电冰箱控制系统设计
本文主要以STC89C52单片机为控制中心，对电冰箱的压缩机进行智能的控制。压缩机的启停是由电冰箱内的温度决定的，当冰箱内的温度在3~5摄氏度时启动压缩机进行制冷，温度在-10~-20摄氏度是停止压缩机运行。因此需要温度采集模块进行电冰箱内温度的检测，根据所设置的温度范围进行逻辑控制。系统主要有电源电路、单片机控制电路、温度采集电路、键盘电路、显示电路、除霜电路、除霜电路。每个电路都需要相应的驱动器件，功能也各不相同。键盘电路可以设置压缩机启停控制的温度限制；显示电路可以显示电冰箱内的温度以及温度限值；压缩机的控制采用继电器驱动电路。以单片机作为电冰箱控制系统的核心，不仅可以使控制系统更加的灵活，还可以添加许多便捷的功能，成本也比较低。关键词 单片机，温度采集，压缩机, 按键电路, 显示电路
目 录
1 引言 1
1．1 课题的研究背景及意义 1
1．2 发展现状 2
1．3 本文设计的主要内容 2
2 总体方案设计 3
2．1 电冰箱控制系统设计原理 3
2．2 系统设计框架 3
2．3 冰箱控制系统方案设计 4
2．4 元器件选型 6
3 硬件设计 8
3．1 硬件系统组成 8
3．2 电源电路 10
3．3 单片机工作系统电路 10
3．4 温度采集电路 13
3．5 霜厚采集电路 14
3．6 AD采集电路 16
3．7 数码管显示电路 17
3．8 继电器电路 19
3．9 蜂鸣器报警模块 20
3．10 按键以及限位检测电路 21
3．11 硬件设计原理图 21
4 软件设计 22
4．1 软件设计流程 22
4．2 ADC0832转换程序 23
4．3 数码管显示程序 24
4．4按键设置程序 25
5 系统调试 25
5．1 系统调试流程 25
5．2 硬件调试 26
5．3 软件调试 26
5．4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
仿真调试 27 结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A 电路原理图 33
附录B Proteus仿真图 35
附录C 程序 36
1 引言
1．1 课题的研究背景及意义
随着电子技术的不断发展，电子产品已经普及到了我们的日常生活[1]。电冰箱作为生活中常见的制冷保温设备也融入了家庭中，因此本文对电冰箱控制系统进行设计，可以让我们对电冰箱的控制更加了解[2]。传统的电冰箱控制系统比较复杂，主要利用大量的继电器对压缩机进行逻辑控制，在进行维修的时候也是非常的麻烦，各个模块的功能没有进行集成化。本文所设计的电冰箱控制系统，以集成度高的单片机作为控制中心，将各个控制单元以及采集单元进行集成，从而达到系统的控制要求[3]。通过单片机系统对电冰箱内的温度进行只能控制，不仅适用于当前的控制系统，也是用与各个闭环控制系统。因此，对电冰箱控制的设计可以移植到其他的控制系统中。本文对此进行设计不仅可以提高个人对控制系统的设计水平，也为自己将来的发展找到了一个方向[4]。
对于电冰箱控制系统的意义也是很大的，主要是由于智能控制的发展。智能控制系统的意义与当今自动化生产的意义也是相同的，都是建立以后智能控制的基础。不仅如此，当今的空调、电饭煲等家里的电器也用到控制系统[5]。因此控制系统的意义也在于其应用领域，很多的电子产品都会用到相同的控制策略。在当今的电子时代，控制系统的设计已经融入到了各种集成芯片中，也就是说可以通过软件来设计控制系统，这样可以使控制系统的应用更加的灵活，从此可以看出，在控制系统的发展下已经促进了各种电子器件的发展。当今设计一套完善的控制系统，可以减少人的工作量，这个主要体现在自动化生产线上，当今的许多生产线缺少智能的控制系统，很多的过程还需要人去把关，这样会浪费很多的人力，同时也增加了成本[6]。然而通过控制系统的参与，增加大量的传感器以及相应的执行机构就可以完成大量的工作，并且可以进行连续的工作[7]。通过控制系统投入到生产线上，使得工业生产变得更加智能化，同时也提高了工作的效率[8]。
