畢業(yè)設(shè)計(jì)----基于單片機(jī)的智能冰箱控制器

1、<p>　　題 目： 智能冰箱控制器</p><p>　　院、部（系）： 電氣工程系</p><p>　　專 業(yè)： 電氣自動(dòng)化</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域的滲透, 單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益更

2、新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，僅單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對(duì)具體應(yīng)用對(duì)象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，以作完善。 </p><p>　　電冰箱溫度控制系統(tǒng)是利用溫度傳感器DS18B20采集電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度以及蒸發(fā)表面溫度。通過(guò)INTEL公司的高效微控制器MCS-C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，從而達(dá)到智能控制的目的。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷

3、凍室的溫度設(shè)置、電冰箱自動(dòng)除霜、開(kāi)門(mén)報(bào)警等功能。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)第二章論述了硬件設(shè)計(jì)部分。第三章論述了系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)部分。 </p><p>　　通過(guò)對(duì)直冷式電冰箱制冷系統(tǒng)的改進(jìn)和采用模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電冰箱的雙溫雙控，使電冰箱能根據(jù)使用條件的變化迅速合理地調(diào)節(jié)制冷量，且節(jié)能效果良好。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；溫度傳感器；電冰箱；溫度控

4、制 </p><p><b>　　Abstract:</b></p><p>　　With the infiltration in the social field of the computer in recent years, the application of the one-chip computer is moving towards deepening

5、constantly, drive tradition is it measure crescent benefit to upgrade day to control at the same time. In measuring in real time and automatically controlled one-chip computer application system, the one-chip computer of

6、ten uses as a key part, only one-chip computer respect knowledge is not enough, should also follow the structure of the concrete hardwar</p><p>　　The electric refrigerator temperature control system is uses

7、 the temperature sensor DS18B20 gathering electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room temperatureWith evaporating surface temperature monolithic integrated circuit carries on the digital signal processi

8、ng through INTEL corporation’s highly effective micro controller MCS-C51 ,thus achieves the intelligent control the goal .This system may realize the electric refrigerator cold-storageroom and the freezing room tempera&

9、lt;/p><p>　　This article introduced in the first chapter the electric refrigerator system composition and the principle of work, the second chapter elaborated this control system hardware design part. Third cha

10、pter elaborated the system software design part. </p><p>　　By improving the refrigerating system of refrigerator and applying the vague-control technology, the goal of double-temperature, double-control has

11、been realized;it makes possible for the refrigerator to regulate the amount of cold air in a speedy and rational way. Thus, power saving is available </p><p>　　Key words：The one-chip computer；The temperature

12、 sensor；The electric refrigerator；Temperature control </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論6</b></p><p>　　1.1 電冰箱的結(jié)構(gòu)和工作原理6</p><p>　　1 .2 智

13、能冰箱控制器的實(shí)現(xiàn)功能6</p><p>　　1.3 家用電冰箱的發(fā)展趨勢(shì)7</p><p>　　第二章 智能冰箱控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)9</p><p>　　2.2 硬件電路主要組成10</p><p>　　2.2.1 MCS-51單片機(jī)硬件介紹10&

14、lt;/p><p>　　2.2.2 MCS-51單片機(jī)中央處理器10</p><p>　　2.2.3 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器10</p><p>　　2.2.4 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)11</p><p>　　2.2.5 MCS-51單片機(jī)引腳介紹11</p><p>　　2.2.6 單片機(jī)的時(shí)鐘及

15、復(fù)位13</p><p>　　2.2.7 時(shí)鐘電路13</p><p>　　2.2.8 基本時(shí)序單位14</p><p>　　2.2.9 復(fù)位電路14</p><p>　　2.2.10 單片機(jī)應(yīng)用16</p><p>　　2.2.11 智能冰箱控制器中使用89C51單片機(jī)的說(shuō)明17</p>

