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1、 本 科 毕 业 设 计 题 目 家用电冰箱自动控制系统的设计 学 院 工业制造学院 专 业 测控技术与仪器 学生姓名 学 号 年级 指导教师 职称 年月日家用电冰箱自动控制系统的设计 摘要：本设计是采用 MCS-51 系列中的 STC89C52 单片机作为控制器的核心对电冰箱的工作过程进行控制。该系统的介绍主要分为两部分：系统的硬件结构和软件编程。系统的硬件结构包括：单片机、温度采集电路、除霜电路、键盘/显示电路、执行器、报警器等模块。系统软件包括主程序、中断服务程序和子程序。通过软件程序来控制压缩机及电加热器的通、断，来实现温控目的和自动除霜功能。当电冰箱内温度超限、开门超时等情况出现时，
2、系统自动报警，继电器断开禁止压缩机使用。关键词: 电冰箱；单片机；温度采集；除霜；LCD显示温度The Automatic Control System Design of Household Refrigerator Abstract: This design is to use the STC89C52 MCS - 51 series single chip microcomputer as the core of the controller to control the working process of the refrigerator. Introduction to the s
3、ystem mainly divided into two parts: the hardware structure and software programming of the system. Hardware structure of the system include: single chip microcomputer, temperature acquisition circuit, defrosting circuit, the keyboard/display circuit, actuators, alarm module, etc. System software in
4、cludes the main program, interrupt service program and subroutine. Through the software program to control the on compressor and electric heater, and to realize the purpose of temperature control and automatic defrost function. Opened the door when the refrigerator temperature overrun, timeout, and
5、so on and so forth, automatic alarm system, the relay is disconnected from the compressor shall be forbidden to use.Key words: refrigerators; single chip microcomputer; temperature acquisition; defrost; LCDdisplay temperature.成都学院学士论文(设计)目 录1 绪论11.1 研究背景11.2 国内外电冰箱控制技术发展现状及趋势11.2.1 国内外电冰箱的现状11.2.2 国
6、内外电冰箱的发展趋势31.3 研究目的与意义42 电冰箱结构及工作原理52.1 电冰箱的分类52.2 电冰箱的型号52.3 电冰箱的结构62.3.1 制冷系统62.3.2 电控系统62.3.3 箱体及附件72.4 电冰箱的工作原理73 总体设计方案83.1 方案对比83.2 总体设计方案94 系统硬件电路设计114.1 整机电路114.2 电源电路114.3 指示报警电路114.4 单片机及外围电路124.4.1 温度检测电路124.4.2 DS18B20内部结构与测温原理124.4.3 DS18B20操作命令134.4.4 DS18B20的硬件电路134.5 键盘电路144.5.1 键盘的工
7、作原理144.5.2 独立键盘154.6 显示电路154.6.1 LCD引脚154.6.2 LCD1602存储的字符164.6.3 LCD1602的控制指令164.7 继电器模拟驱动压缩机电路和电热丝除霜电路184.8 冷冻室霜厚采集电路184.8.1霜厚采集电路简介184.8.2 MF53-1简介194.8.3 ADC0832简介194.8.4 LM324 简介214.9 过欠压保护电路215 系统软件设计235.1系统主程序235.2 T0中断服务程序245.3 T1中断服务程序245.4 INT0中断服务程序255.5 INT1中断服务程序25结论27附录1 整机电路图28附录2 PCB
