悬而未决的问题报告_基于单片机的冰箱控制系统设计

上海电气工程学院毕业设计（论文）开题报告该主题基于微控制器冰箱控制系统设计（系）（电力系统方向）等级的电气学院电气工程与自动化BG0804学生编号081001010439姓名朱莉____指导老师于庆_定稿日期: 2011年12月20日1基于单片机的冰箱控制系统设计总结: 单片机得到了迅速的推广和应用，具有独特的优势，其中家用电器是它的应用领域用单片机代替传统家用电器中的机械控制部件，实现家用电器的智能化. 这决定了单片机在家用电器中的重要地位. 可以说，目前的家用电器基本上都采用单片机控制. 基于单片机在家用电器中的应用，本文对单片机的原理和接口技术进行了深入的研究. 设计了一套由AT89C51单片机控制的温度传感器DS18B20来收集当前冷藏室温度，使用按钮设置快速冷却时间和温度，当温度达到设定值时，它将自动停止压缩机并产生一个一台自动冰箱的开门超时警报功能. 同时，通过掌握相关的C语言编程技术，设计了单片机的自动控制程序. 关键词: 冰箱温度控制微控制器报警1.文献综述1.1冰箱温度控制系统介绍图1冰箱温度控制原理图按温度控制方法分类: （1）机械温度控制: 机械温度控制是指通过机械手段进行调节的一种温度控制方法. 用于冰箱冷藏. 此方法相对较容易应用. 使用电子温度头控制箱内温度的电子温度控制方法更为灵敏.

（机械单温单控制冷机，机械双温单控制冷机，机械双温双控制冷机）旋钮上的数字是恒温器的位置，不代表具体的温度值: “ 0”度用于关机工作；从“ 1”到“ 7”，数字越大，箱内温度越低，调整后的数字越小，压缩机的工作时间越短；数字越大，压缩机的工作时间越长. 当然，如果压缩机工作时间短，那么冰箱中的温度会更高. 如果压缩机长时间工作，冰箱中的温度将会降低. 冰箱数越高，冰箱中的温度越低. [1]（2）电子温度控制: 电子温度传感器用于控制箱内温度，灵敏而精确，但该控制系统没有全面的功能，也没有人工智能. 直接冷却系统是一个循环，因此无法分别调节冷藏室和冷冻室的温度. 智能模糊控制并显示温度，手动调节无法准确控制温度. （电子双温单控冰箱，电子双温双控冰压缩机蒸发器冷凝器毛细管干燥过滤器2盒，电子双温多控冰箱）冰箱的电子温度控制器使用负温度系数（NTC） ）电阻Rt1和Rt2用作温度感测元件. 冰箱压缩机的启动和停止由冷藏室的温度控制. Rt1（冷藏室热敏电阻）是冷藏室的温度传感器. Rt1和Rt2形成一个分压器. 随着冷藏室温度的变化，电阻电压也随之变化. 从而满足冰箱温度控制定温复位的要求. 改变电阻参数，可以改变开关温度特性，以满足不同用户的需求[2].

（3）计算机温度控制: 整个系统由计算机控制，温度稳定准确. 带电磁阀的冰箱具有双重循环回路，双重温度和双重控制功能，可以分别调节冷藏室和冷冻室的温度. 该控制系统具有各个级别的手动设置和精确控制. （计算机双温单控制冷机，计算机双温双控制冷机和计算机双温多控制冷机）例如电冰箱保护器设计报告，双温双控制冷系统的工作过程如下: 打开电源，冷藏室的温度高于设定温度冷藏室的温度控制器关闭，电磁阀关闭，压缩机工作. 制冷剂通过下部毛细管进入蒸发器，同时冷藏室和冷冻室被冷却. 当冷藏室的温度达到设定的温度时，如果冷藏室的温度尚未达到设定的温度，则断开冷藏室的温度控制器，并打开电磁阀，打开电磁阀，下部毛细管通道关闭，上部毛细管通道已连接由于冷冻室的温度控制器仍处于关闭状态，压缩机继续运行，制冷剂从上部毛细管进入冷冻室蒸发器，冷冻室继续冷却. 在冷冻室也达到设定温度之前，冷冻室温度控制器也被断开，压缩机停止工作[3]. （4）冰箱或冰柜中的双重温度单控，放置一个温度传感器以感测冰箱或冰柜的温度，并使用毛细管同时控制冰箱和冰柜，这些温度和情况都受到控制通过控制器计算并比较输入温度值，并通过控制压缩机的开度来控制冷藏室和冷藏室的温度. 美菱BCD-186DHA冰箱是一种双温单控.

