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1、黄石理工学院 课程设计报告目 录摘 要1引 言21 总的设计方案31.1 总体方案31.2 方案选择 52 系统硬件设计72.1 系统结构图72.2 微处理器72.3 温度传感器92.4显示电路112.5 功能按键122.6 压缩机，风机，电磁阀控制132.7 过欠压保护133 模糊控制算法153.1对精确值的模糊化处理163.2模糊推理规则的归纳173.3模糊量向精确量的转化184 系统软件设计194.1 主程序194.2中断服务程序205 技术总结216 结束语227参考文献23摘要近年来随着计算机在社会领域的渗透，模糊控制电冰箱的成功开发引起了人们的注意。这种电冰箱可以使食品迅速冷冻，延
2、长保存期；并可以防止冷藏室的温度过低而冻坏食品；还可以根据冰箱使用状态，在适当时候进行除霜，以减小由于除霜而对食品产生的影响；尚可根据使用情况不免不必要的冷却，以节约能源。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。现从冰箱的硬件结构框图和模糊控制器两个方面，以模糊控制算法为主线，将冰箱的温度控制过程完全地描述了出来。具体分为硬件结构框图及各功能电路的介绍、模糊控制算法、软件程序框图等三部分。由于冰箱的温度控制过程离不开对控制器的控制算法，因此本报告着重讨论了温度控制器的模糊控制算法，并举出例子进
3、行了详细阐述。关键字：模糊控制，温度控制ABSTRACT In recent years, with the penetration of computers in the social sphere, the successful development of fuzzy control refrigerator attracted peoples attention. This refrigerator can make quick frozen foods to extend shelf life; and can prevent the freezer temperature is t
4、oo low and nipped food; refrigerator can also be used according to the state, at an appropriate time to defrost, to reduce due to defrost while the impact of food; can still be bound under the unnecessary use of cooling in order to save energy. Through the direct-cool refrigerator cooling system imp
5、rovements and the adoption of fuzzy control technology to realize a dual-temperature refrigerator dual control, so that the use of refrigerators according to the conditions of a rapidly changing reasonably adjust cooling capacity, and energy-saving good effect. Are from the refrigerator and fuzzy co
6、ntroller hardware block diagram of the two aspects of the fuzzy control algorithm as the main line, the temperature of the refrigerator control process described completely out. The specific hardware block diagram is divided into functional circuits and the introduction of fuzzy control algorithms,
7、software programs such as block diagram of three parts. As the refrigerator temperature control process can not be separated on the controller of the control algorithm, this report focused on the temperature controller of the fuzzy control algorithm, citing examples described in detail. Keywords: Fu
8、zzy control, temperature control引 言现代工业设计、工程建设及日常生活中常常需要用到温度控制,早期温度控制主要应用于工厂中，例如钢铁的水溶温度，不同等级的钢铁要通过不同温度的铁水来实现，这样就可能有效的利用温度控制来掌握所需要的产品了。在现代社会中，温度控制不仅应用在工厂生产方面，其作用也体现到了各个方面，电冰箱的出现及大量普及就是一个很好的例子。随着社会发展，人们对食品温度的控制要求也越来越高，对于电冰箱的温度控制也就相应的不断提高。20世纪90年代出现的 EDA技术是电子设计的重要工具，其核心是 利用计算机完成电路设计的全程自动化，EDA技术应用于芯片设计和
9、系统设计，极大的提高了电路设计的效率和可靠性，节省了设计成本，减轻了设计人员的劳动强度。它结合传感技术及计算机等高新技术，并综合应用了机械技术发展的新成果，不管是在民用工业，还是在国民经济建设中都有着极其广泛的应用前景，广泛应用于工业自动化，智能仪器仪表的设计制造中，消费电子产品领域，通信方面及武器装备等，含盖了生产、生活、军事各个领域，实现了电子产品的准确化、智能化、最优化和多功能化，发挥着越来越重要的作用，引起了各个国家的高度重视。依靠EDA的控制技术作为现代高科技的重要组成部分，推动着自动化生产、计算机、材料加工、医疗、纺织等相关领域的发展。是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。正由于用
10、EDA控制器改造落后的设备具有性价比高、提高设备的使用寿命、提高设备的自动化程度的特点，所以电冰箱的 电控系统也采用了EDA为其各功能控制实现的核心。而我设计的电冰箱的电控系统就是采用了EDA为控制核心，通过电路设计，扩展外围电路，实现电冰箱的温度控制，温度的显示功能，具有很强的实用性，现实性。通过本设计的研究，我不仅了解电冰箱的相关知识，还掌握了利用IP核设计电子系统，引用方便，修改基本元件的功能容易，以及一些外围芯片的使用及模拟电路的设计。1.总的设计方案1.1总体方案简介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。
11、 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。 1.1.1电冰箱的系统组成
12、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3C15C,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0C10C，当测得冷冷冻室温度高至3C 0C时或者是冷冻室温度高至10C13C是启动压缩机制冷，当冷冻室温度低于15C18C或都冷藏室温度低于0C3C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。1.1.2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
13、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。1.1.3本系统采用IP核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：18C10C，精度0.5C；2）利用功能键分别
14、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） 工作电压176V240V，当过压或欠压时，禁止启动压缩机此设计的总体框图如图1.2所示：图1.2设计总体框图外围电路是EP2C5Q208C8芯片工作的基础保障电源电路提供稳定的+5V工作电压；时钟电路用于产生EP2C5Q208C8工作所需的时钟信号；复位电路使EP2C5Q208C8实现初始化状态复位。键盘电路用于向系统输入运行参数，控制系统的运行状态。通过键盘扫描等程序设计把键盘输入的数据在液晶显示器上显示。LED电路用来显示键盘输入的数据，LM35实现对冷冻室和冷藏室的温度检测，AD522完成对温度
15、的模数转换，将信号上传给EP2C5Q208C8芯片，其功能是靠硬件电路的设计和软件程序的结合来实现的。1.2方案选择方案一 本方案确定了用单片机PID控制器对冰箱进行控制，将人工智能中的系统技术与PID控制相结合，构成一种PID控制器，使冰箱控制合理、节能、可靠，在硬件上以单片机MCS-51为核心，在软件上用C语言对单片机进行控制。 方案二 此是采用模糊控制算法，利用模拟温度传感器AD590进行设计，由单片机、模拟温度传感器AD590、运算放大器、AD转换器、44键盘、LCD显示电路、电机，集成功率放大器、报警器组成，本方案采用模拟温度传感器AD590作为测温元件，传感器将测量的温度变换转换成电流的变化，再通过模拟电路将电流的变化转换成电压的变化，使用运算放大器交将信号进行适当的放大，最后通过模数转换器将模拟信号转换成数字信号，传送给单片机。单片机将温度值进行处理之后用LCD显示，当温度值超过设置值时，系统开始启动压缩机。结论利用模糊控制技术，在冷冻室需要制冷的时候，压缩机快速启动。并且设计了变频调速系统，避免了压缩机的频繁开启，使电机能够按照所需要的进行工作，使压缩机制冷更加合理有效。冷藏室制冷采用半导体和压缩机同时制冷，正常的情况下冷藏室随着冷冻室的制冷而制冷，当冷冻室
