智能型电冰箱温度控制系统课件

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1、智能型电冰箱温度控制系统答辩人：武东阳论文导师：金晶北京交通大学海滨学院PPT模板下载： 设计研究目标及要求l 论文的研究目标本设计利用DS18B20数字温度传感器来采集电冰箱冷藏室和冷冻室的温度，通过ATMEL公司的高效微控制器AT89C51单片机进行数字信号处理，从而达到智能控制的目的。使系统实现电冰箱冷藏室和冷冻室的温度设置、电冰箱自动除霜、报警等功能。l 设计要求完成温度控制系统设计，给出硬件各部分电路图及软件程序流程图。PPT模板下载： 1.设置三个温度测量点。数量范围-26C至+26C，精度0.5C;；2.蒸发器、冷冻室和冷藏室温度设定等都是由功能按键分别调控；3.利用液晶显示冷冻

2、室、冷藏室温度，冰箱门报警倒计时；4.当冷冻压缩机停止3分钟时，它会再次自动启动。5.冷冻机具有自动除霜功能，当霜厚达到3毫米时会自动解压。6.当冰箱门未关闭延时超过2分钟自动报警；工作电压180至240 V，当过电压或者欠电压，按键失灵，仿真电路中所有原件停止运行本电冰箱电控系统的主要功能PPT模板下载： 冰箱总体设计方案简介通过直冷式冰箱的控制原理，提前设定好温度范围，并且通过显示屏显示冷冻室冷藏室和蒸发器的实时温度。通常，当蒸发器温度高达3至5时，压缩机开始冷却，并且冷却在-10以下停止至低于-20。冷冻室和冷藏室的温度的检测和动态显示功能，冰箱的电子控制系统来完成的检测和解压缩功能霜冻

3、厚度报警功能，打开温度设定功能中，电源的过电压保护。冰箱的电气控制系统是基于AT89C51作为主控制芯片，DS18B20温度传感器检测的温度，按键开关，所述组分例如通过组合硬件和软件，键盘扫描，LCD显示的液晶显示，I/O端口扩展。该系统操作简单，操作简便，实用便捷。PPT模板下载： 本设计的优点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

4、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，满足消费者对温度的设置要求，实现自动除霜功能PPT模板下载： 设计的总体设计框图外围电路的设计师保证电冰箱核心芯片AT89C51单片机正常稳定工作的保证，设计的5V稳定电路提供+5V的稳定工作电压。时钟电路用于产生单片机运行所需的时钟信

5、号。复位电路使微控制器能够实现初始化状态复位。键盘电路是用于人工调节和将目标指令输入到AT89C51单片机中，并且通过AT89C51单片机转化为将数字信号传入到液晶显示屏中。显示电路是用来显示实时温度和计时数字的显示。DS18B20温度控制器是用来监测冷冻室、冷藏室和蒸发器温度，并且完成温度的模拟转换，将结果上传到MCU中。与SCM软件程序一起，除霜装置启动和停止以完成除霜功能。PPT模板下载： 系统总体设计电路原理图PPT模板下载： AT89C51单片机本只能冰箱用的核心处理芯片为AT89C51单片机。他价格低廉，将MCS-51系列单片机所具有的所有功能及其特性全部汇集到自身，而且片内集成有

6、4KBFLASH程序存储器和256B数据存储器，是目前科技发展中性价比最高的单片机之一。并且AT89C51单片机满足本电冰箱系统设计的全部需求，此单片机是不二的选择。AT89C51单片机概况单片机概况AT89C51有下列功能：128字节的内部RAM，4KB闪存，32个I/O线，2个16位定时器/计数器，片内振荡器和时钟电路，以及5矢量，2级中断结构，全双工串行通信端口。另外，AT89C51能够进行0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的省电模式。在空闲模式下，CPU停止运行，但允许RAM，数据/定时器，中断系统和串行通信端口继续运行。在掉电模式下，RAM的内容被保存，但振荡器停止工作，所有其

7、他组件都被禁止，直到下一次硬件复位。PPT模板下载： 时钟电路时钟电路是单片机运行时的时钟信号。它表示单片机运行时，信号之间执行的顺序关系。在单片机运行程序的过程中，有一些指令是同时运行的，这时需要单片机在唯一指定的时钟信号下进行工作，才可以保证指令运行过程中不会出现差错。本设计中所选用的单片机型号内部有一个高增益反相放大器，我们需要在振荡器反相放大器的及内部时中发生器的输入输出端外接一个晶体振荡器和两个20Pf的电容即可构成我们需要的晶振电路。其中我们可以微调电容和晶体振荡器的大小来得到我们想要的单片机正常运行的频率。PPT模板下载： 复位电路复位是单片机的初始化操作。主要功能是使AT89C

