控制,能够使电冰箱的控制更准确、灵活、直观。 本次所设计的就是基于51单片机的电冰箱温度控制系统, 以AT89C51单片机为核心控制压缩机的启动和停止, 解决了传统电冰箱控制系统存在的不足, 能够使控制更准确、更灵活。 本次设计的目的是设计一个温度控制系统, 要求: 1.利用键盘分别控制冷藏室、冷冻室温度( 0~5℃, -7 ~ -18℃) ; 2.显示各室的温度值; 3.制冷压缩机运行后若突然断电要有30秒延时; 4.各个门开后超过2分钟要报警。 本次设计的意义是经过此次设计加深对测控系统原理与设计课程的理解, 掌握微机化测控系统设计的思路, 了解一般设计过程。 二、电冰箱温度控制系统硬件电路设计 1. 总体设计方案 以AT89S51单片机为核心, 来实现各个模块的功能。温度传感器模块、键盘输入模块作为系统的输入模块, 液晶显示模块、温度控制器模块、报警模块作为系统的输出模块, 构成基本电路, 原
课程设计大纲 学院名称电气工程与自动化学院课程名称传感器原理 开课系（或教研室）测控技术与仪器 执笔人韩凯 审定人孙凯 修（制）订日期2013年1月13日
山东轻工业学院 课程设计任务书 学院电气工程与自动化学院专业测控技术与仪器 姓名韩凯班级10-2 学号201002051071 题目基于单片机的电冰箱温度控制器设计 主要内容、基本要求、主要参考资料等： 一、主要内容 利用51单片机、温度传感器DS18B20、过欠电压检测电路等设计出冰箱温控器 二、基本要求 掌握51单片机的使用，掌握温度传感器与相关电路的工作原理与设计关键点。本系统可实现电冰箱温度设置、电冰箱过欠压检测、开门显示、压缩机开启延时等功能。 三、参考文献 [1] 求是科技.8051系列单片机C程序设计完全手册[M].北京:人民邮电出版社,2006 [2] 张鑫等.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2006 [3] 谭浩强.C程序设计(第三版)[M].北京:清华大学出版社,2005 [4] 周兴华.单片机智能化产品——C语言设计实例详解[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007 [5] 张齐等.单片机应用系统设计技术——基本C语言编程[M].北京:电子工业出版社,2004 [6] 王东锋,董冠强.单片机C语言应用100例[M].北京:电子工业出版社,2009 [7] 余瑾,姚燕.基于DS18B20测温的单片机温度控制系统[J].单片机开发与应用,2009,25（3-2）:105-106. 完成期限：自2013 年 1 月 6 日至2013 年 1 月10 日指导教师：孙凯系（或教研室）主任：孙涛 2
智能窗户控制系统设计说明书 设计者：徐凯 张猛龙 张凯 指导老师：唐建敏 （常州工学院创新中心 常州213002） 摘要：近年来，随着电子技术的发展和生活水平的不断提高，智能窗已经越来越多的被用到了现代智能化建筑中，提供住户一个安全、方便的环境。据统计，在未来的几年内，安装智能窗的用户不断增加。本次设计的智能窗户系统能通过其雨湿传感器电路不断循环不断检测室外湿度，当室外湿度达到一定时（下雨时）窗户自动关闭，防止潮湿空气或雨水进入房间；另外可设置自动关闭窗户或开启窗户时间，到了设定时间会自动关闭或开启窗户；可设置根据光敏传感器自动开启或者关闭窗户，达到更加智能化的效果。除此之外，我们还将窗户的滚轮装置隐藏于窗户底部夹缝中，更加美观。 关键词：智能窗户；单片机；雨湿传感器；光敏传感器；滚轮 1引言 据了解，智能窗户的应用越来越受广大人民的欢迎，在许多大城市，很多小区都实现智能化管理，其中智能窗户的应用是相当重要的一部分。所以我们这次创新设计选了这个我们比较感兴趣也很有现实意义的题目。 2国内外研究概况 目前，智能化窗户的功能还不是很完善，虽然市场上有下雨时能自动关闭的装置，但在雨过天晴后并不能适时自动开窗。这就会让用户在下班回家后觉得室内空气不流通、不清新等。另外，窗户的动力装置过于暴露，影响美观。因此，我们以这次创新设计为契机，改进了部分功能实现的方法，并增加了适时开窗的新功能，力求整个智能窗户控制系统高效、美观、易用的理念。 3设计目标与实现方案描述 设计目标：目前，考虑到经费及实验室器材，我们可以使智能窗户在控制系统下，由电机驱动来达到下雨
