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1、郑州轻工业学院郑州轻工业学院 本科毕业设计（论文） 题 目 30 吨装配式冷库电控系统 学生姓名 专业班级 热能与动力工程 学 号 院 （系） 机电工程学院 指导教师（职称） 完成时间 年 月 日 30 吨装配式冷库电控系统 目 录 中文摘要I 英文摘要. II 1 绪论1 2 冷库概述2 2.1 冷库的分类2 2.2 冷库的制冷原理与装置.2 2.2.1 冷库的制冷原理2 2.2.2 冷库的制冷装置3 2.3 冷库的微电脑控制系统.5 3 设计方案分析.7 3.1 总体设计方案简介 7 3.2 压缩机运行方式的分析 .8 3.3 冷库的温度控制分析.9 3.3.1 温度控制规律与特性.9 3
2、.3.2 温度控制器件.10 3.4 除霜方式的选择11 3.4.1 人工除霜11 3.4.2 半自动除霜.11 3.4.3 全自动除霜.11 3.5 显示器的选择11 3.6 单片机的选择12 3.7 A/D 转换器的选择.12 4 典型元器件功能及应用分析.13 4.1 AT89S51 单片机13 30 吨装配式冷库电控系统 4.1.1 AT89S51 的特点.13 4.1.2 AT89S51 单片机的内部结构.14 4.1.3 引脚说明15 4.1.4 单片机六大重要部分18 4.2 外部地址锁存器20 4.3 ADC0809 转换器21 4.3.1 主要特性21 4.3.2 内部结构2
3、2 4.3.3 外部特性（引脚功能）22 4.3.4 应用说明23 4.3.5 工作过程.23 4.4 ADC0809 与 AT89S51 的接口电路.23 5 硬件电路设计与分析.25 5.1 时钟电路25 5.2 复位电路32 5.3 电源转换电路27 5.4 按键电路27 5.5 数字显示电路28 5.6 冷库库房测温电路29 5.7 化霜过热保护电路29 5.8 过流检测电路31 5.9 压缩机、化霜、冷凝风机驱动电路31 5.10 断电 3 分钟延时电路.32 5.11 状态显示电路.33 6 冷库控制系统的软件设计.34 6.1 程序设计语言34 6.1.1 汇编语言格式.34 3
4、0 吨装配式冷库电控系统 6.1.2 汇编语言构成.35 6.2 主程序模块35 6.3 中断服务程序模块37 6.3.1 T0 中断服务程序.37 6.3.2 T1 中断服务程序.38 6.4 子程序模块38 6.4.1 显示子程序.38 6.4.2 键盘分析子程序.39 6.4.3 加一及减一处理子程序41 6.4.4 温度比较并处理子程序42 6.4.5 除霜控制子程序.42 6.4.6 A/D 转换子程序.42 致 谢46 参考文献47 附 录49 30 吨装配式冷库电控系统 I 30 吨装配式冷库电控系统 摘 要 冷库在保证食品质量安全、调节供需、淡旺季供应及运输均衡等方面有着重要
5、的作用，是冷链设备中最重要的设备之一。根据冷库制冷工艺的要求，本文介绍了 以 AT89S51 单片机为主要控制元件的冷库电控系统。在系统中电路利用温度传感器 对冷库内的温度进行检测，再将信息送入单片机进行分析判断，当蒸发器的温度高 于一定温度时就启动压缩机，当蒸发器的温度低于一定温度时就停止运行压缩机， 从而达到使库内的温度保持在设定温度范围内的目的。另外此系统增加了自动除霜、 数字显示、安全保护等功能。该系统充分地利用了单片机的控制作用, 使冷库的自 动化水平，冷库运行的可靠性都有了很大的提高，取得了令人满意的控制效果和经 济效益。 关键词 冷库/单片机/控制 30 吨装配式冷库电控系统 I
6、I THE CONTROL SYSTEM OF FABRICATED COLD STORAGE OF 30 TONS ABSTRACT Cold storage plays an important role in ensuring the quality of the food ,adjusting the supply and demand, keep the season supply and transport balance etc. it Is one of the most important equipment of cold chain equipment. Accordin
7、g to the demands of cooling technology of cold stores, This paper introduces the cold storage control system takes AT89S51 microcontroller as the main control element. In this system, the circuit by using the temperature sensor to detect the temperature in the cold storage, Then the information was
8、transport into the SCM to analyze and judge, In order to make the library within the temperature maintained at the set temperature range of purpose ,Start the compressor when the temperature of the evaporator is higher than a certain temperature, stop the operation of the compressor when the tempera
