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。
关键词：单片机；温度传感器；电冰箱；温度控制
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 (17)
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 (29)
参考文献： (29)
电冰箱温度测控系统设计
第一章概论
随着集成电路技术的发展，单片微型计算机的功能也不断增强，许多高性能的新型机种不断涌现出来。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其在日常生活中发挥的作用也越来越大。人们对家用电冰箱的控制功能越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求。多功能，智能化是其发展方向之一，传统的机器控制，简单的电子控制已经难以满足发展的要求。而采用基于单片机温度控制系统，不仅可大大缩短设计新产品的时间，同时只要增加少许外围器件在软件设计方面就能实现功能的扩展，以及智能化方面的提高，因此可最大限度地节约成本。本文即为基于单片机的电冰箱温度控制系统。
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。
图1-1 电冰箱制冷系统原理图
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，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。冷冻室用于冷冻食品通常用于冷冻的温度为－3?C～－15?C,冷藏室用于相对于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，温度一般为0?C～10?C，当测得冷冷冻室温度高
至－3?C ~0?C时或者是冷冻室温度高至10?C～13?C是启动压缩机制冷，当冷冻室温度低于－15?C～－18?C或都冷藏室温度低于0?C～－3?C时停止制冷，关断压缩机。采用单片机控制，可以使控制更为准确、灵活。
二．工作原理：
根据冷藏室和冷冻室的温度情况决定是否开压缩机，若冷藏室的温度过高，则打开电磁冷门V1,关闭阀门V2，V3，同时打开压缩机，产生高温高压过热蒸气，经过冷凝器冷凝，干燥过滤器干燥，毛细节流管降压后，在蒸发器汽化制冷，产生低温低压的干燥气体。经过电磁阀门V1 流入冷藏室，使冷藏的温度迅速降低，当温度达到要求时关闭压缩机，同时关闭电磁阀门V1 。若是冷冻室的温度过高，则应打开V2关闭V1, V3 。电磁阀门V3主要用于冷冻室的化霜。需要化箱时打开V3,从压缩机流出的高温高压气体流经冷冻室可匀速将冷冻室霜层汽化。达到化霜的效果。一般化霜的时间要短，不然会伤存放的食品。
三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求：
1、设定2个测温点，测量范围：－26?C～＋26?C，精度±0.5?C；
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；
3、制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动；
4、电冰箱具有自动除霜功能；
5、开门延时超过20秒发声报警；
6、工作电压为180～240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显
示。
第二章硬件部分
一．系统结构图
控制系统结构如图2-1 所示，主要由电源开关，电压检测装置，温度传感器，功能按键，单片机，延时电路，显示电路，指示灯电路，除霜装置和故障报警装
置等够成。
图2-1 控制系统结构图
二．微处理器（单片机）
微处理器是本系统的核心，其性能的好坏直接影响系统的稳定，鉴于本系统为实时控制系统，系统运行时需要进行大量的运算，所以单片机采用INTEL公司的高效微控制器AT89C51。
AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51 ? 指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁
存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。
1．主要特性：
·与MCS-51 兼容
·4K字节可编程闪烁存储器
寿命：1000写/擦循环
数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24Hz
·三级程序存储器锁定
·128*8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
2．管脚说明
VCC：供电电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。