16、<p>　　2.3 溫度傳感器DS18B2018</p><p>　　2.3.1 DS18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)18</p><p>　　2.3.2 DS18B20的供電方式選擇21</p><p>　　2.3.3 智能冰箱控制器中采用DS18B20的論證23</p><p>　　2.4 外圍電路設(shè)計(jì)23&l

17、t;/p><p>　　2.4.1 供電直流電源23</p><p>　　2.4.2 時(shí)鐘震蕩電路24</p><p>　　2.4.3 復(fù)位電路24</p><p>　　2.4.4 過(guò)、欠電壓檢測(cè)25</p><p>　　2.4.5 開(kāi)關(guān)檢測(cè)26</p><p>　　2.4.6

18、報(bào)警器26</p><p>　　2.5 溫度檢測(cè)電路26</p><p>　　2.6 鍵盤(pán)與顯示電路27</p><p>　　2.6.1 鍵盤(pán)顯示電路27</p><p>　　2.6.2 單片機(jī)與顯示器接口電路28</p><p>　　2.7 執(zhí)行器28</p><p>　

19、　2.8．電冰箱主要電器零部件29</p><p>　　2.8.1 壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)29</p><p>　　2.8.2 啟動(dòng)繼電器30</p><p>　　2.8.3 過(guò)載保護(hù)器31</p><p>　　2.8.4 化霜裝置31</p><p>　　2.8.5 電加熱器32</p>&

20、lt;p>　　第三章 電冰箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)33</p><p>　　3.1 主程序33</p><p>　　3.2 T0中斷服務(wù)程序34</p><p>　　3.3 T1中斷服務(wù)程序34</p><p>　　3.4 DS18B20測(cè)溫子程序圖36</p><p>　　3.5 程序設(shè)計(jì)3

21、6</p><p>　　第四章 結(jié)論41</p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ)43</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)44</b></p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　第一章 緒論<

22、;/b></p><p>　　眾所周知，電冰箱是現(xiàn)代家庭中必不可少的家用電器。而目前我國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售的冰箱大多采用傳統(tǒng)的機(jī)械式溫控，其控制精度差，功能單一，控制方式簡(jiǎn)單難以滿足冰箱發(fā)展的要求。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的進(jìn)一步提高，人們對(duì)多功能的發(fā)展要求越來(lái)越高。由于單片機(jī)性能好，控制功能強(qiáng)，工作可靠，成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)在家電產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。面臨國(guó)內(nèi)電冰箱發(fā)展的現(xiàn)狀，在技術(shù)上還與其他發(fā)達(dá)國(guó)家有一定

23、的差距，我們?cè)谠械幕A(chǔ)上對(duì)電冰箱進(jìn)行了一定的改進(jìn)，使其適應(yīng)當(dāng)代個(gè)性時(shí)尚、節(jié)能環(huán)保、智能高端、精確溫控的發(fā)展方式，使人們體驗(yàn)聞所未聞的個(gè)性化感受，快捷與原汁原味不再是夢(mèng)想。新一代產(chǎn)品在控制上還增加了人工智能，使家電性能更優(yōu)異，使用更方便可靠。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)基于大量的市場(chǎng)調(diào)查和理論研究。首先，我對(duì)傳統(tǒng)電冰箱控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析。調(diào)查了10多個(gè)品牌的電冰箱的控制系統(tǒng)，研究了他們制冷的優(yōu)缺點(diǎn)，吸收了一些比

24、較好的設(shè)計(jì)思想。其后，我又查閱了大量的資料文獻(xiàn)，其中最多的是國(guó)內(nèi)外最新發(fā)表的關(guān)于制冷方面的論文，豐富了我們的理論依據(jù)。然后，根據(jù)我擁有的材料用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電冰箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，最后在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了其軟件設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.1 電冰箱的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　電冰箱由箱體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和附件構(gòu)成。在制冷系統(tǒng)中，主要組成有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和毛細(xì)管