8、51单片机从0000H单元开始执行程序。除了使正常的系统初始化之外，如果系统由于程序错误或故障而卡住，则必须按下重置按钮并重新启动以解决问题。AT89C51内部有一个复位电路，RST触点是复位信号的高电平有效输入。有两种方法可以重置，自动重置和手动重置。AT89C51具有自动复位功能。PPT模板下载： 电源设计+5V电压电源的设计主要是用来给冰箱设计系统中的AT98C51单片机，ADC8090温度传感器，LED显示屏，光电二极管报警电路的稳定供电，电源的选取和稳定保证了整个电路的正常运行。电源电压太大，芯片和其他部件有烧坏可能性很大。如果太小，将无法驱动实验板的操作电路。因此，设置合适的电源电

9、压值非常重要。由于本电路板主芯片的正常工作电压约为+5V，我们使用78053三端稳压器，芯片提供+12V调至+5V直流电，并为整个实验板供电。PPT模板下载： 温度传感器DS18B20 传感器是本系统不可或缺的元件，其性能的好坏直接影响系统的性能，因此温度传感器釆用DALLAS公司生产的高性能数字温度传感器DS18B20DS18B20的特点和信号方式（1）在单线接口中，只需要一个端口即可连接到CPU。（2）不需要外部零件，不需要备用电源，数据线可用于供电。（3）为了支持多点网络功能，可以将多个DS18B20并联连接三条线路。（4）温度测量精度高，温度测量范围为-50至+125。（5）通过编程可

10、实现1/2到1/16的四级精度转换。（6）温度值在93.75ms和750ms之间转换为9位和12位数字量。（7）可设置非易失警报的上限和下限。（8）报警搜索命令可以实时准确识别哪个DS18B20的显示温度超过上下限。（9）芯片本身具有命令集和存储器。DS18B20拥有严格的单总线通信协议，为了保证数据的完整性。除了应答脉冲，所有这些信号都由单片机发出同步信号。总线上传输的所有数据和命令都是以字节的低位在前。PPT模板下载： DS18B20温度传感器广泛用于高性价比的温度测量系统，广泛用于家用电器的温度控制。使用这种设计的智能冰箱控制器，需要测量冷冻室的温度，蒸发器的表面温度和冰箱的温度。传统的

11、温度测量装置，如热敏电阻，热电偶，热敏电阻，PN结等与一系列电路（如补偿补偿电路和放大电路）不仅增加了硬件成本，而且使调试非常困难的情况下，测量结果仍然不令人满意。另外，需要精确的测量和精确的控制，并且实现是不可能的。因此，DS18B20集成器件作为优秀代表，使温度测量得到极大的简化，首先是单线和单线通信，无需外部设备即可轻松实现。此外，精度足够高，误差在-5到+5之间，分辨率高达0.0625度。可以说，几乎所有的精度要求都可以在测量范围内得到满足。尤其是负电压特性和大范围的电源供应，即电源的极性反转时，不会因热而燃烧，但不起作用，其电报电源范围为3.0V至5.0V。即使电压波动，也不会影响正

12、常操作。另外，DS18B20价格低廉，寿命长，易于购买，因此可以说使用DS18B20进行温度测量是绝对可选的。DIS18B20的测量范围是-55至+125。它被用于这种设计中的智能冰箱控制器，并且可以完全满足要求。综上所述，采用DS18B20温度传感器用于温度测量，实为最佳选择。智能冰箱控制器中采用DS18B20的论证PPT模板下载： 压缩机除霜机电路由于仿真软件不具有原始压缩机和除霜器，采用了直流电动机代替，为了简化电路，设计为使用51单片机驱动ULN2003来驱动+5V直流电动机。一个芯片计算机的51单片机I/O端口（不是P0端口）直接连接到ULN 2003。ULN2003总共驱动7条16

13、条路线。对于ULN 2003连接8V至5V电源地，9引脚连接+5V电源。这是因为在ULN2003中有续流二极管。从引脚9引出二极管。当使用P1.0驱动直流电机，P1.0连接至引脚ULN2003的1引脚，ULN2003的16引脚连接至电机线圈的端部，电机线圈的另一端连接到+5V电源。P1.0为高电平，电机转动，P1.0为低电机停止。ULN2003驱动500MA的电流。在模拟仿真中，压缩机旋转的功能不能完美实现，但可以根据其设计原理来模拟压缩机停止旋转的信号。在这种情况下，使用按钮代替压缩机停止旋转。实际的按钮代表冰箱开关。当电源打开时，当按下按钮时，电机旋转以指示冰箱正在运行。再次按下按钮停止电