P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：
口管脚备选功能
P3.0 RXD（串行输入口）
P3.1 TXD（串行输出口）
P3.2 /INT0（外部中断0）
P3.3 /INT1（外部中断1）
P3.4 T0（记时器0外部输入）
P3.5 T1（记时器1外部输入）
P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）
P3.7 /RD（外部数据存储器读选通）
P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE 只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。
/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。
3．振荡特性
/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
XTAL2：来自反向振荡器的输出。
4．芯片擦除：
整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE 管脚处于低电平10ms 来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。
此外，AT89C51设有稳态逻辑，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。
5．运算器
(1)算术／逻辑部件ALU：用以完成+、-、*、/ 的算术运算及布尔代数的逻辑运算，并通过运算结果影响程序状态寄存器PSW的某些位，从而为判断、转移、十进制修正和出错等提供依据。
(2)累加器A：在算术／逻辑运算中存放一个操作数或结果，在与外部存储器和I/O接口打交道时，进行数据传送都要经过A来完成。
(3)寄存器B：在 *、/ 运算中要使用寄存器B 。乘法时，B用来存放乘数以及积的高字节；除法时，B用来存放除数及余数。不作乘除时，B可作通用寄存器使用。
(4)程序状态标志寄存器PSW：用来存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便为下一条指令的执行提供依据。
6.中断系统：
8051单片机的中断系统简单实用，其基本特点是：有5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存储器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序；5个中断源有两级中断优先级，可形成中断嵌套；2个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置的编程。5个中断源的符号、名称及产生的条件如下:
INT0：外部中断0，由P3．2端口线引入，低电平或下跳沿引起。
INT1：外部中断1，由P3．3端口线引入，低电平或下跳沿引起。
T0：定时器／计数器0中断，由T0计满回零引起。
T1：定时器／计数器l中断，由T1计满回零引起。
TI／RI：串行I／O中断，串行端口完成一帧字符发送／接收后引起。三．温度传感器
在传统的模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好的解决引线误差补偿问题、多点测量切换误差问题和放大电路零点漂移误差问题等技术问题，才能够达到较高的测量精度。我们在为冰箱测温系统中，为了克服上面提到的三个问题，采用了新型数字温度传感器DS1820，在对其测温原理进行详细分析的基础上，提出了提高DS1820测量精度的方法，使DS1820的测量精度由0.5℃提高到0.1℃以上，取得了良好的测温效果。
１ DS1820简介
DS1820是美国DALLAS半导体公司生产的可组网数字式温度传感器，在其内部使用了在板（ON-B0ARD）专利技术。全部传感元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内。与其它温度传感器相比，DS1820具有以下特性。
（1）独特的单线接口方式，DS1820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DS1820的双向通讯。
2）DS1820支持多点组网功能，多个DS1820可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。
（3）DS1820在使用中不需要任何外围元件。
4）温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。
（5）测量结果以9位数字量方式串行传送
DS1820内部结构框图如图1所示。
DS1820测温原理如图2所示。图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在－55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1 ，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。