25、節(jié)流器四部分，自成一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)。其中蒸發(fā)器安裝在電冰箱內(nèi)部的上方，其它部件安裝在電冰箱的背面。系統(tǒng)里充灌了一種叫“氟利昂12（CF2C12,國(guó)際標(biāo)號(hào)R12）“的物質(zhì)作為制冷劑。R12在蒸發(fā)器里由低壓液體氣化為氣體，吸收冰箱內(nèi)的熱量，使箱內(nèi)溫度降低。變成氣態(tài)的R12被壓縮機(jī)吸入，靠壓縮機(jī)做功把它壓縮成高溫高壓的氣體，再排入冷凝器。在冷凝器中R12不斷向周?chē)臻g放熱，逐步凝結(jié)成液體。這些高壓液體必須流經(jīng)毛細(xì)管，節(jié)流降壓才能緩慢流入蒸發(fā)

26、器，維持在蒸發(fā)器里繼續(xù)不斷的氣化，吸熱降溫。就這樣，冰箱利用電能做功，借助制冷劑R12的物態(tài)變化，把箱內(nèi)蒸發(fā)器周?chē)臒崃堪徇\(yùn)到箱后冷凝器里去放出，如此周而復(fù)始不斷地循環(huán)，以達(dá)到制冷的目的。 </p><p>　　1 .2 智能冰箱控制器的實(shí)現(xiàn)功能</p><p>　　這個(gè)由單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能冰箱控制器

27、，與傳統(tǒng)的電冰箱相比，在功能上有了很大的擴(kuò)展，更加人性化，更加方便，真正實(shí)現(xiàn)了智能化的要求。</p><p>　　它的智能化主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：</p><p>　　第一，用戶可以通過(guò)控制面板上的按鈕，對(duì)冷凍室的溫度進(jìn)行預(yù)先設(shè)定，而不必打開(kāi)冰箱門(mén)，電腦能根據(jù)用戶設(shè)定的溫度，控制壓縮機(jī)的開(kāi)、停，使冷凍室的溫度達(dá)到設(shè)定的溫度，同時(shí)在控制面板上有數(shù)碼管向用戶顯示冷凍室的實(shí)時(shí)溫度和預(yù)設(shè)的溫度值

28、。</p><p>　　第二，通過(guò)按鈕轉(zhuǎn)換，數(shù)碼管還可以向用戶顯示冰箱壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間和停機(jī)時(shí)間，用戶通過(guò)觀察這兩個(gè)計(jì)時(shí)時(shí)間能估計(jì)出實(shí)時(shí)的壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間百分率，了解冰箱的工作狀況及耗電情況，了解在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中冰箱的性能、效率、能耗變化情況。</p><p>　　第三，該冰箱具有“大腦”功能，能夠根據(jù)自身的“感覺(jué)” ，不斷做出自身的調(diào)整，如自己控制壓縮機(jī)的啟動(dòng)/停止，以及相應(yīng)的時(shí)間；同時(shí)，

29、它還忠誠(chéng)的響應(yīng)主人的號(hào)召，時(shí)刻按照主人的要求行事。主人下達(dá)最終的執(zhí)行任務(wù)，它就通過(guò)自身的方式執(zhí)行，如它的行動(dòng)方向與主人的輸入指令是一致的。</p><p>　　第四，當(dāng)用戶開(kāi)啟冰箱門(mén)之后，未關(guān)嚴(yán)或開(kāi)門(mén)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)發(fā)出開(kāi)門(mén)超時(shí)報(bào)警、提醒用戶及時(shí)關(guān)門(mén)以節(jié)省電能，當(dāng)電冰箱因氟利昂泄漏或壓縮機(jī)等機(jī)械部件性能劣化，發(fā)生制冷效率下降而使壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)機(jī)連續(xù)超過(guò)6小時(shí)以上，發(fā)出1報(bào)警，以及冷凍室溫度下降不下去，高于零下5度時(shí)發(fā)出