与普通的直接冷却冰箱不同，双毛细管系统中有一个附加的电磁阀来控制制冷剂的流量. 来自压缩机的制冷剂气体由冷凝器冷凝，并进入三通电磁阀. 电磁阀根据微型计算机的指令控制制冷剂的流量. 当冰箱和冷冻室都需要制冷时，电磁阀不通电，制冷剂通过毛细管进入冷冻室蒸发器，然后进入冷冻室蒸发器，两个室同时冷却. （5）智能温度控制随着对冰箱节能，环保和舒适性的要求不断提高，越来越多的智能控制技术被引入冰箱. 嵌入式智能家电也简称为智能家电. 在这种家用电器中，人机界面友好，方便，家用电器的基本功能由单片机控制，同时模拟了人类的智能活动过程. 在控制过程中，各种智能活动相结合，进行必要的处理，极大地提高了家用电器的质量和性能，产生了更好的控制效果，使人们获得了更加理想的服务[4-6]. 31.2 DS18B20温度传感器DS18B20是DALLAS半导体公司推出的智能温度传感器. 与传统的热敏电阻相比，它可以直接读取测得的温度，并可以根据实际需要通过简单的编程来实现9〜12位数字值的读取模式. 它可以在93.75〜750ms内分别完成9到12位数字，并且从DS18B20读取的信息或写入DS18B20的信息只需要一行即可读取和写入. 温度转换电源来自数据总线，总线本身也可以为连接的DS18B20供电，无需额外的电源.

因此，使用DS18B20可以使系统结构更简单，更可靠. 它在温度测量精度，转换时间，传输距离，分辨率等方面为用户带来了便利[7]. 图2 DS18B20的引脚排列1.3液晶显示器1602字符LCD在此刻度设计中，我选择的1602LCD显示器型号为带背光的16针型号. 字符型液晶显示模块是一种点阵LCD，专门用于显示字母，数字，符号等. 目前，通常使用16 * 1、16 * 2、20 * 2和40 * 2行. 让我们以长沙顺曼电子的1602字符LCD为例来介绍其用法. 典型的1602字符LCD的物理对象如图3-6所示: 图3 1602字符LCD的物理对象图4（1）1602LCD主要技术参数: 显示容量: 16×2字符芯片工作电压: 4.5-5.5 V工作电流: 2.0mA（5.0V）模块的最佳工作电压: 5.0V字符尺寸: 2.95×4.35（W×H）mm（2）引脚功能描述引脚1: V SS是接地电源. 引脚2: V DD连接到5V正电源. 引脚3: V L是LCD的对比度调节端子. 连接到电源时对比度最弱，而接地则对比度最高. 使用时，可以通过10K电位器来调整对比度.

引脚4: RS是寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器. 引脚5: R / W是读写信号线，高电平时为读操作，低电平时为写操作. 当RS和R / W均为低电平时，可以写入指令或显示地址. 当RS为低电平，R / W为高电平时，可以读取忙音. 当RS为高电平时，R / W为低电平. 可以写入数据. 引脚6: E端子为使能端子. 当E端子从高电平变为低电平时，LCD模块将执行该命令. 引脚7至14: D0至D7是8位双向数据线. 针脚15: 正向背光. 引脚16: 背光源负极[8]. 1.4键盘在此分度设计中，使用的键数为4，分别代表上下选择键，功能选择键和开始键. 当按钮关闭时，P1.0为低电平. 当按钮关闭时，P1.0为高. 图4按钮1.5光电耦合器光电耦合器MOC3083（光电耦合器，英文为OC）也称为光电隔离器或光电耦合器，简称为光电耦合器. 它是一种使用光作为媒介传输电信号的设备. 通常，发光器（红外发光二极管LED）和光（光敏半导体管）被封装在同一封装中. 当输入端通电时，发光器发光，受光器接收到光后产生光电流，该光电流从输出端流出，从而实现“电—光—电”的5转换.