关窗、定时开/关窗、手动开/关窗，实现窗户智能化的目标。最终，我们会改善电机，使用无刷电机直接安装在窗户滚轮内，加入多种传感器模块，并添加物联网的一个节点及加入通讯模块，达到超远距离控制智能家居的目标。 实现方案： ①传感器模块：现在市场上大部分的智能窗户很不完善，其中雨湿传感器裸露在外，据统计现在下的 雨80%都是酸性雨，所以导致传感器的寿命很短。因此我们设计的雨湿传感器是非接触电容式传感器，整个模块的使用寿命长。 ②驱动模块：一般的智能窗户驱动基本上是拉线、电机推杆、滚珠丝杠这三种形式，体积大且裸露 在外。在我们观察下，大部分窗户是由铝合金或塑钢做成，其内部的空隙很大，所以我们充分利用这些空间，用电机直接控制窗户的滚轮，整个驱动模块都将隐藏于窗户底部的空隙内。 ③控制模块：我们选取以单片机为核心，程序简单，便宜易购买，而且将来可以在此基础上添加更多 的传感器以及通讯模块。 4详细设计和制作过程 总体框图设计如下：
前言 众所周知，电冰箱是现代家庭中必不可少的家用电器。而目前我国市场销售的冰箱大多采用传统的机械式温控，其控制精度差，功能单一，控制方式简单难以满足冰箱发展的要求。随着经济的发展和人民生活水平的进一步提高，人们对多功能的发展要求越来越高。由于单片机性能好，控制功能强，工作可靠，成本低等优点，现在已经在家电产品中得到了广泛的应用。面临国内电冰箱发展的现状，在技术上还与其他发达国家有一定的差距，我们在原有的基础上对电冰箱进行了一定的改进，使其适应当代个性时尚、节能环保、智能高端、精确温控的发展方式，使人们体验闻所未闻的个性化感受，快捷与原汁原味不再是梦想。新一代产品在控制上还增加了人工智能，使家电性能更优异，使用更方便可靠。 本次设计基于大量的市场调查和理论研究。首先，我对传统电冰箱控制系统进行了分析。调查了10多个品牌的电冰箱的控制系统，研究了他们制冷的优缺点，吸收了一些比较好的设计思想。其后，我又查阅了大量的资料文献，其中最多的是国内外最新发表的关于制冷方面的论文，丰富了我们的理论依据。然后，根据我拥有的材料用单片机实现电冰箱控制系统的硬件设计，最后在硬件设计的基础上实现了其软件设计。 第1章电冰箱系统概述 1.1 单片机概述 自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机正向两个方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型计算机及其系列化，向大、中型计算机挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种领域需要的单片机。 单片机是指把中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器/计数器以及I/O 接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已经具有了微型计算机系统的含义，从某种意义上来说，一块单片机就是一台微型计算机。
专业综合实训报告 学院信息电子技术专业**工程 班级**级*班 学籍号*** 姓名*** 指导教师*** 2017年12月23日
基于单片机的智能窗设计 作者 摘要 随着电子技术的发展和人民生活水平的不断提高，智能窗已经越来越多地被用到了现代智能化建筑中，提供住户一个安全、方便的环境。据统计，在未来的几年内，安装智能窗的用户将不断增加。本次设计是利用51系列的单片机以及数字温湿度传感器DHT11制作而成的智能窗户系统，该系统能通过其数据检测传感电路不断循环检测室外湿度及温度，当室外湿度达到一定时(下雨时)窗户自动关闭，防止潮湿空气或雨水进入房间；另外可设置自动关闭窗户或开启窗户时间，到了设定时间会自动关闭或开启窗户；可设置是否自动根据湿度变化自动开启关闭窗户或者根据设置时间自动开启或者关闭窗户。 关键字：单片机；智能窗；数字温湿度传感器； Abstract With the development of electronic technology and continuous improvement of people's living standards, smart windows have been increasingly used in modern intelligent buildings to provide a safe and convenient environment for tenants. According to statistics, in the next few years, the installation of smart window users will continue to increase. The design is the use of 51 series of single-chip and digital temperature and humidity