30、故障2報(bào)警。</p><p>　　總而言之，電冰箱使用這個(gè)由單片機(jī)設(shè)計(jì)的冰箱控制器后，用戶再也不用像以前那樣，對(duì)使用電冰箱的工作狀況，性能好壞漠然無(wú)知，而是通過(guò)電腦對(duì)電冰箱工作狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和顯示，實(shí)時(shí)清楚了解溫度、效率、能耗的情況；它使得一臺(tái)普通的電冰箱有了“大腦”，它能夠通過(guò)不斷的檢測(cè)，調(diào)整自己的“行為”，使之維持在正常的水平上。當(dāng)自己“生病”時(shí)，便向它的主人發(fā)出病態(tài)信號(hào)，并且給予“治療”。這個(gè)控制器真正使得

31、電冰箱智能化，因此，稱之為“智能冰箱控制器”。</p><p>　　1.3 家用電冰箱的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著家用電冰箱的發(fā)展和普及，其耗電量占民用總用電量的比例越來(lái)越大(美國(guó)為13 %) ，因而，提高冰箱的能源效率，增加我國(guó)家電產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，與國(guó)際水平接軌，已成為生產(chǎn)企業(yè)的重要任務(wù)。為了鼓勵(lì)企業(yè)生產(chǎn)節(jié)能冰箱和用戶購(gòu)買(mǎi)節(jié)能冰箱，世界各國(guó)采取了一系列的政策措施。

32、如美國(guó)頒布了能源法，制定了包括冰箱在內(nèi)的十二種家用電器的能耗限制標(biāo)準(zhǔn)；日本實(shí)施了家用電器系列節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)；歐洲對(duì)冰箱實(shí)行了能效等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；此外，加拿大、澳大利亞、臺(tái)灣、香港等國(guó)家和地區(qū)也制定或?qū)嵤┝穗姳涞哪苄?biāo)準(zhǔn)。 我國(guó)家用電器節(jié)能技術(shù)也是《“九五”國(guó)家重點(diǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)指南》中的重大關(guān)鍵技術(shù)之一，而且國(guó)家經(jīng)貿(mào)委已正式確定“九五”期間，節(jié)能與CFCS替代技術(shù)的開(kāi)發(fā)將作為家用電器行業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)、趕超國(guó)際水平的重點(diǎn)項(xiàng)目。 節(jié)能已成為全球關(guān)心的一大課

33、題。 但由于我國(guó)冰箱工業(yè)發(fā)展較晚，冰箱節(jié)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有大的差距，因此我們必須加強(qiáng)和發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)交流，參考和借鑒國(guó)外先進(jìn)的節(jié)能經(jīng)驗(yàn)和措施，促進(jìn)我國(guó)冰箱節(jié)能工作的開(kāi)展。 同時(shí)政府部門(mén)采取傾斜政策鼓勵(lì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，大力開(kāi)展節(jié)能產(chǎn)品認(rèn)證工作，推動(dòng)冰箱節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展。</p><p>　　第二章 智能冰箱控制器系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)

34、計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)的硬件電路由80C51單片機(jī)、溫度傳感器DS18B20、復(fù)位電路、直流電源供電電路、鍵盤(pán)、顯示電路、電壓檢測(cè)和報(bào)警電路等組成。</p><p><b>　　圖 2-1</b></p><p>　　應(yīng)用89C51單片機(jī)控制電冰箱的原理框圖如圖2-1，MCS－51單片機(jī)的典型芯片是89C51，其內(nèi)

35、部基本組成為：一個(gè)8位的中央處理器（CPU），256byte片內(nèi)RAM單元，4Kbyte掩膜式ROM，2個(gè)16位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，四個(gè)8位的并行I／O口（P0，P1，P2，P3），一個(gè)全雙工串行口5個(gè)中斷源，一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘發(fā)生電路。其中2路溫度輸入P1.0和P3.0，一路狀態(tài)電平輸入P2.0，三路鍵盤(pán)輸入P0.2、P2.1、P2.5；其中故障報(bào)警和冷藏室溫度T2公用一個(gè)端口P0.0.</p><p>　　采