在正常测温情况下，DS1820的测温分辩率为0.5℃以9位数据格式表示，其中最低有效位（LSB）由比较器进行0.25℃比较，当计数器1中的余值转化成温度后低于0.25℃时，清除温度寄存器的最低位（LSB），当计数器1中的余值
转化成温度后高于0.25℃，置位温度寄存器的最低位（LSB），如－25.5℃对应的9位数据格式如下：
2提高DS1820测温精度的途径
2.1DS1820高精度测温的理论依据
DS1820正常使用时的测温分辨率为0.5℃，这对于水轮发电机组轴瓦温度监测来讲略显不足，在对DS1820测温原理详细分析的基础上，我们采取直接读取DS1820内部暂存寄存器的方法，将DS1820的测温分辨率提高到0.1℃～0.01℃．
DS1820内部暂存寄存器的分布如表1所示，其中第7字节存放的是当温度寄存器停止增值时计数器1的计数剩余值，第8字节存放的是每度所对应的计数值，这样，我们就可以通过下面的方法获得高分辨率的温度测量结果。首先用DS1820提供的读暂存寄存器指令(BEH)读出以0.5℃为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位(LSB)，得到所测实际温度整数部分T整数，然后再用BEH指令读取计数器1的计数剩余值M剩余和每度计数值M每度，考虑到DS1820测量温度的整数部分以0.25℃、0.75℃为进位界限的关系，实际温度T实际可用下式计算得到：
T实际=(T整数－0.25℃)+(M每度－M剩余)/M每度
2.2 测量数据比较
表2为采用直接读取测温结果方法和采用计算方法得到的测温数据比较，通过比较可以看出，计算方法在DS1820测温中不仅是可行的，也可以大大的提高DS1820的测温分辨率。
３DS1820使用中注意事项
DS1820虽然具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题：
(1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于DS1820与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对DS1820进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。在使用PL/M、C等高级语言进行系统程序设计时，对DS1820操作部分最好采用汇编语言实现。
(2)在DS1820的有关资料中均未提及单总线上所挂DS1820数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个DS1820，在实际应用中并非如此。当单总线上所挂DS1820超过8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。
(3)连接DS1820的总线电缆是有长度限制的。试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过50m时，读取的测温数据将发生错误。当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。因此，在用DS1820进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。
(4)在DS1820测温程序设计中，向DS1820发出温度转换命令后，程序总要等待DS1820的返回信号，一旦某个DS1820接触不好或断线，当程序读该DS1820
时，将没有返回信号，程序进入死循环。这一点在进行DS1820硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。
四．电压检测装置
电压检测装置是为了保护系统的稳定运行，采用WB系列电压越限报警传感器WB系列电压越限报警传感器以电压隔离传感器为基础，增配比较器电路、基准电压设定电路、输出驱动电路组成，用来隔离监测主回路中的交流或直流电压，当被监测的电压超过预先设定的上限值，或低于预先设定的下限值时，给出开关量控制信号。
本系列产品测控一体化、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。
主要特点：
1.测控一体化，体积小、精度高、反应快；
2.具有瞬态干扰抑制功能，防止误动作；
3.报警界限值可在设定值（±20%）内连续可调；
4.密封式继电器触点输出，触点寿命＞30万次；
5.隔离电压：交流监测＞2.5kVDC,1分钟；直流监测＞1.5kVDC,1分钟
6.输入过载能力:10倍阈值，持续5秒；
7.额定环境温度：商业级0～+50℃，工业级-25℃～+70℃；
8.平均无故障工作时间＞5万小时；
9.20%回差设置，确保动作稳定；
五．功能按键