sensor DHT11 made of intelligent window system, the system can detect the sensor circuit through its continuous detection of outdoor humidity and temperature, when the outdoor humidity reaches a certain (rain When the window is closed automatically to prevent the damp air or rain into the room; the other can be set to automatically close the window or open the window time to set the time will automatically shut down or open the window; can be set to automatically open and close the window automatically according to changes in humidity or set Time automatically open or close the window. Keywords: SCM; smart window; digital temperature and humidity sensor;
冰箱制冷系统设计说明书1.冰箱设计步骤
图1 BCD-348W/H电冰箱制冷系统图 2.冰箱的总体布置 2.1箱体设计要求及形式 电冰箱箱体设计的优劣，直接影响使用性能、外观、耐久性制造成本和市场销售。在进行设计时，要求造型别致、美观大方。除色调要与家庭家具协调外，还必须考虑占地面积小容积大，宽度、深度与高度的比例合理，有稳定感等。冰箱箱体尺寸见表1。 表1箱体尺寸 2.2箱体外表面温度校核和绝热层厚度 设计箱体的绝热层时，可预先参照国外冰箱的有关资料设定其厚度，并计算出箱体表面温度t w。如果箱体外表面温度t w低于露点温度t d，则会在箱体表面发生凝露现象，因此箱体表面温度必须高于露点温度,一般t w > t d+0.2 t o t i
)(i o o o W t t a K t t --= (1) 国家标准GB8059.1规定，电冰箱在进行凝露实验时 亚温带SN 、温带N 气候条件下，露点温度为19±0.5℃ 亚热带ST 、热带T 气候条件下，露点温度为27±0.5℃ 在t w > t d 的前提下，计算箱体的漏热量Q 1，并用下面的公式校验绝热层的厚度 121)(Q t t A w w -= λδ (2) 1w t ----冰箱外壁温度，℃ 2w t ----冰箱壁温度，℃ λ-----绝热层导热系数，w/(m.k) A -----传热面积，m 2 校验计算的厚度在设定厚度基础上进行修正，反复计算，直到合理为止。 3.冰箱热负荷计算 总热负荷Q=Q 1+Q 2+Q 3 Q 1---- 箱体的漏热量 Q 2---- 门封漏热量 Q 3---- 除露管漏热量 （1）箱体的漏热量Q 1 由于箱体外壳钢板很薄，而其导热系数很大，所以钢板热阻很小，可忽略不计。胆多用塑料ABS 成型，热阻较大，可将其厚度一起计入隔热层，箱体的传热可以看做单层平壁的传热。 )(1i o t t KA Q -= (3) (4) 其中：K —— 传热系数，W/m 2·℃； A —— 传热面积，m 2 ； t o ——箱体外空气温度，℃； t i ——箱体空气温度，℃ αo ——箱外空气对箱体外表面的表面换热系数，W/m 2·℃； αi ——箱体表面对箱空气的表面换热系数，W/m 2·℃； i o a a K 111++=λδ
基于单片机的冰箱温度智能控制系 统的设计 摘要： 近年来随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合，以作完善。 电冰箱温度控制系统是利用温度传感器DS18B20采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度，通过INTEL公司的高效微控制器MCS-C51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。本系统可实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、开门报警等功能。 本文在第一章介绍了电冰箱的系统组成及工作原理，第二章论述了本控制系统的硬件设计部分。第三章论述了系统的软件设计部分。 通过对直冷式电冰箱制冷系统的改进和采用模糊控制技术，实现了电冰箱的双温双控，使电冰箱能根据使用条件的变化迅速合理地调节制冷量，且节能效果良好。