36、用溫度傳感器DSI8B20測(cè)得冷凍室溫度T1，通過(guò)單線與單片機(jī)通信，單片機(jī)將此溫度值進(jìn)行保存后，通過(guò)控制版面的按鍵輸入某一冷凍室溫度設(shè)定值（電冰箱出廠時(shí)候，已經(jīng)輸入了 一個(gè)比較合適的溫度值，或叫做隱含值），這個(gè)設(shè)定的溫度值由單片機(jī)送往右邊四位數(shù)碼顯示的同時(shí)，還不斷與實(shí)測(cè)的冷凍室溫度進(jìn)行比較，如下：T1≥T設(shè)+8？即冷凍室溫度是否比設(shè)定的溫度高8度，若是的話，單片機(jī)P2.0口輸出高電平，使得VT1飽和導(dǎo)通，繼電器K1吸合，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電冰

37、箱開(kāi)始制冷過(guò)程。若比較結(jié)果是否定的，則壓縮機(jī)保持原來(lái)狀態(tài)不變，這里會(huì)有2種情況：一種是壓縮機(jī)在開(kāi)機(jī)后使冷凍室溫度T1降下來(lái)，使得T1不再大于T設(shè)+8的情況，這也需要保持壓縮機(jī)繼續(xù)停機(jī)。程序設(shè)計(jì)必須考慮對(duì)于非變頻式壓縮機(jī)（即活塞式、玄片式等開(kāi)停式溫控器型），為避免壓縮機(jī)的頻繁啟動(dòng)/停止，而規(guī)定的大約8°C范圍內(nèi)，是上升還是下降進(jìn)入兩種不同情形時(shí)壓縮機(jī)應(yīng)有的狀態(tài)。</p><p>　　壓縮機(jī)運(yùn)行后，冷凍室溫

38、度不斷下降，控溫程序?qū)?duì)T1≤T設(shè)繼續(xù)進(jìn)行比較，當(dāng)冷凍室溫度T1降至設(shè)定溫度以下時(shí)，單片機(jī)P2.0口輸出低電平，繼電器K1釋放，控制壓縮機(jī)停機(jī)，若比較結(jié)果是否定的，則保持壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)狀態(tài)不變。</p><p>　　只要壓縮機(jī)一運(yùn)轉(zhuǎn)，單片機(jī)就對(duì)壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)進(jìn)行計(jì)時(shí)，當(dāng)壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)間達(dá)到10小時(shí)后，主程序使P2.0口變成低電平，壓縮機(jī)停機(jī)，同時(shí)p1.2口送出高電平，使得VT2飽和導(dǎo)通，繼電器K2吸合，化霜加熱器接通市電2

39、20V，化霜開(kāi)始?；^(guò)程的結(jié)束是由蒸發(fā)器表面的溫度T3來(lái)決定的，當(dāng)結(jié)霜融化，蒸發(fā)器表面溫度T3DS18B20的單線輸入單片機(jī)的P.0口，溫度存入單片機(jī)，該溫度值與化霜結(jié)束溫度值13度進(jìn)行比較，T3大于等于13度？若果結(jié)果是肯定，則執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作，一是P2.0回復(fù)低低電平，使化霜繼電器K2釋放，化霜電熱器斷電。二是將壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)累計(jì)時(shí)間清零，為下一個(gè)化霜控制周期做好準(zhǔn)備！</p><p>　　2.2 硬件電路主要組

40、成</p><p>　　2.2.1 MCS-51單片機(jī)硬件介紹</p><p>　　單片機(jī)主要組成部分分為中央處理器(CPU)、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器--內(nèi)部RAM、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器--內(nèi)部ROM、I/O端口、串行口、定時(shí)器、終端程序系統(tǒng)。</p><p>　　2.2.2 MCS-51單片機(jī)中央處理器</p><p>　　單片機(jī)的內(nèi)部最核心的部分