因本系统使用的按键数目少，故按键采用硬件去抖。按键电路如图2-6 所示。用两个与非门构成一个RS触发器。当按键未按下时输出为1;刚键按下时输出为0。此时即使用按键的机器性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开(抖动跳开B)，只要按键不返回原来状态A，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为0,不会产生抖动的波形。也就是说，即使B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。
图2-6按键电路
六．压缩机，风机、电磁阀控制
压缩机，风机工作原理是制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。而冰箱没有风扇靠自然对流来进行热量交换。电磁阀的工作原理非常简单，阻流板就象一个闸门，一个弹簧让它处于关闭状态，上面一个电磁铁芯，铁芯（低部橡胶）压在阻流板中间（凸起）的一个小眼儿上，外面一个电磁线圈，接通电源后铁芯别吸上去，小眼儿开始进气，压力达到顶开弹簧后电磁阀打开。
七．故障报警电路
报警电路主要用示电冰箱使用过程中出现的故障，包括系统自身故障，外界故障，和误操作，如：冰箱内温度太高，外界电压波动大，未关好冰箱门或是开门时间太长等等。
四个指示灯作用：
L1：设置冷藏室温度时亮
L2：设置冷冻室温度时亮
L3：压缩机运行时亮
L4：电源过压或欠压时亮
第三章软件部分
本系统软件主要由主流程、功能子程序、中断服务程序组成。采用主程序调用功能子程序，子程序尽可能少的调用其它子程序，以保证系统的稳定运行。本系统温度在－64?C～64?C,用七位即可存放，因此温度值用一个字节存放, 最高位存放符号位。
各温度值均用全程变量形式存放，如下：
60H冷藏室温度设定值
61H冷冻室温度设定值
62H冰箱运行时冷藏室温度实际值
63H冰箱运行时冷冻室温度实际值
64H用于存放压缩机，电源状态和压缩机关机延时状态值
其中：
最低0位COMP存放压缩机状态标志：1 压缩机开启0压缩机关闭
第1位TIME_OUT离上次关闭压缩机是否已有5S：1 否0是
第2 位UP电压过欠压标志：1过欠压0正常
65H，66H用于存放化霜时间计数
67H用于压缩机关闭延时计数
一、主程序：MAIN
主程序由初始化，键盘扫描，显示，温度采集，温度控制和定时化霜子程序组成，为系统软件的主干部分，化霜采用定时化霜，每三十分钟化霜一次，化霜原理见概论电冰箱式作原理部分，其流程图如图3-1所示：
程序如下：
图3-1 主程序流程图ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
LJMP DY_INT
ORG 000B
LJMP TIME0_INT
ORG 0030H
DA TA EQUP1.0
V1 EQU P1.3
V2 EQU P1.4
V3 EQU P1.5
SET_KEY EQU P1.5
V3 EQU P1.5
V3 EQU P1.5
SET_KEY EQU P1.5
ADD_KEY EQU P1.6
SUB_KEY EQU P1.7
L1 EQU P0.6
L2 EQU P0.7
L3 EQU P2.5
L4 EQU P2.6
MAIN：CLR A
START：LCALL INIT1 ; 初始化
LCALL KEY ; 键盘扫描
LCALL GETWD ; 获得冷藏室温度
MOV 62H , R0
INC DATA
LCALL GETWD ; 获得冷冻室温度
MOV 63H , R0
DEC DATA
MOV R3 , 62H ; 显示两室温度值
MOV R4 , 63H
LCALL DISP
MOV A , 60H
CLR C
HIGH：CJNE A , 62H , HIGH1 ; 冷藏室温度等于高于设定值时AJMP HIGH2
HIGH1：JC HIGH3
HIGH2：SETB V1 ; 开启压缩机
LCALL OPEN
AJMP LOW
HIGH3：MOV A , 61H
CLR C
CJNE A , 63H , HIGH4 ; 冷冻室温度等于高于设定值时
AJMP HIGH5
HIGH4：JC LOW
HIGH5：SETB V2 ; 开启压缩机
LCALL OPEN
LOW：MOV A , 61H
CLR C
CJNE A , 63H , LOW1 ; 冷冻室温度等于低于最低值时
AJMP LOW2
LOW1：JNC LOW3
LOW2：CLR V2 ; 关闭压缩机
LCALL CLOSE
AJMP LS
LOW3：MOV A , 60H
CLR C
CJNE A , 62H , LOW4 ; 冷冻室温度等于低于最低值时
AJMP LOW5
LOW4：JNC LS
LOW5：CLR V1 ; 关闭压缩机
LCALL CLOSE
LS：MOV R1 , #10H ;延时1S
LS1：LCALL DLY_100MS
DJNZ R1 , LS1
INC 65H ; 化霜时间计数加1
MOV A , 65H
CJNE A , #00H , LS2
INC 66H