光电耦合器的优点是体积小，寿命长，不接触，抗干扰能力强，输出与输入之间绝缘，单向，具有以光为媒介将输入端信号耦合到输出端的光电耦合器. 信号等的传输，广泛用于数字电路. 实际上，物理图如图5所示[9]. 图5 MOC3063物理图1.6单片机直流电源模块的电压为5V直流，因此需要向单片机提供恒定的直流信号，以确保单片机和单片机的稳定性. 单片机处理数据的连续性. 时钟频率确定操作期间单片机的输出波形. 从市场上的普通交流电源开始，我们可以设计一个为微控制器供电的电源电路. 首先将交流电源连接到一个小型变压器，然后将220V交流电源转换为15V交流电源，然后通过整流桥对电路进行整流和滤波，以获得接近12V的直流电压，然后通过7805集成稳压器，你可以得到5V DC了. 当然，有时将小型电池用作初始电源. 我们将7805电路作为模块放置在一边[10-11]. 图6直流电源的内部电路图1.7 ADC0809 ADC0809是CMOS单芯片逐次逼近型A / D转换器. 其内部结构如图2所示. 该芯片由8个模拟开关，地址锁存器和，比较器，8位开关树D / A转换器，逐次逼近寄存器，三态输出锁存器和其他电路组成.

因此，ADC0809可以处理8个模拟输入，并具有三态输出和6个输出功能. 该设备可以连接到各种微处理器或独立工作. 它的输入和输出与TTL兼容. ADC0809是一个8通道8位A / D转换器（即8位分辨率）. 它具有转换启动-停止控制端子. 转换时间为100μs. 它由单个+ 5V电源供电. 模拟输入电压范围为0至+ 5V，并且不需要零和零. 满量程校准后，工作温度范围为-40〜+85℃，功耗可达到15mW左右[12-13]. 2.主题选择的背景和意义冰箱是深刻改变人类生活的现代奇迹之一. 在人们发明冰箱之前，保存肉类的唯一方法就是保存肉类，大大改进了冷冻设备的方法已广泛用于家庭医院，旅馆，饭店和科研单位. 随着国民经济的发展，人们的生活水平越来越受到人们的欢迎. 近年来，随着微电子技术，传感器技术和控制理论的发展，其发展迅速. ，节能，智能，人性化发展. 因此，传统的机械和简单的电子控制很难满足现代冰箱的发展要求. 冰箱通常具有冷冻室和冷藏室. 冷藏室的温度为: -16〜-24℃. 冷藏室温度为2〜8℃. 冰箱控制的主要任务是保持盒子中食物的最佳温度，以实现食物保存[14-15]. 在这个主题上电冰箱保护器设计报告，我参加了模拟电子电路，微控制器，电力电子学等课程. 这样做不仅可以巩固我以前学到的知识，而且可以将这些知识应用到实际操作中. 从理论上讲，在知识与实际使用相关联的同时，可以学习许多新知识.

