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1、、尸、前言前几年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 .现在电冰箱是家庭中主要耗电的家用电器 , 为此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。 而采用单片 机温度
2、控制系统， 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。在未来几年， 由于单片机的嵌入， 不仅仅可以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。 满足广大群众的需求。 一代一代新产品的更 新。1概论随着科技的发展，电冰箱的的功能越来越不能满足人类的需求，我们应该 熟悉电冰箱的基本结构，工作原理，以及更好的为电冰箱的开研垫下良好的基础, 让人们更加受益。1.1 电冰箱的系统组成电冰箱应具有制冷、保温和
3、控制三项基本功能。为实现这三项基本功能，电动式压缩机电冰箱主要由箱体、制冷系统和控制 系统三部分组成。其中箱体的机构组成部件，制冷系统是电冰箱的心脏部件，控 制系统是电冰箱的指挥部件。箱体箱体、门体根据不同的温度要求组成若干间室，与外界空气隔绝并分别保持 一定低温。箱体、门体由箱壳、箱胆、门壳、门胆等结构件和绝热材料组成。 制冷系统电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、和蒸发器组成， 制冷系统利用制冷剂的循环进行热交换，将冰箱内的热量转移到冰箱外的空气中 去，达到使冰箱内降温的目的。控制系统电冰箱控制系统的主要作用是：根据使用的要求，自动控制电冰箱的启动和 停止，调节制冷的流量
4、，并对电冰箱及电气设备执行自动保护，以防止发生事故。 此外，还实现最佳控制，降低功耗，以提高电冰箱运行的经济性。电冰箱的制冷原理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。蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、毛细管、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封系统制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排 出.压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成 高压液体高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入
5、蒸 发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸 入,如此周而复始，不断循环.。直冷式双门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 0C10 C，当测得冷冷冻室温度 高至3 C0 C时或者是冷冻室温度高至10 C13 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
6、确、灵活。IL67/右冷嫁左冷下冷凝務图1-1电冰箱制冷系统的结构图上图为双门电冰箱常见的制冷系统结构图，我们因此以图1-1为例简略介绍一下制冷循环的路径。当压缩机启动时，制冷剂经过冷凝器（蒸发管）左冷凝 器f门防露管f右冷凝器f干燥器f毛细管f下（副）蒸发器f上（主）蒸发器 -被压缩机吸回，即完成一个单回路循环。1.2 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
7、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VI。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。电冰箱的压缩机，风机工作原理是通过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
8、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， 总之压缩机用于控制压 缩机的工作，以对电冰箱温度进行自动调节。在蒸发器冷却片间的一定位置上设置温度检测装置，在压缩机工作时，检查是否结霜。为此，在每到一定时间时，即求出冷气送风扇工作时所测温度和冷气
9、送风扇停止时所测温度之差，根据此差值判断霜的有无确定是否开始除霜，在除 霜开始后，检测蒸发器周围的温度，如果蒸发器温度达到一定值以上， 除霜即结 束。冰箱的除霜控制装置，冰箱内设有热交换用蒸发器、抽吸通过所述蒸发器的 空气的冷气送风扇和除霜加热器等， 其特征在于它还由下述部分构成：装设在安 装所述蒸发器上的固定部件上的温度检测器； 进行下述操作程序的微机：求出当 所述送风扇工作时由所述温度检测器测出的温度与当所述送风扇停止工作时所 述温度检测器测出的温度之差；当输入程序时，当时温度差低于第一设定值，驱 动所述除霜加热器，开始除霜；所述除霜操作开始后，当温度检测器所测温度高 于第二设定值时，关闭