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，但他测量的温度范围比较低，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
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)
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计 1 引言 家用电冰箱一般有冷冻室和冷藏室，冷冻室的温度为－6℃～－18℃左右；冷藏室的温度为0℃～10℃。在该温度范围内，食品保鲜效果较好，因此，对控制器的要求是将冷冻室和冷藏室的温度自动控制在各自的范围内。在电冰箱的控制中，温度是主要的控制对象，控制的好就有显著的节能效果。但冰箱内要受诸如环境温度的高低、冰箱本身的容积、冰箱中食物的多少、以及食物的种类和性质、存放物品的初始温度、散热特性及其热容量、物品的充满率及开门的频繁程度等控制。冰箱内的温度场分布极不均匀，要想建立电冰箱温度变化的精确数学模型是很困难的，因此采用模糊控制技术才能达到最佳的控制效果。 2 模糊控制系统概述
2.1 普通电冰箱的结构 普通电冰箱的箱体是用隔热材料分割成几个空间，可有单门冷藏式、单门冷冻式、双门冷藏、冷冻式和三门冷冻、冷藏式。 （1）冷冻室和冷藏室 冰箱是利用冷却剂周期性循环的物态变化吸热而致冷。用于吸热的蒸发器就设在冷冻室，蒸发器冷却的冷气循环到冷藏室，使之降温。由于这种结构的安排，冷冻室的温度降得较快，而冷藏室的温度降得较慢。 （2）除霜加热器 因为在冰箱降温过程中，空气和食物中所含的水分会凝聚到蒸发器和食物上而结成霜，当蒸发器表面结霜后，其热交换能力下降，而影响致冷效果；当霜层过厚时，还可能引起压缩机故障。除霜加热器包括门框加热器和蒸发器上的化霜加热器。 2.2 模糊控制电冰箱系统结构 家用电冰箱的发展，除了无氟、大容量外，主要是多门分体结构，一套制冷装置、多通道风冷式。为了适应这一情况，达到高精度、智能化
控制的目的，本系统主要实现温度控制和智能化霜。温度控制就是要把握冰箱内存放的食物的温度和热容量，控制压缩机的开停、风扇转速和风门开启度等，使食物达到最佳保存状态。这就需要用传感器来检测环境温度和各室温度，并运用模糊推理来确定食物温度和热容量。智能除霜就是要根据霜层厚度，选择门开启次数最少的时间段，即温度变化率最小时快速除霜，这样对食物影响最小，有益于保鲜。运用模糊推理来确定着霜量和考虑门开启状况，经模糊推理确定除霜指令。此外，本系统还具有故障自诊及运行状态的显示等功能。控制电路框图如图1所示。 2.2.1 系统硬件组成 该系统采用8位87C552单片机为控制器8KROM，256字节的RAM为传感器，主要有冷冻室、冷藏室、冰温室及环温等传感器，采用价格低廉的热敏电阻。在门状态检测电路中，为了减少输入线数，简化装配工艺，多个状态开关共用一根输入线。通过输入线状态变化和箱内温度变化来决策时冷冻室箱门打开，还是冷藏室箱门打开。显示电路由LED显示和数码显示两部分组成。LED显示电冰箱运行状态，数码显示
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。
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界面说明 1. ON/OFF 开关键– UP （向上）键增加温度值 2. DOWN（向下）键降低数值–激活/停止手动除霜 3. 设定温度键 4. Prg/mute编程/消音键 5. 故障或错误报警图标 6. 高/低温警告图标 7. 化霜开始时此图标亮起 8. 压缩机起动时此图标亮起 9. 蒸发器风机起动时此图标亮起 10. 当辅助输出激活时图标亮起 控制器的主要功能
关机 当控制器关闭时，显示屏上显示OFF ，所有的内部继电器停止工作（不得电） 开机 当控制器打开时，有个特别的步骤测试显示器和按键。显示器亮起2秒钟。 三条横杠 “---“ 在屏幕上显示2秒钟，控制器就可以操作了。 压缩机图标闪烁，表示压缩机延迟起动，处于安全保护时间内 冰箱内温度设定 显示或设定温度，按以下步骤： 保持SET 按键按住超过1秒钟。控制器显示温度值； 通过上/下键增加或降低设定值，直到达到设定值； 再次按SET 按键，确认新的温度值。 常用参数（类别F ） 按Prg/mute 键超过5秒钟，控制器显示常用参数代码（类别F ）。 –如果激活了报警，按下此键，可以先将蜂鸣器消音。 常用参数列表： St, rd, rt, rH, rL, dI, dt1, dt2, dP1, dP2, dd, d8, d/1, d/2, AL, AH, Ad, F1, Fd 配置参数 配置参数由密码保护，以防止出现不应该的修改，或者由未经授权的人员擅自修改。 （类别C ） 1. 同时按住Prg/Mute 和Set 按键3秒钟以上，显示屏显示闪烁的数字“0”，是 输入密码的提示符 2. 按UP 键设定密码– CAREL 温度控制器的密码设置为11(通过这个密码可以进入 配置参数 3. 按Set 键进入程序模式，通过上下键滚动找到相应的参数 4. 显示屏上显示优先调节参数项（类别C 参数）/2
