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基于单片机的冰箱控制系统.doc
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1、重庆邮电大学移通学院本科毕业设计(论文)编 号: 审定成绩:重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)设计(论文)题目:冰箱控制系统的设计单 位(系别) :通信工程系学 生 姓 名 :苗继镭专 业 :通信工程班 级 :01110916学 号 :0112090135指 导 教 师 :邢阳阳 王锌答辩组 负责人 :填表时间: 2013 年 5 月重庆邮电大学移通学院教务处制重庆邮电大学移通学院毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目冰箱控制系统的设计学生姓名苗继镭系别通信工程系专业通信工程班级 01110916 指导教师邢阳阳王锌 职称助教高工联系电话 15803091862 教师单位重庆邮电大学移通学院
2、下任务日期_ 2013_年_ 1_月_ 4_日主要研究内容、方法和要求内容及要求:(1)收集查阅相关资料,了解电冰箱的基本工作原理,利用单片机,实现冰箱控制器的功能;(2)通过面板按钮设定冷冻室冷藏室温度,控制系统能控制压缩机的工作并达到所需温度,并且在控制面板上显示设定温度及当前温度;(3)电冰箱具有自动除霜功能,当霜厚达到设定值时自动除霜;(4)冰箱门未关好或开门时间超时进行报警.进度计划3月18日-3月22日:查阅资料,完成开题报告和英汉翻译 3月25日3月29日:编写设计方案,画出原理框图 4月1日-4月7日:分别用软件画出流程图和原理图4月8日-4月20日:编写系统所需的程序 4月2
3、1日5月3日:查找资料,编写毕业设计论文 5月6日5月11日:按照毕业设计格式,整理毕业论文 5月13日-5月22日:交毕业论文为指导老师检查并修改 5月23日-6月8日:准备毕业答辩主要参考文献1 黄友锐等单片机原理及应用M合肥工业大学出版社,20062 刘鸣,车立新,陈兴梧,赵煜温度传感器DS18B20的特性及程序设计方法J电测与仪表,2001,103 丁元杰单片微机原理与应用M机械工业出版社,1999,8。4 周月霞,孙传友DS18B20硬件连接及软件编程传感器世界J2001,125 潘永雄新编单片机原理与应用M西安电子科技大学出版社,2003,2指导教师签字: 年 月 日教研室主任签字
4、: 年 月 日备注:此任务书由指导教师填写,并于毕业设计(论文)开始前下达给学生。摘要本课题设计的电冰箱的电控系统主要应用AT89C51单片机作为核心控制元件进行分析和设计,对各部分的软件编程、硬件电路设计、及调试进行了介绍。本系统分温度测量和信号产生输出两大部分.温度测量部分以模拟电路为主,配合电压比较模块、A/D转化模块,在误差允许范围内测量温度值,并进行比较,产生电压信号。信号经A/D转换,进入AT89C51单片机。信号经单片机的控制运算处理,产生控制信号并输出控制压缩机、加热器的启动与停止。此外,该系统可通过专用键盘接口芯片8279进行温度的设定及显示。系统扩展液晶显示器,显示动态的冷
5、冻室温度和冷藏室温度;系统扩展了多个功能键,通过功能键可人为改变控制设定值从而满足不同用户的不同需要。近年来,随着微电子技术、传感器技术以及计算机控制技术的发展,人们对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、人性化和节能是其发展方向.传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求。为此,本文介绍了采用AT89C51单片机作为控制器核心,对电冰箱的工作过程进行控制,并用声音将电冰箱的一些工作过程进行提示,使控制过程更人性化。通过DS18B20温度传感器对冷藏室温度,冷冻室温度进行检测,并将产生的模拟信号,通过A/D转换送入单片机;对霜厚度则通过热敏电阻进行温度检
6、测后产生中断信号送入单片机。温度检测信号经单片机处理后用于调节压缩机和加热器的工作,满足消费者对温度的设置要求,实现自动除霜功能。经过实践证明,以及反复的模拟运行、调试、修改,最后形成了一套完整的程序系统。本系统运行稳定,其优点是软件功能完善,控制系统可靠,性价比较高等,具有一定的实用和参考价值。【关键词】AT89C51单片机 8279DS18B20 电冰箱的电控系统。ABSTRACTThe main topics designed by chip microcomputer AT89C51 finish the function of controlling the fridge。 This
7、 paper introduces the electric refrigerators electrically controlled system, including software, hardware design, and commissioning the problems encountered in design as well as solutions.The system is dissolved into temperature measurement and signal output two most voltage measurement parts in the