目录 第一章概论 (3) 一．电冰箱的系统组成 (3) 二．工作原理： (5) 三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求： (5) 第二章硬件部分 (6) 一．系统结构图 (6) 二．微处理器（单片机） (6) 三．温度传感器 (11) 四．电压检测装置 (15) 五．功能按键 (15) 六．压缩机，风机、电磁阀控制 (16) 七．故障报警电路 (16) 第三章软件部分 (16) 一、主程序：MAIN (17) 二、初始化子程序：INTI1 (21) 三、键盘扫描子程序：KEY (22) 四．打开压缩机子程序：OPEN (25) 五．关闭压缩机：CLOSE (26) 六．定时器0中断程序：用于压缩机延时 (27) 七．延时子程序 (28) 第四章分析与结论 (28) 致谢 (29) 参考文献： (30)
电子冰箱控制原理 Prepared on 22 November 2020
电子冰箱电控原理 一、主要部件工作原理 1、压机 （1）定速压机：由继电器驱动，继电器一端接L（棕线），另一端为压电驱动线（黑线）接压机过流保护器（压机配件），压机驱动另一端接N（蓝线），继电器闭合黑线带电则压机工作，继电器断开黑线不带电则压机停止工作。 （2）变频压机：变频压机由专用变频驱动器驱动，之间用压机驱动线连接（三相），转速控制由主控板经PWM连接线（两相）发送PWM信号给变频驱动器，不同频率的PWM信号对应一定的转速，变频驱动器接收到后则控制压机达到相应的转速，注意PWM线没连接即频率为0时，变频驱动器以1800RPM驱动压机。 2、电磁阀 为双稳态电磁阀，由光耦可控硅驱动，可控硅一端接L（棕线）另一端（红线或白线）接电磁阀一端（插片），电磁阀另一端（插片）接N（蓝线），驱动信号为电网半波信号（正或负），正半周电磁阀为一种状态，负半周为另一种状态。半周信号数量每次连续5个，每分钟重复一次（维持）。电磁阀从一种状态转换到另一状态时有明显咔哒一声。 3、LED照明灯
由三极管提供5V电源地（黑线）接照明灯一端，照明灯另一端（红线）接主控板5V电源正。照明灯单独接5V电源（注意+、-）则亮。 4、显示板 显示板与主控板之间由8芯线束连接（5V电源和信号），液晶显示屏由专用芯片驱动，显示内容由主控板通过线束传递给专用芯片，按键信号直接通过线束由主控板进行采样。另显示板上还有一环境传感器，通过线束由主板板进行采样。显示板连接不好时，主控板照常工作，但环境传感器为故障状态。 5、主控板 电源一般由安全变压器提供，控制关键部件是单片机，完成传感器、按键、门开关采样，压机、电磁阀、照明灯、显示板驱动等功能。一句话拿掉主控板或坏掉则冰箱就不能工作。 6、传感器 为负温度系数热敏电阻（温度越低则电阻越大），在5度时约为5K 欧。每个传感器通过双线与主控板相连，且主控板上有一上接电阻以形成分压电路，分压信号由单片机的A/D（模/数）转换成相应的数字值，不同的温度对应不同的数字值，则根据此数字值进行温度控制。
智能窗户设计及控制系统毕业设计论文毕业设计报告(论文) 题目(智能窗户的设计) 所属系 专业 学号 姓名 指导教师 起讫日期 设计地点 毕业设计报告(论文)诚信承诺 本人承诺所呈交的毕业设计报告(论文)及取得的成果是在导师指导下完成，引用他人成果的部分均已列出参考文献。如论文涉及任何知识产权纠纷，本人将承担一切责任。 学生签名: 日期: 东南大学成贤学院毕业设计报告 智能窗户的设计 摘要 本设计采用ARM contex-M4单片机为控制核心，通过控制直流电机的正反转改变窗户的开合，从而实现“窗户自动控制”功能。此作品使用了触点开关对“雨”进行监控，温湿度传感器对环境温湿度检测，粉尘传感器对空气中粉尘光量检测，电开关判断窗户是否全开或全关，这些信号经探测提取转换后被送入单片机中进行