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
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。
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
冰箱温度控制器代换的方法和注意事项 案例描述：送修冰箱是一台华菱b c d-268w间冷式电冰箱，在本冰箱维修案例要掌握的是冰箱温度控制器代换技术资料以及温控器调试方法。 分析与检修；电冰箱中使用的蒸汽压力式温控器在出厂时，根据电冰箱的设计要求，通过内腔调节螺钉已将温控器的主要技术参数预调好，旋转温控器的调节旋钮是在预调的基础参数上进行具体的细调，能根据冰箱各简室温度要求进行自动控制。 冰箱温控器一般均设有温差调节螺钉和温度范围调节螺钉，温控器温差调节机构，利用两个螺钉分别控制平衡弹簧（控制温度范围）和差额调节弹簧（开停时温差）。顺时针方向旋转温差调节螺钉，可使触点升程减小，使通断温差减小，反之则温差增大。温差调节螺钉每旋转一圈，温度变化约1℃左右，每次调整应不超过一圈。顺时针旋转调节螺钉，使主弹簧拉力增大，故要使触点闭合，使压缩机启动运转，必须适当提高蒸发器温度（感温元件压力相应提高），即开机温度升高，停机温度也相应提高，从而实现了对电冰箱温度范围的调节。 在电冰箱维修的过程中，原则上不提倡对温控器的调试，如果要进行调试时．应首先断开电源，调试后接通电源的间隔应大于5分钟，如需同时调试2~3个螺钉时，应根据各螺钉的作用及相互关系确定先后顺序，每次调节螺钉1／2~1圈，检测调试结果时，须将温控器(特别是感温管)按原位置装好。当温拄器因机械零件变形过大、漏气等原因造成失灵时，一般应更换新的同型号温控器。 华凌b c d-268w电冰箱采用冷气强制循环方式，由风扇将冷气一路送入冷冻室，另外分两路沿着冰箱后侧风道，向下经由挡风门温度控制器(自动感温调节通风口的大小)，送往变温室和冷藏室。由冷冻室温控器控制着压缩机的开、停，并调节整个系统的制冷情况。
摘要 (1) 1、智能冰箱温度控制器设计任务要求 (3) 2、冰箱的硬件系统 (3) 2.1、冰箱的硬件组成及工作原理 (3) 2.2、控制芯片 (4) 2.3、温度传感器 (4) 2.4、键盘 (5) 2.5、电源模块 (5) 2.6、电机驱动 (6) 2.7、声音报警 (6) 2.8、显示 (6) 3、PID 简介 (7) 3.1、PID控制的原理和特点 (8) 3.2、数字PID 的实现 (9) 3.3温度控制PID 算法设计 (11) 3.4、温度控制实现 (12) 4、系统程序设计 (13) 4.1、系统流程图 (13) 4.1.1、温度比较处理流程图 (13) 4.1.2、主程序流程图 (14) 4.2、系统关键子程序设计 (15) 4.2.1、获取温度子程序 (15) 4.2.2、PID温度控制子程序 (16) 4.2.3、温度比较处理子程序 (16) 4.2.4、PWM子程序 (18) 4.2.5、LCD显示子程序 (18) 总结 (22) 参考文献 (22) 附录 (23)
摘要 一个优良的电冰箱，应该具有较高的温度控制精度和较好的控制效果。本设计主要从冰箱的硬件电路和PID控制两个方面，以PID控制算法为主线，对冰箱的温度控制过程进行描述。具体分为硬件结构框图及各功能电路的介绍、PID控制算法、软件程序框图、关键子程序等四部分。由于冰箱的温度控制过程离不开控制器的控制算法，因此本报告对温度控制器的PID控制算法进行详细阐述。关键词：温度控制，PID算法，单片机，温度显示，报警
Abstract A good refrigerators, should be high temperature control precision and better control effect. This design is mainly from the hardware circuit and PID control two aspects with PID control algorithm as the main line, the temperature control of the refrigerator to describe the process. Specific hardware structure diagram and divided into each function of the circuit is introduced, PID control algorithm, software program diagram, key procedure and so on four parts. Because of the refrigerator temperature control process cannot leave the controller control algorithm, so the temperature controller reports on PID control algorithm is described in detail. Keywords:temperature control, PID algorithm, a single-chip microcomputer, temperature display, call the police