8、 main circuit simulation, and tie comparative module, A/D conversion module. Surplus microprocessor through data processing, in the range of allowable error temperature measurements shows and generates voltage signal。 Signal to theA/D conversion。 Then the signal after conversion enters AT89C51 micro
9、processor The output that has been dealt with is used to control the run and stop of compressor and heater。 In addition ,this system can fulfill the function of successive temperature setting by 8279 ,a chip used to control keyboard and show. The design extends liquid crystal display, which displays
10、 the dynamic environmental temperature and extends a few functional keys that a user can input the appropriate temperature parameter for the special need。 In these years, with the development of microprocessors and sensor, the demand of function of fridge is becoming higher and higher。 Users need it
11、 has many functions, personal-like interface and little waste of power. However, the traditional fridge can not finish all the functions. As a result, this paper introduces the system which uses AT89C51 as the center of the control system, having sound system to remind users。 The 51computer gets the
12、 temperature parameter from the integration temperature sensor and the DS18B20 that transforms the analog parameter to the digital parameter. Then, the 51computer puts out the signal to control the run and stop of compressor and heater.After repeated debugging and revision, the final form of a compl
13、ete set of procedures system is completed。 Practice has proved that the system is steady。 and it has the advantages of a software functions, reliable control system, high cost performance, practical and reference value。【Key words】AT89C51 8279DS18B20 electric refrigerators electrically controlled sys
14、tem.目 录前 言1第一章 概述2第一节 论文研究的背景和意义2第二节 电冰箱电控系统的发展现状2第三节 论文主要设计内容3第二章 总体设计方案4第一节 电冰箱电控系统的主要功能和要求4第二节 总体设计方案简介4第三章 系统硬件设计6第一节 AT89C51单片机最小系统6一、AT89系列单片机的概况6二、时钟电路9三、复位电路10四、单片机系统电源设计12第二节 冷冻室冷藏室温度检测采样电路14一、DS18B20简介14二、冷冻室温度采样电路图16三、冷藏室温度采样电路图16四、冷冻室冷藏室温度检测采样原理17第三节 除霜电路的设计17一、除霜电路工作原理17二、除霜电路的设计18第四节开门
15、报警电路19第五节 键盘显示电路19一、接口芯片8279简介20二、LCD12864简介21三、键盘显示电路设计22第四章 系统软件设计24第一节 系统主程序24第二节 T0中断服务程序25第三节 T1中断服务程序27第四节 INT0中断服务程序27第五章 系统调试29第一节 控制软件调试29一、创建调试环境29二、程序调试的方法30三、仿真结果以及问题简述34结 论39致 谢40参考文献41附 录42一、英文原文42二、英文翻译48三、工程设计图纸54四、源程序55- 48 - 前 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