本文对于电冰箱控制系统的设计，是从控制系统的基本进行设计的，也就是经常使用的闭环控制。对于控制系统的设计需要用到智能控制芯片，并且需要通过软件编程进行控制，这样可以将控制系统的设计更加的完善[9]。通过电冰箱控制系统的研究，使自己在控制系统方面有了更多的认识，同时也提高了系统设计的能力[10]。
1．2 发展现状
电冰箱控制系统的发展非常的乐观，由于当前的智能芯片的发展，促进各个设备控制的多样性发展[11]。在控制系统诞生之前，电冰箱内的控制逻辑都是通过一些继电器以及各种逻辑控制元件组成的，控制的电路比较复杂，尤其是在维修的时候，需要对各个逻辑器件进行测量，然后找出问题的所在，这样的控制策略无论是在设计的时候，还是在维修的时候都非常的复杂[12]。在这样的环境下，促进了控制系统的发展，也就是通过一些集成的逻辑控制元件，各个需要控制的逻辑集成在一个芯片上，只需要留出外界的端口即可[13]。随着逻辑控制的复杂化，最终出现了可编程的集成器件，通过程序来控制各个逻辑测量。最终将控制系统的测量嵌入在这些单片机中，使得控制系统的应用更加的灵活。如今的控制系统可以放在多种的控制设备上[14]。例如单片机、PLC以及计算机等设备中，所以是的控制系统的发展变得多样化，简单化[15]。
1．3 本文设计的主要内容
本设计的主要内容是对电冰箱内压缩机进行智能控制，主要的输入参数是电冰箱内的温度，利用压缩机将电冰箱内的温度恒定在一定范围内。利用DS18B20温度传感器对当前冰箱内的温度进行采集，单片机通过端口对DS18B20的数据进行接收。单片机进过内部的数据计算，完成对DS18B20的数据处理。通过键盘输入电路设置压缩机启停的温度范围，然后通过与DS18B20的温度进行比较，最终完成压缩机的启停控制。为了让系统更加直观，在系统中加入了数码管显示电路，显示电路主要显示当前冰箱内的温度以及多设置的温度限值。主要的设计内容如下：
目 录
1 引言 1
1．1 课题的研究背景及意义 1
1．2 发展现状 2
1．3 本文设计的主要内容 2
2 总体方案设计 3
2．1 电冰箱控制系统设计原理 3
2．2 系统设计框架 3
2．3 冰箱控制系统方案设计 4
2．4 元器件选型 6
3 硬件设计 8
3．1 硬件系统组成 8
3．2 电源电路 10
3．3 单片机工作系统电路 10
3．4 温度采集电路 13
3．5 霜厚采集电路 14
3．6 AD采集电路 16
3．7 数码管显示电路 17
3．8 继电器电路 19
3．9 蜂鸣器报警模块 20
3．10 按键以及限位检测电路 21
3．11 硬件设计原理图 21
4 软件设计 22
4．1 软件设计流程 22
4．2 ADC0832转换程序 23
4．3 数码管显示程序 24
4．4按键设置程序 25
5 系统调试 25
5．1 系统调试流程 25
5．2 硬件调试 26
5．3 软件调试 26
5．4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
仿真调试 27 结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
附录A 电路原理图 33
附录B Proteus仿真图 35
附录C 程序 36
1 引言
1．1 课题的研究背景及意义