运算，单片机根据运算结果对直流电机进行控制，从而实现自动窗帘的功能。该作品使用了无线收发模块，实现了对窗帘的遥控，通过简单的按键设置就能控制窗帘的状态。 关键词:ARM contex-M4 传感器直流电机电机驱动 I 东南大学成贤学院毕业设计报告 Body-driven Design of Fire-fighting Robot Abstract In recent years, with the rapid development of science and technology, intelligence also made further demands, intelligent robot research in practical applications a large space for development. The social significance of the fire is that it safe for human survival as the ultimate care, fire fighting robot as an important means of fire fighting, fire fighting and rescue has been an increasingly important role in the show. This robot is P89V51RD2 fighting for the control of microcontroller core, to DC motor, power supply circuit, motor drive and other circuits. System through the fire flame sensor information collected by the microcontroller through IO port to control the car forward and stopped. To find the source of fire, the car stopped, the use of job sensor to measure the velocity of the car, displayed on the digital pipe. And use the fan out the fire. Keywords: P89V51RD2;DC motor;Hall Sensor;LED II
3 冰箱制冷系统设计 冰箱制冷系统的设计基本思路和顺序是：先根据要求确定箱体尺寸，然后根据箱体尺寸确定热负荷，根据热负荷和其他发热元件可以确定冰箱的基本能耗，并依次确定压缩机，同时可以确定蒸发器和冷凝器两大主要传热设备，最后才是确定节流元件和制冷剂充注量。当然，计算设计不可能是很准确的，最后还需要通过试验和不断的调试来使系统运行达到最优化。 保温层设计 3.1.1 保温层设计方法 冰箱保温层厚度是设计的重点，关键是产品的成本与性能，而保温层的设计需要考虑的因素包括： ①不同的市场和不同的能耗要求； ②产品的不同风格和设计特点； . ③市场对发泡料的限制条件； ④产品成本的综合对比选择； ⑤产品的市场要求:全球性、区域性、特殊客户； ⑥产品的未来发展考虑。 冰箱保温层厚度是设计的重点，在设计中总会与不同部门发生冲突，当然要求的厚度越薄越好，这样成本低，容积大，但由于技术的能力有限制的，在能耗达到一定的水平时，厚度也不是可以薄到想要的程度，因此在厚度的设计方面存在选择是否合理的问题。 目前冰箱箱体都采用硬质聚氨脂整体发泡作绝热层，其绝热性能好，适于流水线大批量生产，发泡后的箱体内外壳被粘接成刚性整体，结构坚固，内外壳厚度可以适当降低，无须对箱体做防潮处理，年久也不会吸湿而使热导率增大。 电冰箱绝大多数为立式结构。箱体结构的发展过程，大致分为四个阶段：5 0年代以前主要是厚壁箱体(厚度为60～65mm)；60年代是薄壁箱体(厚度30～3 5mm)；70年代是薄壁双温双门；80年代以后世界上趋于采用中等壁厚箱体(厚度为40～45mm)，并以箱背式冷凝器的三门三温或双门双温自然对流冷却(即直冷
电冰箱温控系统 设计要求: A 、单片机控制。 B 、制冷控制电路、温度监测及恒温控制。 1、设计方案 本系统以AT89S51单片机为核心，来实现各个模块的功能。温度传感器模块、键盘输入模块作为系统的输入模块，液晶显示模块、温度控制器模块、报警模块作为系统的输出模块，构成基本电路，原理框图如图1所示。 温度传感器从设备环境采集温度，单片机AT89S51获取采集的温度值，经处理得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度上限时，单片机通过三极管驱动继电器开启降温设备(压缩制冷器)，当采集的温度经处理后低于设定温度下限时，单片机通过三极管驱动继电器开启升温设备 (加热器)。 AT89S51 键盘电路 DS18B20 温度芯片数据传输 继电器1 压缩制冷 继电器2 加热器 MAX232电平转换芯片 报警电 PC 机 输入电源 复位电路 LED 数据显时钟电