10、所述除霜加热器，结束除霜操作。1.3电冰箱门未关好的功能设计电冰箱门未关好此项功能是利用芯片MAX813L与CPU的P3.5 口连接，MAX8L3L是看门狗及复位电路，如果看门狗输入在1.6S内未被触发，其输出值将为高电平，否则为低电平。它就是利用高低电平来控制门未关好的时间来工作， 从而产生报警。1.4 本系统采用单片机控制的电冰箱主要功能及要求： 电冰箱具有自动除霜功能； 开门延时超过20秒发声报警； 制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动； 设定2个测温点，测量范围：26 C+ 26 C,精度土 0.5 C； 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； 工作电压为1802
11、40V,当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显 示。2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摄氏度提高到 0.1摄氏度以上，取得了良好的测温效果。2.1 DS1820 简介美国DALLAS司生产的单线数字温度传感器 DS1820可把温度信号直接转 换成串行数字信号供微
12、机处理。由于每片DS1820含有唯一的硅串行数 所以在一 条总线上可直接挂接任意多个 DS1820芯片。从DS1820读出的信息或写入DS1820 的信息，仅需要一根口线（单线接口）。读写及温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的 DS1820供电，而无需额外电源。温度传感器 DS1820 提供九位温度读数，构成多点温度检测系统而无需任何外围硬件。本文给出了 DS1820与 89C51单片机接口的应用实例和 DS1820组成温度检测 系统的方法，并给出了对DS1820进行各种操作的软件流程图。2.2 DS1820内部结构主要由四部分组成64位光刻ROM温度传感器、非挥发的温度报警触
13、发器 TH和TL、配置寄 存器。DS18B20的外形及管脚排列如下图2-1 （ PR35封装）所示：GND地DQ数据输入/输出脚（单线接口，可作寄生供电）VDD电源电压。图2-1 DS1820的外型及引脚排列2.3 DS1820的工作原理DS1820的内部结构如图2-2所示。由图2-3可知，DS1820的64bit闪速ROM主要有三个数字器件组成：8bit 检验 CRC48tit系列号8皿工厂代码（10H）MSB LSB MSB LSB MSBLSB图2-2 ROM内部结构它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM勺排列是：开始8 位（28H）是产品类型标号，接着的 48位是该
14、DS18B20自身的序列号，最后8 位是前面56位的循环冗余校验码（CRC=X8+X5+X4+1。光刻ROM勺作用是使每 一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的它既可寄生供电也可由外部 5V电源提供在寄生供电情况下面，当总线为高电 平时，DS1820从总线上获得能量并储存在内部电容上，当总线为低电平时，由 电容向DS1820供电。DS1820的测温原理：内部计数器对一个受温度影响的振荡器的脉冲计数， 低温时振荡器的脉冲可以通过门电路，而当到达某一设置高温时振荡器的脉冲 无法通过门电路。计数器设置为-55 C时的值，如果计数器到达0之前，门电路 未关闭
15、，则温度寄存器的值将增加，这表示当前温度高于-55 C。同时，计数器复位在当前温度值上，电路对振荡器的温度系数进行补偿，计数器重新开始计 数直到回零。如果门电路仍然未关闭，则重复以上过程。温度表示值为9bit，高位为符号位，其结构如图2-3所示11100111MSBLSB符号位此数代表图2-3 计数器结构测量结果以9位数字量方式串行传送，对DS1820的使用，多采用单片机实现数据采集。处理时，将 DS1820信号线与单片机一位口线相连，单片机可挂 接多片DS1820从而实现多点温度检测系统。系统对 DS1820的操作以ROM命令 和存储器命令形式出现DS1820内部结构主要由64位ROM和单线接口、温度传感器、非挥发的温度 报警触发器TH和TL、配置寄存器，存储器和控制器，8位CRC生成器，框图如 图2-4所示主要的工作原理是通过电容滤波，和二极管构成整流后的信号送到 64ROM 通过温度传感器有独立的单线接口， 产生信号分别给存储器和控制器，存储器产 生的信号通过高位缓存存储器送到 8位CRC生成器，去显示，而另一路是通过温 度灵敏元件送到高速缓存存储器，当温度过温度触发器TH就会产生信号给高速缓存存储器从而去自动调节温度，当温度偏低时，低温触发器就会发出报警信号 给前记高速存储器进行缓存，调节好温度再送到生成器