随着电子技术的不断发展，电子产品已经普及到了我们的日常生活[1]。电冰箱作为生活中常见的制冷保温设备也融入了家庭中，因此本文对电冰箱控制系统进行设计，可以让我们对电冰箱的控制更加了解[2]。传统的电冰箱控制系统比较复杂，主要利用大量的继电器对压缩机进行逻辑控制，在进行维修的时候也是非常的麻烦，各个模块的功能没有进行集成化。本文所设计的电冰箱控制系统，以集成度高的单片机作为控制中心，将各个控制单元以及采集单元进行集成，从而达到系统的控制要求[3]。通过单片机系统对电冰箱内的温度进行只能控制，不仅适用于当前的控制系统，也是用与各个闭环控制系统。因此，对电冰箱控制的设计可以移植到其他的控制系统中。本文对此进行设计不仅可以提高个人对控制系统的设计水平，也为自己将来的发展找到了一个方向[4]。
对于电冰箱控制系统的意义也是很大的，主要是由于智能控制的发展。智能控制系统的意义与当今自动化生产的意义也是相同的，都是建立以后智能控制的基础。不仅如此，当今的空调、电饭煲等家里的电器也用到控制系统[5]。因此控制系统的意义也在于其应用领域，很多的电子产品都会用到相同的控制策略。在当今的电子时代，控制系统的设计已经融入到了各种集成芯片中，也就是说可以通过软件来设计控制系统，这样可以使控制系统的应用更加的灵活，从此可以看出，在控制系统的发展下已经促进了各种电子器件的发展。当今设计一套完善的控制系统，可以减少人的工作量，这个主要体现在自动化生产线上，当今的许多生产线缺少智能的控制系统，很多的过程还需要人去把关，这样会浪费很多的人力，同时也增加了成本[6]。然而通过控制系统的参与，增加大量的传感器以及相应的执行机构就可以完成大量的工作，并且可以进行连续的工作[7]。通过控制系统投入到生产线上，使得工业生产变得更加智能化，同时也提高了工作的效率[8]。
本文对于电冰箱控制系统的设计，是从控制系统的基本进行设计的，也就是经常使用的闭环控制。对于控制系统的设计需要用到智能控制芯片，并且需要通过软件编程进行控制，这样可以将控制系统的设计更加的完善[9]。通过电冰箱控制系统的研究，使自己在控制系统方面有了更多的认识，同时也提高了系统设计的能力[10]。
1．2 发展现状
电冰箱控制系统的发展非常的乐观，由于当前的智能芯片的发展，促进各个设备控制的多样性发展[11]。在控制系统诞生之前，电冰箱内的控制逻辑都是通过一些继电器以及各种逻辑控制元件组成的，控制的电路比较复杂，尤其是在维修的时候，需要对各个逻辑器件进行测量，然后找出问题的所在，这样的控制策略无论是在设计的时候，还是在维修的时候都非常的复杂[12]。在这样的环境下，促进了控制系统的发展，也就是通过一些集成的逻辑控制元件，各个需要控制的逻辑集成在一个芯片上，只需要留出外界的端口即可[13]。随着逻辑控制的复杂化，最终出现了可编程的集成器件，通过程序来控制各个逻辑测量。最终将控制系统的测量嵌入在这些单片机中，使得控制系统的应用更加的灵活。如今的控制系统可以放在多种的控制设备上[14]。例如单片机、PLC以及计算机等设备中，所以是的控制系统的发展变得多样化，简单化[15]。
1．3 本文设计的主要内容
本设计的主要内容是对电冰箱内压缩机进行智能控制，主要的输入参数是电冰箱内的温度，利用压缩机将电冰箱内的温度恒定在一定范围内。利用DS18B20温度传感器对当前冰箱内的温度进行采集，单片机通过端口对DS18B20的数据进行接收。单片机进过内部的数据计算，完成对DS18B20的数据处理。通过键盘输入电路设置压缩机启停的温度范围，然后通过与DS18B20的温度进行比较，最终完成压缩机的启停控制。为了让系统更加直观，在系统中加入了数码管显示电路，显示电路主要显示当前冰箱内的温度以及多设置的温度限值。主要的设计内容如下：
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