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。
- . - 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
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。
基于单片机的智能冰箱温度控制器的设计 摘要 随着生活水平的提高，科技的发展，电冰箱已经成为每个家庭必备的家用电器。同时，随着人们的不同需求，电冰箱的样式在多样化，功能也在智能化，给人们的生活带来了很多方便。 本文首先介绍了电冰箱的国内外发展情况，其次对设计的硬件部分和软件部分进行详细的描述。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以及蒸发器表面温度。通过INTEl公司的高效微控制器MCS-51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。 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。 关键词：电冰箱，单片机，温度传感器，温度控制
DESIGN OF THE INTELLIGENT REFRIGERATOR TEMPERATURE CONTROLLER BASED ON MICROCONTROLLER UNIT ABSTRACT With the improvement of living standards, technological development, refrigerators have become an essential household appliances .At the same time , as people’s different needs and refrigerators in the diversity of style, functionality is also intelligent, it has brought a lot of convenience to people’s life. This paper describes the development of the temperature controller ,followed by the design of hardware and software parts described in detail.The electric refrigerator temperature control system is uses the temperature sensor DS18B20 gathering electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room temperature with cvaporating surface temperature monolithic integrated circuit carries on the digital signal processing through INTEL corporation's highly effective micro controller MCS-C51,thus achieves the intelligent control the goal.This system may realize the electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room temperature establishment,the electric refrigerator automatically defrosts,opens the gate to report to the police and so on the function . By improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vague-control technology the goal of double-temperature double-control has been realized;it makes possible for the refrigerator to regulate the amount of cold air in a speedy and rational way. Thus,power saving is available. KEY WORDS: The temperature sensor ，The one-chip computer，The electric refrigerator,Temperature control
