单片机控制电冰箱

《单片机控制电冰箱》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机控制电冰箱（19页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、Hefei University计算机控制技术设计报告作品名称： 单片机控制电冰箱系统 小组成员： 张俊杰 闫子壮 荣 敏 孙 清 吴正辉 张楠楠 陈小彪 台 路 指导教师： 丁 健 完成时间： 2014年6月1日 目 录一、课程设计目的2二、课程设计题目描述及要求32.1 课程设计题目描述32.2 课程设计的要求3三、设计组成33.1 单片机模块33.1.1 简介33.1.2 基础51单片机43.1.3 单片机最小系统53.1.4 仿真53.1.5 区别63.2 显示模块83.3 电源模块143.4 按键模块14四、软件实现15五、设计仿真实现161 测量温度162 机停止运转173 设定温

2、度18六、设计总结18一、课程设计目的1 以MCS51单片机为主完成计算机控制技术（单片机）课程设计，掌握此次课程设计所用知识。 2 理解课程设计使用原理，使此次设计的程序及电路能够正常使用。二、课程设计题目描述及要求2.1 课程设计题目描述随着社会的发展和生活水平的提高，人们对家用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。而采用单片机温度控制系统，不仅可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。本文即为基于单片机的电冰箱温度控制系统

3、。2.2 课程设计的要求家用电冰箱一般是双门冰箱，分为冷冻室和冷藏室两个部分。冷冻室用于冷冻食品和制冰。长时间存放，食品中的水份也会凝结成冰。冷冻室的温度为-6-18。为保证冷冻室良好的制冷效果。当霜厚达3mm时，能自动检测霜厚并进行除霜。冷藏室用于在较低的温度中存放食品。要求有一定的保鲜而不冻伤食物的功能。冷藏室的温度一般为 010。对家用电冰箱的要求是：较高的温度控制精度和最优的节能效果。三、设计组成3.1 单片机模块51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机，后来随着Flash rom技术的发展，8031单片机取得了长

4、足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。3.1.1简介当前常用的51系列单片机主要产品有：*Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等；*ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；*Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品国产宏晶STC单片机以

5、其低功耗、廉价、稳定性能，占据着国内51单片机较大市场。图1 51单片机引脚图3.1.2 基础51单片机图2 8051内部结构8位CPU4kbytes程序存储器(ROM) (52为8K)128bytes的数据存储器(RAM) （52有256bytes的RAM）32条I/O口线111条指令，大部分为单字节指令21个专用寄存器2个可编程定时/计数器5个中断源，2个优先级（52有6个）一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为64kB外部程序存储器寻址空间为64kB逻辑操作位寻址功能双列直插40PinDIP封装单一+5V电源供电CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存

6、器；RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最佳振荡频率为6M12M。3.1.3单片机最小系统 图3 单片机最小系统3.1.4仿真电脑仿真Proteus 自从有了单片机也就有了开发系统，随着单片机的发展开发系统

7、也在不断发展。 keil是一种先进的单片机集成开发系统。它代表着汇编语言单片机开发系统的最新发展，首创多项便利技术，将开发的编程/仿真/调试/写入/加密等所有过程一气呵成，中间不须任何编译或汇编。功能特性1，可以仿真63K程序空间,接近64K 的16位地址空间；2，可以仿真64Kxdata 空间,全部64K 的16位地址空间；3，可以真实仿真全部32 条IO脚；4，完全兼容keilC51 UV2 调试环境,可以通过UV2 环境进行单步,断点, 全速等操作；5，可以使用C51语言或者ASM汇编语言进行调试 ；6，可以非常方便地进行所有变量观察,包括鼠标取值观察,即鼠标放在某 变量上就会立即显示出

8、它此的值；7，可选 使用用户晶振，支持040MHZ晶振频率；8，片上带有768字节的xdata,您可以在仿真时选 使用他们,进行xdata 的仿真；9，可以仿真双DPTR 指针；10，可以仿真去除ALE 信号输出. ；11，自适应300-38400bps 的所有波特率通讯；12，体积非常细小,非常方便插入到用户板中.插入时紧贴用户板,没有连接电缆,这样可以有效地减少运行中的干扰,避免仿真时出现莫名其妙的故障；13，仿真插针采用优质镀金插针,可以有效地防止日久生锈,选择优质园脚IC插座，保护仿真插针，同时不会损坏目标板上的插座. ；14，仿真时监控和用户代码分离,不可能产生不能仿真的软故障；15

9、，RS-232接口不计成本采用MAX202集成电路,串行通讯稳定可靠,绝非一般三极管的简易电路可比。功能限制仿真器占用单片机串口及定时器2，与Keil C(PC)通讯，故不支持串口及定时器2 的仿真功能。全速运行时单片机串口及定时器2 可供用户使用。使用方法1将仿真器插入需仿真的用户板的CPU插座中，仿真器由用户板供电；2将仿真器的串行电缆和PC机接好，打开用户板电源；3通过Keil C 的IDE 开发仿真环境UV2 下载用户程序进行仿真、调试。硬件说明1、使用用户板的晶振：仿真器晶振旁有两组跳线用来切换内部晶振和用户板晶振，当两个短路块位于仿真器晶振一侧时，默认使用仿真板上的晶振（11.05

