基于51单片机的冰箱温度智能控制系统的课程设计.pdf-资料库

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第 1 页共 31 页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。山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 1

第 2 页共 31 页 Abstract: With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to cont rol at the same time. In measuring in real time and automatically controlled o ne-chip computer application system, the one-chip computer often uses as a ke y part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also f ollow the structure of the concrete hardware , and direct against and use the s oftware of target's characteristic to combine concretly, in order to do perfectly. The electric refrigerator temperature control system is uses the temperature sensor DS18B20 gathering electric refrigerator cold-storageroom and the freezi ng room 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 establi shment, the electric refrigerator automatically defrosts, opens the gate to report to the police and so on the function. This article introduced in the first chapter the electric refrigerator system c omposition and the principle of work, the second chapter elaborated this contro l system hardware design part. Third chapter elaborated the system software de sign part. By improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vag ue-control technology, the goal of double-temperature, double-control has been r ealized;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 one-chip computer；The temperature sensor；The electric refrigerator； Temperature control 山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 2

第 3 页共 31 页目录第一章概论 ......................................................4 一．电冰箱的系统组成 ............................................4 二．工作原理： ..................................................6 三．本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求： ................6 第二章硬件部分......................................................7 一．系统结构图 ..................................................7 二．微处理器（单片机） ..........................................7 三．温度传感器 .................................................12 四．电压检测装置 ...............................................16 五．功能按键 ...................................................16 六．压缩机，风机、电磁阀控制 ...................................17 七．故障报警电路 ...............................................17 第三章软件部分....................................................17 一、主程序：MAIN ...............................................18 二、初始化子程序：INTI1 ........................................22 三、键盘扫描子程序：KEY ........................................23 四．打开压缩机子程序：OPEN .....................................26 五．关闭压缩机：CLOSE ..........................................27 六．定时器 0 中断程序：用于压缩机延时 ...........................28 七．延时子程序 .................................................29 第四章分析与结论..................................................29 致谢.............................................................29 参考文献：.........................................................30 山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 3

第 4 页共 31 页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．电冰箱的系统组成山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 4

第 5 页共 31 页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山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 5

第 6 页共 31 页至－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。山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 6

第 7 页共 31 页一．系统结构图第二章硬件部分控制系统结构如图 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 和闪烁山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 7

第 8 页共 31 页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 个中断源山东英才职业技术学院设计（论文）用纸 8

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