41、是CPU，它是單片機(jī)的大腦和心臟。CPU的主要功能是產(chǎn)生各種控制信號(hào)、以控制存儲(chǔ)器、輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算以及位操作處理等。它的功能可分為運(yùn)算器和控制器兩種。</p><p>　　2.2.3 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器</p><p>　　89C51單片機(jī)中共有256個(gè)RAM單元，包括低128個(gè)單元(地址為00H ~ 7FH)的內(nèi)部RAM區(qū)和高128位(地址為8

42、0H ~ FFH)的特殊功能寄存器區(qū)。</p><p>　　89C51單片機(jī)還有4KB的內(nèi)部ROM，用于存放程序或表格，稱為程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　2.2.4 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)</p><p>　　89C51單片機(jī)的中斷功能比較強(qiáng)，有5個(gè)中斷元，即外部中斷2個(gè)，定時(shí)器中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)，有2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。中斷控制電路主要包括用于中斷控制的四

43、個(gè)寄存器:定時(shí)器控制寄存器TCON，串行口控制寄存器SCON，中斷允許控制寄存器IE，中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP等。</p><p>　　2.2.5 MCS-51單片機(jī)引腳介紹</p><p>　　MCS-51系列單片機(jī)采用40引腳雙列直插式封裝(DIP)，4個(gè)并行口共有32根引腳，可分別作為地址線、數(shù)據(jù)線和I/O線；2根電源線；2根時(shí)鐘震蕩電路引腳和4根控制線。</p>

44、<p>　　MCS-51單片機(jī)是高性能單片機(jī)，因?yàn)槭芤_數(shù)目的限制，所以有許多引腳具有第二功能，以89C51芯片為例，說(shuō)明各引腳功能如下：</p><p>　　圖 2-2 89C51引腳圖</p><p>　　(1)電源引腳Vcc和Vss</p><p><b>　　Vss：接地端。</b></p><p>

45、　　Vcc：芯片+5V電源端。 </p><p>　　(2)時(shí)鐘信號(hào)引腳XTAL1和XTAL2</p><p>　　XTAL1、XTAL2：當(dāng)使用單片機(jī)內(nèi)部震蕩電路時(shí)，用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，XTAL1是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸入端，XTAL2是片內(nèi)震蕩電路反相放大器的輸出端，震蕩電路的頻率就是晶體的固有頻率。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，XTAL1接地，XTAL2接外部時(shí)鐘信號(hào)源。</p

46、><p>　　(3)控制信號(hào)引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP</p><p>　　RST/VPD：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端。當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)保持兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平時(shí)有效，用來(lái)完成復(fù)位操作；第二功能VPD作為備用電源輸入端，當(dāng)主電源VCC發(fā)生故障，電壓降低到低電平規(guī)定值時(shí)，可通過(guò)VPD為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使

47、系統(tǒng)在上電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。</p><p>　　ALE/PROG:ALE為地址鎖存允許輸出信號(hào)。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE用來(lái)鎖存P0口擴(kuò)展低8位地址的控制信號(hào)。在不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE也以時(shí)鐘震蕩頻率的1/6的固定頻率輸出，因而它又可用作對(duì)外輸出時(shí)鐘信號(hào)或其他需要，例如可以用示波器查看ALE是否有脈沖信號(hào)輸出來(lái)確定89C51芯片的好壞；第二功能PROG是對(duì)內(nèi)部有EPROM的單片機(jī)的EPROM編程時(shí)編程脈沖