2.测温模块的选择方案 DS18B20是一种单端通信的数字式温度传感器，操作简单。我们把单片机的一条I/O分配给温度传感器，即可完成温度采集。本系统在温度采集中使用的DS18B20测温原理图如图2-1所示：图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号，送给减法计数器1；高温度系数晶振振荡频率随着温度变化，变化明显，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入。图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲进行计数，进而完成温度测量，计数门的开启时间由高温度系数振荡器来决定。每次测量前，首先将-55℃所对应的一个基数分别置入减法计数器1、温度寄存器中。 图2-1 DS18B20测温原理图 DS18B20的内部有一个高速暂存RAM和一个非易失性的可电擦除的EEPRAM，后者存放高温度和低温度触发器TH、TL。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第1和第2个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。第3和第4字节是TH 和TL的拷贝，是易失性的，每次上电复位时被刷新，第5字节为配置寄存器，它主要用来确定温度值的数字转换分辨率。6、7、8字节保留未用，为全逻辑1，第9字节是冗余检验字节。
- . - 目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 2 设计思路 (2) 2.1 设计任务 (2) 2.2 设计的理论基础 (2) 2.3 冰箱的系统组成 (2) 2.3.1 蒸汽式压缩机电冰箱 (2) 2.3.2 直冷式电冰箱 (3) 2.4 总体设计方案选择 (3) 2.5 方案总体介绍 (4) 3 硬件系统设计 (4) 3.1 系统总体结构 (4) 3.2 温度采集模块 (5) 3.2.1 温度采集模块的选择 (5) 3.2.2 DS18B20测温电路 (6) 3.2.3 测量数据的比较 (7) 3.3 单片机系统及液晶模块 (7) 3.3.1 微处理器（单片机） (7) 3.3.2 显示电路的设计 (8) 3.4 输出控制模块 (9) 4 软件设计 (9) 4.1 主程序流程框图 (10) 4.2 DS18B20工作的流程图 (12) 5 调试与实验 (12) 5.1 使用说明 (12) 5.1.1 Keil单片机模拟仿真 (12) 5.2 功能测试 (14) 5.2.1 温度测量分辨率 (14) 5.3 晶振的选择 (14) 附录1 硬件原理图 (15)
冰箱冷藏室温度智能控制系统 摘要：本智能温度控制主要由温度采集模块、液晶显示模块、单片机智能控制模块和输出控制模块组成。此次设计相比于传统的冰箱温度控制器，温度信号更加精确，利用单片机控制冷藏室温度在1℃~5℃之间，当温度低于1℃，继电器不工作；当温度高于5℃，继电器开始工作，并且利用液晶显示冷藏室温度的变化。 关键词：温度采集；液晶显示；温度控制 1 引言 随着集成电路的发展，单片机的功能也越发的多样。单片机因为他本是的诸多优点，比如功能强、体积小、可靠性高、开发的周期短，成为各种检测控制方面被广泛应用的元器件，在电子工业生产中变为不可缺少的存在，特别是在我们日常的生活生产中也发挥了很多的作用[1]。而在日常生活中，冰箱已经成了家庭生活中不可缺少的一部分，就此对于冰箱的性能要求也越来越高。在这其中冰箱的智能温度控制是现今市场上冰箱重要选择。 现在市面上的冰箱大多都包含着两部分，分别是冷藏室和冷冻室。其中冷藏室用于冷藏食物，要求有一定的保鲜作用，不可冻伤食物；冷冻室一般用于对食物的冷冻作用。 现代信息技术的三大基础是信息采集(即传感器技术)、信息传输(通用技术)和信息处理(计算机技术)。目前信息技术中前端的产品就是传感器，而其中被广泛应用在工业生产、科学研究方面的传感器就是温度传感器，在这些领域中温度传感器的应用是位于各种传感器的第一位[2]。 智能温度传感器最早是出现在20世纪90年代的中期，在其内部就应用了A/D转换器，但他测量的温度X围比较低，而且也只有1℃的分辨率。到了21世纪以后，智能温度传感器正在迅速的朝着高精度、多功能、总线标准化、高可靠性及安全性、开发虚拟传感器和网络传感器、研制单片测温系统等高科技的方向发展[3]。 传统电冰箱的温度一般是由冷藏室控制。冷藏室、冷冻室之间不同的温度是通过调节蒸发器在两室的面积大小来实现的，温度的调节完全是依靠压缩机的开停来控制。但是影响冰箱内部温度的因素有很多种：如放到冰箱内的食物