9、ture of the evaporator is below a certain temperature, In addition this system increase the automatic defrost, digital display, safety protection function. The system makes full use of the control effect of the SCM, So the level of automation in cold storage, cold storage operation reliability has b
10、een greatly improved, Satisfactory results have been obtained in Control and Economic benefits. KEYWORDS Cold storage ,Single chip microcomputer , Control 30 吨装配式冷库电控系统 1 1 绪论 单片机自 20 世纪 70 年代问世以来，已广泛的应用深入到人类生活的各个领域， 成为当今科技不可缺少的重要工具。单片机的出现是集成电路技术与微型计算机技 术高速发展的产物，其具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方 便、性能可靠、价格
11、低廉等特点。因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和 处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取 代现有的多片微机应用系统。 本论文就是利用 AT89S51 单片机作为核心元件，以控制装配式冷库的温度为主 要功能，辅之以开门数字显示、工作电压超限报警、定时化霜等功能。本设计共分 为四部分：1 冷库概述，2 系统原理方案的设计分析，3 冷库控制系统的硬件电路设 计，4 冷库控制系统的软件设计。本设计注重理论与实践相结合，在设计上比较合 理，具有一定的实用性和参考性。设计中对所用到的各个硬件电路（包括集成电路） 都做了详细的说明和介绍，对软件部分（流程图、主程序、子
12、程序）也做了仔细的 分析和设计，并编写了实现各种功能的源程序（详见附件一） 。本课题研究的内容： 控制系统核心部件采用 AT89S51 单片机，由于片内有 4K 字节的程序存储器和 128 字节的数据存储器，考虑到本设计所编制的程序量不大，且需临时保存的数据也不 多，因此不再扩展程序存储器和数据存储器。由于需要对温度这些模拟量进行采集， 所以需扩展一片 A/D 转换芯片 ADC0809，构成基本的控制系统。功能键和 LED 显 示由串行扩展 5 片 74LS164 来实现。另外还有一些附加电路，如除霜电路，温度检 测电路，电压检测电路，控制压缩机及除霜电热丝启、停驱动电路等。 本课题研究的任务
13、：1、通过键盘人工给定冷库温度，并显示出设定值；2、定 期检测冷库内温度；3、定期检测工作电压，并进行超限报警、禁止压缩机工作； 4、蒸发器定时化霜，直至化尽；5、制冷压缩机停机后自动延时 3 分钟后方能再启 动；6、利用 7 段数码管显示冷库的运行、定时、自动、经济、调试、除湿、除霜等 工作状态；7、单片机判断冷库检测到的温度是否在设定的范围内，并做出对压缩机 的启、停操作。 30 吨装配式冷库电控系统 2 2 冷库概述 2.1 冷库的分类 冷库有不同的种类，不同种类的冷库有不同的设计要求。冷库按建筑结构特点 可分为两大类，即土建库和组合库。5 土建库属于固定式建筑。土建库的库体是由基础、混
14、凝土构架、围护结构等组 成，我国商业企业的生产性冷库和分配性冷库绝大部分是土建库。它的优点是发展 历史长，各方面都很成熟，有成功的经验可以借鉴；易于建成多层建筑，适于需要 大库容的场合；建筑寿命长，在使用维护得当的情况下，可使用数十年；建筑物热 惰性大，库内温度波动小，停电时可较长时间维持库温。 装配式冷库又称组合库，其库体由金属构架、隔热板与防护层等组成。建设时， 全部（或大部分）部件在工厂预制成型，在现场仅需组合装配，是半固定或移动式 建筑。他的特点是土建施工工作量小，施工周期短，建筑速度快；建成后维护简单， 工作量小；金属构架可与自动货架相结合，可实现全自动使用管理。这种库近年来 发展很
15、快，国外近 15 年来新建的小型冷库几乎全部是装配库。在我国，服务性冷库 大多数是小型组合库，沿海地区部分新建中小型生产性冷库也采用这种形式。 从工程造价考虑，在国外小型土建库造价明显高于装配库，大型库二者接近。 在国内小型土建库造价高于装配库，而大中型土建库造价低于装配库。根据我国国 情，在目前 200m3以下的小型冷库，组合库优于土建库。特别是 80 m3以下的小型 冷库应全部采用装配库，而大中型冷库则应尽量采用土建库，以减少工程投资。 2.2 冷库的制冷原理与装置 2.2.1 冷库的制冷原理 目前我国多数冷库主要是采用蒸汽压缩式制冷方式调节库温。制冷原理可简述 为：利用汽化温度较低的液态
16、制冷剂的蒸发，吸收贮藏环境中的热量，从而使库温 下降。通过压缩机将汽化后的制冷剂吸回并加压，在冷凝器中制冷剂将吸收的热量 传递给冷却介质，使自身温度得以降低、冷凝成液体，然后再进行蒸发吸热，如此 循环即可实现连续制冷。 制冷系统包括 4 个主要部分：压缩机、冷凝器、膨胀阀（节流阀） 、蒸发器。整 30 吨装配式冷库电控系统 3 个制冷系统由循环管路连接，构成一个密闭的回路。管路内充注制冷剂。压缩机在 制冷系统中起着压缩和输送制冷剂气体的作用，即把蒸发器内产生的低压低温气体 吸回，再次压缩成为高温高压气体并送入冷凝器。冷凝器用来对压缩机压入的高温 高压气体进行冷却和冷凝，在一定的压力和温度下，把高温高压的气体液化成为常 温高压液体。膨胀阀安装在贮液器和蒸发器之间，是系统内高压区和低压区的一个 分界点，其作用是将高压液体节流膨胀，变为低压液体，它也是调节和控制制冷剂 流量的关卡。在蒸发器中，节流膨胀后的低压制冷剂从库房吸收热量并蒸发为气体， 使库温降低，达到制冷的目的。 压缩机在整个制冷系统中起着心脏的