16、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。酒店厂房及家庭生活中都会见到温度控制的影子,温度控制将更好的于社会,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。电子技术的发展,特别是大规模集成电路的产生,给人们的生活带来了根本性的变化,如果说微型计算机的出现使现代的科学研究得到了质的飞跃,那么单片机的出现则是给现代工业控制测控领域带来了一次新的革命.单片机产生于20世纪70年代,发展非常迅速,从
17、8位单片机发展到了32位的单片机,并向双CPU,大存储容量,低功耗发展。单片机是高科技产品开发过程中不可或缺的关键手段。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。依靠单片机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
18、科学技术水平的重要标志。第一章 概述第一节论文研究的背景和意义现代工业设计、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。正由于用单片机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单片机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单片机为控制核心,通过电路设计,扩展外围电路,实现电冰箱的温度控制,自动除霜
19、,温度的显示功能,开门报警功能,具有很强的实用性,现实性。通过本论文的研究,我不仅了解电冰箱的相关知识,还掌握了AT98C51系列单片机的性能特点及连接使用,编程方法,以及一些外围芯片的使用及模拟电路的设计。第二节电冰箱电控系统的发展现状世界第一台电冰箱是在1918年由美国的卡尔维纳特公司设计制造出来的,1927年美国通用电器公司首次研制出了全封闭式自动制冷电冰箱。我国的家用冰箱行业始于1956年改革开放后迅猛发展到,1985年鼎盛时期全国有10多家冰箱生产厂家。目前已发展到20多家。冰箱从最初的单门(单冷藏或单冷冻)发展到双门,再到多门,其控制系统也得到了很大的发展与完善。家用电冰箱的主要发
20、展趋势朝容量及功能两个方向发展,其中以大型化、多功能化、全自动化为主。其中,其功能的发展主要依靠电冰箱电控系统的不断发展和完善,传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求,因此,这对电冰箱控制器提出了更高的要求,电冰箱的电控系统的发展也成为了电冰箱功能不断提高的关键.单片机的出现及应用使电冰箱电控系统的简化和完善有了很大的进步.如目前已经把电脑和数控技术相结合,开发出了数控冰箱,以及具有模糊逻辑思维功能的变频式空调等.几年前,伊莱克斯集团曾推出未来冰箱模式“屏幕冰箱”,这种“屏幕冰箱”因在冰箱门体上嵌入一台触摸式多媒体电脑而得名。它是迄今为止世界上智能化程度最高的冰箱.人们在生活中有时忘
21、记一些重要的日子或数据,如妻子的生日,孩子的培训时间或者是妈妈的手机号,这些信息只需用手轻点一下就能得到,使用者还可以在厨房一边工作一边收看自己喜爱的电视连续剧或者新闻节目。“屏幕冰箱可以与电视监视系统相连,用户在厨房里就可以看到门外的来访者.除了具备一台冰箱的功能以外,“屏幕冰箱”还能够帮助用户管理食物贮存,考虑到将来的商品都会在包装袋上加上电子条形码,“屏幕冰箱”可以通过扫描条码准确地传达不同的储藏室里存放了些什么食物、食品的数量和有效期等信息。电冰箱的智能化必将随着控制系统的发展而逐步的得到提高.第三节论文主要设计内容本设计的目的是利用单片机采集环境温度值,以数字量的形式存储和显示,可以
22、独立作为一种设备对温室温度进行有一定精度的控制,经过简单的运算发出各种控制命令,并能动态的显示当前温度值,设定目标控制温度值。本设计所采用的控制芯片为AT89C51单片机,此芯片功能强大,能够满足设计要求.通过对电路的设计,对芯片的外围扩展,使得单片机作为控制器核心,对电冰箱的工作过程进行控制,并用声音将电冰箱的一些工作过程进行提示,使控制过程更人性化。通过DS18B20温度传感器对冷藏室、冷冻室温度进行检测,并将产生的模拟信号,通过DS18B20进行A/D转换送入单片机;对除霜电路则采用热敏电阻进行温度检测后产生中断信号送入单片机。温度检测信号经单片机处理后用于调节压缩机和加热器的工作,满足
23、消费者对温度的设置要求,实现自动除霜功能。第二章总体设计方案第一节电冰箱电控系统的主要功能和要求设定3个测温点,测额;量范围26C+26C,精度0。5C;利用功能键分别控制温度设定、冷藏室和冷冻室温度设定等;利用液晶显示冷冻室、冷藏室温度,压缩机启动停止和报警状态;制冷压缩机停止机后自动延时3min后方能再启动;电冰箱具有自动除霜功能,当霜厚达3mm时自动除霜;开门延时超过2min发声报警;工作电压180V240V,当过压或欠压时,禁止启动压缩机。第二节总体设计方案简介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动与停止,使冰箱内的温度保持在设定的温度范围内。一般,当蒸发器温度高
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