冰箱温控器旋钮调节方法 电冰箱是家庭必备日常用品，而有很多人不会正确使用电冰箱，比如冰箱在不同的季节，应该调在什么档位弄不清楚，往往会调反，致使问题越来越严重，例如：冰箱长时间发烫，流水等现象，往往认为冰箱可能坏了，其实只要你正确使用，就能解决这些问题。下面我详细介绍下冰箱温控器旋钮调节方法。 温控器旋钮调节方法：冰箱温控旋钮一般有0、1、2、3、4、5、6、7，8个档次，首先我们要弄清楚数字代表的意思，当数字越大如7档，冷冻室里的温度越低，数字越小如1档，冷冻室里的温度越高，0档冰箱处于待机状态，压缩机不工作，冰箱不制冷。一般春秋天我们放到3档上，具体要看你的要求，冷冻室能否达到零下18度以下。为了达到食品保鲜和省电的目的，夏天我们可以打到1档或2档，冬天打到4档或5档。 有的人可能要问，冬天温度低，反而把温度设置的低（温控器数值大），夏天温度高，反而把温度设置的高（温控器数值小），是不是搞反了呀。其实有很多人都有这样的错误认识，认为冬天温度低可以把冰箱温度设置高点，夏天温度高要设置低些。按照说明书上说的调。说明书上写,“通常使用时，温控器旋至“3”，如箱内温度较高时,可以将温控器数字调大旋至“4-6”，如箱内温度较底时,可以将温控器数字调小旋至“1-2”。比如夏天气温高，可能想到要把箱温度调低一点，按照字面上理解于是将数字条到4-6档这时反而调错了，导致问题越来越严重。
为什么冰箱温控器要这样设置呢？因为，冰箱冷冻室的温度是靠储藏室里的温度控制，看你的温控旋钮就是在储藏室。储藏室有温度感应器，储藏室里的温度一般在4～8度，到了冬天，室内温度接近这个温度，如果温控器旋钮还在3或者小于3的话，冰箱压缩机就很少启动了，虽然储藏室里的温度能够满足要求，但冷冻室的温度就不能达到零下18度以下，食物容易变质，严重时食品解冻溶化。所以这个时间我们需要把数字调大，让冰箱内温差变大，冰箱才会工作。到了夏天，温度比较高，温差大，如果温控器旋钮还在3或者大于3上的话，冰箱储藏室为了达到温度要求，压缩机频繁启动，机器机会发热，虽然冷冻室的温度比零下18度还要低，但却造成电能的浪费，缩短了冰箱的使用寿命，这也是我们所不希望的。所以正确调节冰箱温度控制器旋钮可以使我们既保鲜又省电。 而冰箱流水的问题，往往是不在意把温控旋钮碰到0-1档之间了，冰箱内温度升高了冰不断融化，就有水流出来，这时调到1-2档就可以了。
课程大作业设计报告 (2019-- 2020年度第2学期) 课程名称：控制装置与仪表B 题目：车载冰箱温度控制系统设计与仿真院系：控制与计算机工程学院 班级：自动化1704 学号：120171070716 学生姓名：郭云泉 指导教师：张文彪 设计周数：2周 成绩： 日期：2020年5月19日
一、设计要求 1.根据以下控制装置的组成设计一个车载冰箱温度控制系统（半导体制热和制冷）， 并说明变送器、控制器和执行器的选型以及相应装置的特点，同时阐述整个系统的控制流程。 图1 控制装置的组成 2.假设车载冰箱温度控制系统被控对象的传递函数为 () 1 s e G s s - = +，控制系统的采 样周期T为0.5s，基于Matlab软件编写控制算法，实现以上系统对阶跃式温度设定的仿真，完成控制器的参数整定,并分析控制参数对系统性能的影响。 二、设计正文 1.车载冰箱温度控制系统硬件设计及控制流程描述 1.1 温度控制系统总体设计架构 整个温控系统由Arduino单片机、LCD显示电路、供用户设置预期温度的按键、电源、 驱动电路、温度变送装置、半导体制冷片、保温箱体、变压器组成。总体设计框架 如图2所示：
图2 各个部分的相应功能： Arduino单片机：整个温控系统的控制器。 按键：调整预期温度。 LCD显示电路：显示预期温度和实时温度。 温度变送装置：检测箱体内的温度并转化为数字量送给单片机。 驱动电路：将单片机输出的不同占空比的数字PWM脉冲信号转化为模拟的电压，并进行功率放大，驱动半导体制冷片输出不同的功率。 半导体制冷片：对箱体内进行制冷。 变压器：将汽车电瓶的12V电压转换为5V电压对温控系统供电，其中LCD显示电路、按键电路、温度变送装置均由单片机供电。 电源：汽车电瓶 1.2 控制器的选择 此温控系统通过控制器输出不同占空比的PWM，并经驱动电路放大后来控制制冷片功率，从而实现温度调节。因此，控制器需要有能输出不同占空比PWM的IO接口。且此温控系统实现的功能比较简单，对控制器运算能力要求比较低，因此选用了Ardiuno Uno单片机作为控制器。 Arduino UNO是基于ATmega328P的Arduino开发板。它有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用于PWM输出）、6个模拟输入引脚，一个16 MHz的晶体振荡器，一个USB 接口，一个DC接口，一个ICSP接口，一个复位按钮。它包含了微控制器所需的一切，你只用简单地把它连接到计算机的USB接口，或者使用AC-DC适配器，再或者用电池，就可以驱动它。实物图与技术参数如图3、图4所示：