3. 研究内容（1）通过键盘设置和显示冷藏室的温度，并设置和显示连续快速冷却时间. （2）根据冷却时间启动压缩机进行冷却. （3）冷却完成后，温度传感器检测冷藏室的温度，并将其发送到单片机与设定温度进行比较. （4）单片机判断冷藏室中检测到的温度是否在设定范围内，并进行压缩机的启动和停止操作. （5）定期检查冷藏室的温度以及开门和关门的状态，并发出一分钟开门延迟警报. 4.工作特点和难点，拟采取的措施4.1工作特点（1）采用先进的单片机控制，体积小，紧凑，携带方便，通讯速度快，不需要外部电源. （2）温度传感器DS18B20是一种智能传感器，可以使系统结构更简单，更可靠. （3）MOC3063光电耦合器具有体积小，寿命长，无接触，抗干扰能力强，输出与输入之间绝缘，信号单向传输等优点. 4.2难点（1）单片机对温度传感器采集的数据进行收集和分析（2）单片机键盘控制液晶显示4.3采取的措施（1）通过编程，在实际系统中进行连续调试. 7（2）查找更多相关材料并咨询老师. （3）在图书馆中找到更多相关材料并阅读相关文件. 5.论文工作量和预期进展2011/10 / 1——2011 / 10/29: 查找相关信息.

2011/10/29〜2011/11/19: 撰写开幕报告初稿. 2011/11/19〜2011/12/20: 完成开业报告. 2012/1〜2012/3: 正式研究课题. 2012/4〜2012/5: 毕业论文的准备. 2012/5: 毕业论文答辩的准备和答辩. 6.预期结果和可能的创新（1）开发相应的仿真系统； （2）实现使用功能键控制冷藏室的温度设置和温度设置. （3）具有打开门超时警报的功能8参考文献[1]张新刚. 冰箱的机械温度控制和计算机温度控制. 现代家用电器. 1999（2）[2]夏庆川. 冰箱电子温度控制器的原理与应用. 深圳惠盐高速公路，2000 [3国力. 从存储到保鲜-西门子计算机温控冰箱. 中国食品. 1999（13）[4]卢康. 一种新型语音冰箱控制器的设计[J]. 电子产品世界，2004（6）[5]陈彦奎. 关键词: 制冷机，MCS-51单片机，控制器电子工程师，2008（2）[6]周兴华. 冰箱节能​​温度控制器的研制[J]. 电子世界，2003（5）-52-53. [7]夏丽颖，陈艳. 基于DS18B20的温度测控系统设计. 苏州职业大学. 微机信息，微机信息，2011（01）[8]李亚梅. 字符LCD接口应用程序. 石家庄经济学院信息工程系. 2008（19）[9]周军. 检测系统中的光电耦合技术分析. 湖北职业技术学院，装备制造技术，2011（10）[10]邱桃文. 开关电源的发展及技术趋势[J]. 电力技术，2008，（06）. [11]李静，魏琳. 开关电源的基本原理，发展与趋势[J]. CD Technology，2008，（08）. [12]郭勇. 关键词: ADC0809，51单片机，多通道数据采集系统电子元器件及其应用，2011，（05）[13]夏丽颖，陈艳. 关键词: 模拟电压采样，ADC0809福建计算机，2008，（04）. [14]钟书平. 浅谈冰箱[J]. 初中生世界（初中2版），2008年，（Z5）. [15]徐谷源. 关于冰箱的知识[J]. 世界科学，2006，（11）.9指导者的签名指导者的签名: 年月日第10次审核组的观点1.论文主题: □具有理论意义； □具有工程背景； □具有实用价值□意义不大.

2. 论文难度: □偏高； □适当； □偏低. 3.论文的工作量: □太大； □适当； □太小. 4.设计或研究计划的可行性: □良好； □更好； □一般； □不可行. 5.学生对文学和主题的理解: □良好； □好； □一般； □差. 6.论文选择报告中反映的学生的综合表达能力: □良好； □好； □一般； □差. 7.学生在论文选拔报告中反映的创新能力: □好； □更好； □一般； □差. 8.论文选拔报告的总体评价: □好； □好； □一般； □差（在相应的方框中用“√”标记）由大学，部门和机构确定的审核小组名单（3-5人）小组负责人: ，小组成员: ,,单位图章主管签名: 年，月，日评审结论评审组组长的签名: 评论组成员的签名: 年，月，日

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