10、92MHz）, 当两个短路块位于电容一侧时，使用用户板的晶振。2、为便于调试带看门狗的用户板，仿真器的复位端未与用户板复位端相连；故仿真器的复位按钮只复位仿真器，不复位用户板；若要复位用户板，请使用用户板复位按钮。3.1.5区别同样的一段程序，在各个单片机厂家的硬件上运行的结果都是一样的，如ATMEL的89C51（已经停产）、89S51， PHILIPS，和WINBOND等，我们常说的已经停产的89C51指的是ATMEL公司的 AT89C51单片机，同时是在原基础上增强了许多特性，如时钟，更优秀的是由Flash（程序存储器的内容至少可以改写1000次）存储器取代了原来的ROM（一次性写入），A

11、T89C51的性能相对于8051已经算是非常优越的了。不过在市场化方面，89C51受到了PIC单片机阵营的挑战，89C51最致命的缺陷在于不支持ISP（在线更新程序）功能，必须加上ISP功能等新功能才能更好延续MCS-51的传奇。89S51就是在这样的背景下取代89C51的，89S51已经成为了实际应用市场上新的宠儿，作为市场占有率第一的Atmel公司已经停产AT89C51，将用AT89S51代替。89S51在工艺上进行了改进，89S51采用0.35新工艺，成本降低,而且将功能提升,增加了竞争力。89SXX可以向下兼容89CXX等51系列芯片。同时，Atmel不再接受89CXX的定单，大家在市

12、场上见到的89C51实际都是Atmel前期生产的巨量库存而以。如果市场需要，Atmel当然也可以再恢复生产AT89C51。89S51相对于89C51增加的新功能包括：- 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低！- ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。是一个强大易用的功能。- 最高工作频率为33MHz，大家都知道89C51的极限工作频率是24M，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。- 具有双工UART串行通道。- 内部集成看门狗计时器，不再需要像89C51那样外接看门狗计时器单元电路。- 双

13、数据指示器。- 电源关闭标识。- 全新的加密算法，这使得对于89S51的盗版变为不可能，程序的保密性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。- 兼容性方面：向下完全兼容51全部字系列产品。比如8051、89C51等等早期MCS-51兼容产品。也就是说所有教科书、网络教程上的程序（不论教科书上采用的单片机是8051还是89C51还是MCS-51等等），在89S51上一样可以照常运行，这就是所谓的向下兼容。比较结果：就如同INTEL的P3向P4升级一样，虽然都可以跑Windows98，不过速度是不同的。从AT89C51升级到AT89S51 ,也是同理。和S51比起来，C51就要逊色一些，实

14、际应用市场方面技术的进步是永远向前的。3.2 显示模块图4 显示模块表1.字符型 LCD 的引脚定义 指令： 1.清屏功能： 清除液晶显示器，即将 DDRAM 的内容全部填入空白的 ASCII码 20H; 光标归位，即将光标撤回液晶显示屏的左上方; 将地址计数器(AC)的值设为 0。2.光标归位指令功功能： 把光标撤回到显示器的左方; 把地址计数器(AC)的值设置为 0; 保持 DDRAM 的内容不变3. 进入模式设置指令功能：设定每次定入 1 位数据后光标的移位方向，并且设定每次写入的一个字符是否移动。4. 显示开关控制指令功能：控制显示器开/关、光标显示/关闭以及光标是否闪烁。5. 设定显

15、示屏或光标移动方向指令功能：使光标移位或使整个显示屏幕移位。6.功能设定指令功能：设定数据总线位数、显示的行数及字型。7.设定 CGRAM 地址指令功能：设定下一个要存入数据的 CGRAM 的地址。8.设定 DDRAM 地址指令功能：设定下一个要存入数据的 DDRAM 的地址。9.读取忙信号或 AC 地址指令功能： 读取忙碌信号 BF 的内容，BF=1 表示液晶显示器忙，暂时无法接收单片机送来的数据或指令;当 BF=0 时，液晶显示器可以接收单片机送来的数据或指令; 读取地址计数器(AC)的内容。10.数据写入 DDRAM 或 CGRAM 指令一览功能： 将字符码写入 DDRAM，以使液晶显示

16、屏显示出相对应的字符; 将使用者自己设计的图形存入 CGRAM。11.从 CGRAM 或 DDRAM 读出数据的指令一览功能：读取 DDRAM 或 CGRAM 中的内容初始化相关指令读时序图图5 读时序图写时序图图6 写时序图Lcd1602字符显示1602液晶来显示想要显示字符串步骤第一个步骤：检查LCD忙状态 lcd_busy为1时，忙，等待。lcd-busy为0时,闲，可写指令与数据。 第二个步骤：写指令数据到LCD RS=L，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=指令码。 第三个步骤：写显示数据到LCD RS=H，RW=L，E=高脉冲，D0-D7=数据。 第四个步骤：设定显示位置 第五个步骤