8、电路图29附录3 实物图片30附录4 程序31附录5 调试结果39参考文献40致谢41II1 绪论1.1 研究背景在科技发展如此迅速的今天，人们开始了对家用电冰箱功能的关注，并逐步追求高质量多功能型电器。这促使制冷界的技术开发人员关注起节能减排、节省耗材、制冷系统设计方法现代化、自动化操作程度等问题，进入技术经济时代，即以先进的科学技术追求经济效益。制冷系统热动力学的发展，使得制冷系统的动态仿真成为可能。在对制冷系统进行深入的动态分布参数研究后，本文针对稳态设计方法容易理解、直观性强的特点，提出了一种基于稳态分布参数和部件参数间定量关联基本思路的稳态仿真方法。这种方法比较符合实际情况，较之于传
9、统的稳态方法有较好的准确性，同时在计算方法与程序实现上又不太难，便于广泛开发应用1。伴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；在工业生产中被称为必不可少的器件；尤其在日常生活中单片机发挥的作用也越来越大。人们对家用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，智能化是其发展方向之一，业内专家认为，家电智能化是时代发展的需求，是一种必然趋势。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。而采用基于单片机控制系统
10、，不仅可以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。本设计即为基于单片机的电冰箱温度控制系统2。传统的机械温控冰箱200升左右的价格一般在2000元以下，而相同容量的电脑智能冰箱几乎都在 3000 元左右，冷冻能力超强的进口品牌，价格普遍在3500元以上。智能冰箱能否绕过价格这道坎，迅速取代机械温控冰箱，有必要对次系统进行设计测试。智能冰箱 2000年开始蜂拥而上，数十个大大小小的冰箱品牌争先恐后推出电脑智能冰箱，纷纷以智能冰箱作为高档产品、形象产品。智能冰箱的冷冻能力较机械温控冰箱强数倍，冷冻能力可以达
11、到 18 公斤以上，实现了节能低噪音，是冰箱的技术升级产品。1.2 国内外电冰箱控制技术发展现状及趋势1.2.1 国内外电冰箱的现状采用高效节能技术电冰箱耗电量是广大消费者购买电冰箱时最关心的主要参数之一。我国相继颁布了“家用电冰箱电耗限定值及测定方法”（GB 12021.289）和“电冰箱产品质量分类分级规定”。后者规定：电冰箱电耗低于国际限定值 20%为 A 级产品。美国能源部颁布的电冰箱电耗限定值几乎是每 3 年就提高一次标准。1998 年电耗限定值比 1993 年低 30%40%。因此节能技术的开发已成为冰箱行业的重要日程。采用电子控制技术将电子技术引入电冰箱设计中，通过设置工作状态选
12、择（如最大制冷、快速制冷、省电等）、自诊断系统、自动处理与报警（声、光、电等）功能，使电冰箱始终处于最佳工作态。采用多功能新技术(1)风冷无霜技术：无霜电冰箱采用强制风冷循环制冷方式，箱内温度均匀，能自动除霜，而且可对贮存食品进行冰温保鲜、除臭抗菌，更适合现代人快节奏的生活。(2)自动除臭技术：大多数电冰箱厂家纷纷推出了可自动除臭的电冰箱。一般采用触媒除臭、电子除臭和光除臭等技术。(3)冰箱室、保鲜室：用于贮存鲜鱼、鲜肉、贝壳类、乳制品等冰温保鲜室，既能保持食品的新鲜风味和营养成分，又不需解冻，且可比冷藏室贮存更长时间，还可以对冷冻室食品进行解冻，深受广大消费者的欢迎。(4)果菜保鲜室：目前生
13、产的大多数电冰箱果菜室均增加了保湿功能。该技术采用微孔材料制成的透湿板结构，可以高湿时吸湿，低湿时放湿这使果菜室始终保持适宜的湿度，免除了无霜电冰箱的风干现象，相对延长了果菜的保鲜时间。(5)方便性设计：在电冰箱设计中，引入了人机工作原理，方便实用。(6)超静音技术：最大限度的降低电冰箱运行噪声，一直是各厂家追求质量的目标之一。采用箱门一体发泡新技术采用箱门一体发泡新技术，就是在装配门面板、门把手、门端盖和门封座等部件后，将门内胆置于其上，一侧用胶带固定好门内胆，发泡时用机械手拉开门内胆，注入发泡液，再盖上门内胆，合膜熟化成型，最后装门封。此方法可以省去门衬板及螺钉，且可减薄门内胆厚度。门内胆
14、与门板间均匀充满绝热泡沫，既提高了隔热性能，又加强门内胆强度，防止门内搁架贮物过重而导致门内胆变形，同时也降低了产品成本。具有抗菌功能最近，市场上推出一种具有抗菌功能的电冰箱，这种电冰箱在内箱、门内胆、门内搁架、棚架及门把手等零件成型时，加入了一种具有抗菌功能的材料，成型后的上述零件即具有一定的抗菌作用。采用多风口送风技术对于间冷电冰箱的大冷藏室或冷冻室，采用多风口分层送风，可使各部分温度均匀，棚架尽可能大，增大了有效贮存空间。采用上下或左右两温控风门分别控制不同区域通风量，可以实现一室两温甚至多温，使之分别适合贮存不同种类的物品。具有报警功能当冷冻室、冷藏室、水温保鲜室或果菜室的门开启的时间
15、超过一定的时间（时间可预先设置好）时，控制系统便会发出警报声，提醒用户关好门。1.2.2 国内外电冰箱的发展趋势随着人民对生活质量要求的不断提高和能源短缺问题、环境问题的出现。家用电冰箱未来的发展趋向于以下几个方面：节能、环保和降噪节能环保是家用电器的永恒主题。美国、欧洲对新一代的电器都有节能要求,我国也已开始对节能产品进行认证。目前冰箱厂家采用的节能办法一般是加厚保温层,采用高效压缩机,优化系统匹配等。以后随着更高效压缩机、更好保温材料的出现,节能冰箱将会进一步发展,其途径是采用环保型制冷剂和发泡料等。变频技术与模糊控制一般冰箱是通过开、停机来调节冰箱的制冷量和保持箱内温度，变频冰箱则是通过调节压缩机的转速来调节制冷量的