14、机。同样，仿真也不能模拟自动除霜功能，因此需要根据设计原则进行仿真调试。由于没有除霜机，如果使用电机工作来指示除霜剂的操作并且添加红色LED，则将进行除霜。按下按钮时，电机的旋转二极管亮起，表示正在除霜。当再次按下时，LED将停止电机并且除霜将结束。PPT模板下载： 压缩机除霜机电路设计PPT模板下载： 因为需要显示三个温度并且需要留出一行显示报警器的倒计时，所以我选择LM041L显示模块因为需要显示三个温度并且需要留出一行显示报警器的倒计时，所以我选择LM041L显示模块。LM041L的LCD模块可以实现字符的移动，HD44780具有使用HD44780控制器，其它功能，LM041L和单片机M

15、CU通信，具有简单但强大的指令集。引脚功能图3.13显示了LM041L的LCD模块引脚功能。显示电路PPT模板下载： 键盘显示电路键盘显示电路的作用是人与AT89C51单片机之间实现人机交换的媒介。作用是向单片机输入控制信号并且更好的控制电路。键盘电路两种类型为直接输入键盘和矩阵键盘。为了加强按钮，我们在微控制器和开关之间增加了一个74L21的与门，并访问了微控制器中断。作用是增强关键响应。加入后，可以防止按键丢失。当按键按下，就被记录在中断中。系统在空闲时立即处理中断PPT模板下载： 开门报警电路电路中需要设定开门报警功能，我设计添加一个按键按进行模拟冰箱门的状态。当冰箱门被打开并且开门状态

16、持续2分钟后还未关闭开始报警，作用是提醒使用者关好冰箱门，以达到节能节电，延长电冰箱的使用时间。但是由于仿真无法等待如现实生活中那么长的时间，在此我设计以10秒代替2min的延时报警时间，并且在显示屏上显示倒计时，屏幕上显示10的时候如果按键还未闭合，那么蜂鸣器开始报警。当再次按下按键，代表冰箱门为关闭状态，报警停止。PPT模板下载： 本设计有过欠电压保护电路，由于仿真中电压稳定，我设计添加一个按键来表示电路中过欠电压的信号，按键按下时，表示现在电路中出现过电压或者欠电压的现象。如果按键不断开所有开关失灵，所有仿真停止运行，在压缩机电机停止转动时，冰箱也随之停止工作。此时，LED灯亮起，单片机

17、接通报警电路，启动报警。而在欠电压按键断开，此时LED灯灭，电机重新启动，冰箱恢复工作。在所有按键状态正常情况下，冰箱也会正常工作过欠电压保护电路PPT模板下载： 主程序的设计主程序的设计是自动冰箱的综合主控制程序，这其中主要包括冰箱自动控制装置的初始化，控制的定时，中断，显示，启动和键盘程序的重复等。本冰箱电控系统电路设计的核心部分是利用DS18B20温度传感器的温度检测和控制电路。在主程序中，判断冷藏室和冷藏室的温度键是否设置判断PPT模板下载： 程序以按键为例PPT模板下载： 系统调试系统的调试以程序调试为主，仿真调试为辅。我认为编程时可以先编写显示程序，检测显示屏显示是否有有效示数，通

18、过显示可以判断是否其他程序有错误，检查电路故障。并且可以显示所有显示的内容，并将其显示在适当的位置。如果无法正确显示，则可能难以编写以下程序。在调试过程中，由于地址显示不正确，显示将被覆盖。下一个重要的程序是实时测量环境温度的DS18B20程序。它是否正常工作是整个系统是否正常工作。它的调试主要取决于您是否可以显示测量温度以及是否在工作。捏住DS18B20看温度是否变化，用温度计测量温度，然后检查DS18B20的温度以检查误差是否很大。预设的温度程序可以查看温度是否可以精确移动。智能控制的基础是电压不稳定的情况下，通过比较实际测量的温度与预设温度。它能否正确控制制冷单元的运行并保护制冷单元？程

19、序的开始取决于冷冻机启动前是否有相应的时间。如果它不能正常工作，应该打开kill检查程序设计，仔细分析是否有错误PPT模板下载： PPT模板下载： 结论该系统实现了一种采用高速，小尺寸，低成本且可靠性高的AT80C51单片机的自动控制设计。实现了智能型电冰箱温度控制系统的设计完成。在地方AT89C51单片机应用环境并没有那么糟糕，你也可以实现在使用的抗干扰软件精度要求较低。此外，节省硬件资源，降低产品设计成本，促进产品推广和私人使用。该系统的设计尽可能地简化了电路，极大地提高了硬件和软件的质量。该系统支持多功能模块。将蜂鸣器，环境温度传感器，模糊控制技术等外围设备写到编程软件中可以更加提高冰箱的智能化和实用性。本设计主要使用AT89C51单片机作为系统的核心部件，并使用DS18B20温度传感器来测量冰箱的冷冻温度和冷藏温度。基本上我完成了这个话题的要求。总之，研究成果和笔者的新的见解，以及它的重要性，并经过提炼的角色准确地描述，还可以进一步踢出需要讨论的问题和建议需要讨论北京交通大学海滨学院Thanks for your attention!