17、： LCD初始化设定 在 1602 中我 们就用前 16 个就行了。第二行也一样用前 16 个地址。对应如下：DDRAM 地址与显示位置的对应关系文件中每一个字符都是用一个字节的代码记录的。一个汉字是 用两个字节的代码记录。在 PC 上我们只要打开文本文件就能在屏幕上看到对应 的字符是因为在操作系统里和BIOS里都有固化有字符字模。并且只能显示日文字符和希腊文字符，其余字符码(0x100x1F 及 0x800x9F)没有定义。3.3 电源模块本设计总电源是有效值220V，频率50Hz的单相交流电网电压，通过变压器降压输出一组9V和一组24V低压交流电，然后再经过整流桥和整流输出直流电压。前者提

18、供给数字电路部分，后者为模拟电路部分提供电能。为了得到标准的12V，5V，+5V直流电，故选用三端稳压器7912，7812，7905和7805作为稳压元件，使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响，从而输出得到足够高稳定性的直流电源。 图7 数字电路供电图 图8 模拟电路供电图3.4按键模块由于单片机I/O口足够，因此采用独立键盘完成即可。键盘的电路原理图如下图所示：图9键盘电路图四、软件实现主程序是整个电冰箱的总控制程序，如控制各单元初始化、控制中断、定时、显示、键盘程序的启动与重复等。为系统软件的主干部分。 图10 主程序流程图五、设计仿真实现1、测量温度图11（左边是冷藏室

19、右边是冷冻室）2机停止运转（用灯亮模拟）图12 当实测温度与设定温度相等时压缩机3设定温度图13 任意设定确定温度4整体仿真效果图图14 总体仿真图六、设计总结通过此项设计的分析可得到如下结论： (1)本系统运用单片机速度快、体积小、价格低廉的8位MCS51单片机,可以做出可行、可靠性强的自动控制产品-电冰箱温度的控制系统。实现了电冰箱温度的自动控制。 (2)在单片机应用环境不是很恶劣的地方，利用软件抗干扰也可以达到精度不高的要求，而且，节省了硬件资源，降低了产品设计成本，有助于产品的推广。 (3)本系统的设计尽量简化电路，提高软件质量。 (4)本系统支持多功能模块。如果再加上少许外围器件，如

20、语音芯片，环境温度传感器，在软件方面采用模糊控制技术，可以使电冰箱的智能化大大提高。本系统实现测控一体化、体积小、精度高、使用方便，报警界限值可以由用户根据需要随时进行调整，具有很高的性能/价格比。系统的使用者来说，能够很稳定的控制温度而且稳定性很高。能实现电冰箱温度的自动控制。在系统的设计过程中，应用了多门学科的知识，使我对各学科有了更深入的理解，加强了知识的灵活应用。同时学会了一个完整系统设计的步骤和方案的选择，以及获取资料的方法，最重要的是设计过程中的团队合作，这些都为我以后工作实践打下了良好基础。参考书目：七、参考文献：1李英顺.单片机原理及应用M .北京：中国水利水电出版社，2010

21、2陈粤初.单片机应用系统设计与实践M 北京：北京航空航天大学出版社，19953房小翠.单片机实用系统设计技术M 北京：国防工业出版社，19994邱兴永.怎样修理电冰箱M 北京：人民邮电出版社，19995李广第.单片机基础(修定本) M 北京：北京航空航天大学出版社，20006舒怀林.单片机原理与接口技术M 武汉：华中科技大学出版社，20017郭维芹.实用模拟电子技术M北京：电子工业出版社，1999 八、附录：部分主要程序#include display.h#include 18b20.h#include key.h#include delay.hsbit set_key = P34;/设置温度

22、键sbit ok_key = P35;/确定设置温度键sbit led=P17;/灯亮代表除霜bit flag;/温度设置标准位uchar count0=0;/定时器记数值用于模拟霜的厚度，温度设定5S后LED等亮代表在除霜void init_time0()/定时器0初始化函数TMOD |=0X01;/设置定时器0工作方式为1TH0 = (65536-50000)/256;/装如高八位初值TL0 = (65536-50000)%256;/装如低八位初值EA = 1;/开总中断ET0 = 1;/开定时器0中断/TR0=1;/开定时器0void main(void) uint t1,t2;/两个温

23、度传感器的读取值init_time0();/定时器0初始化函数init_1602(); /1286初始化start1_18b20();start2_18b20();while(1) if(set_key=0)/判断是否进入温度设置功能 delay(50); if(set_key=0) flag=1; while(flag) led = 1; /未设置温度前不进行除霜 key_scan(); /键盘扫描 if(ok_key=0) delay(50); if(ok_key=0) flag=0; /退出温度设置功能 TR0 = 1;/开定时器 t1=read1_DS18B20temperature(); t2=read2_DS18B20temperature(); display_true_temp1(5,t1); /显示实测冷藏室温度 display_true_temp2(11,t2); /显示实测冷冻室温度void time0() interrupt 1/定时器0中断服务函数TH0 = (65536-50000)/256;/从新装入高八位初值TL0 = (65536-50000)%256;/从新装入高八位初值count0+;/对定时250uS记数if (count0=100)/5s到开始除霜 led = 0; count0 = 0; TR0 = 0;