48、輸入端，它和31號(hào)引腳的第二功能Vpp一起使用。</p><p>　　PSEN:外部ROM的讀選通信號(hào)輸出端。在訪問(wèn)外部ROM時(shí)，PSEN產(chǎn)生負(fù)脈沖作為讀外部ROM的選通信號(hào)。而在訪問(wèn)外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效PSEN信號(hào)。</p><p>　　EA/VPP:EA是訪問(wèn)外部ROM的控制信號(hào)。當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只執(zhí)行外部ROM中的程序。當(dāng)EA為高電平且PC值小于0FFF(4

49、K)時(shí)，CPU執(zhí)行內(nèi)部ROM的程序，但當(dāng)PC的值超出4K時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM的程序。對(duì)于無(wú)片內(nèi)ROM的8031或不使用內(nèi)部ROM的89C51，需外擴(kuò)EPROM，此時(shí)EA必須接地；第二種功能VPP是對(duì)8751的片內(nèi)EPROM的+21V編程電源輸入端。</p><p>　　(4)并行I/O端口P0、P1、P2和P3</p><p>　　P0口(P0.0 ~ P0.7)：P0口是一個(gè)8位雙

50、向I/O端口(需外接上拉電阻)。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)提供低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)線。P0口先輸出片外存儲(chǔ)器的低8位地址并鎖存在地址鎖存器中，然后再輸入或輸出數(shù)據(jù)。</p><p>　　P1口(P1.0 ~ P1.7)：P1口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。P1口只能作為一般I/O口使用。</p><p>　　P2口(P2.0 ~ P2.7)：P2口是一個(gè)內(nèi)部帶有上拉電阻

51、的8位準(zhǔn)雙向I/O端口。在訪問(wèn)外部ROM或外部RAM時(shí)，輸出高8位地址，與P0口提供的低8位地址一起組成16位地址總線。P0口和P2口用做數(shù)據(jù)/地址線后，不能在作為通用I/O口使用。</p><p>　　P3口(P3.0 ~ P3.7)：P3口是一個(gè)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O端口，在系統(tǒng)中8個(gè)引腳都有各自的第二功能。</p><p>　　2.2.6 單片機(jī)的時(shí)鐘及復(fù)位 </p

52、><p>　　單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)用來(lái)提供單片機(jī)片內(nèi)各種微操作的時(shí)間基準(zhǔn)，復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的初態(tài)開(kāi)始運(yùn)行。</p><p>　　2.2.7 時(shí)鐘電路</p><p>　　80C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器(簡(jiǎn)稱晶振)或陶瓷諧振器，就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式

53、。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。內(nèi)部振蕩方式的外部電路如圖2-2所示。圖中，電容器C01，C02起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用，其電容值一般在5-30pF。晶振頻率的典型值為12MH2，采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。</p><p>　　外部振蕩方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。這種方式適宜用來(lái)

54、使單片機(jī)的時(shí)鐘與外部信號(hào)保持同步。外部振蕩方式的外部電路如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2 震蕩電路圖</p><p>　　由上圖可見(jiàn)，外部振蕩信號(hào)由XTAL2引入，XTAL1接地。為了提高輸入電路的驅(qū)勸能力，通常使外部信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)帶有上拉電阻的TTL反相門(mén)后接入XTAL2。</p><p>　　2.2.8 基本時(shí)序單位</p><

55、p>　　單片機(jī)以晶體振蕩器的振蕩周期(或外部引入的時(shí)鐘周期)為最小的時(shí)序單位，片內(nèi)的各種微操作都以此周期為時(shí)序基準(zhǔn)。</p><p>　　振蕩頻率二分頻后形成狀態(tài)周期或稱s周期，所以，1個(gè)狀態(tài)周期包含有2個(gè)振蕩周期。振蕩頻率foscl2分頻后形成機(jī)器周期MC。所以，1個(gè)機(jī)器周期包含有6個(gè)狀態(tài)周期或12個(gè)振蕩周期。1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期確定一條指令的執(zhí)行時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是指令周期。8031單片機(jī)指令系統(tǒng)中，各條指

56、令的執(zhí)行時(shí)間都在1個(gè)到4個(gè)機(jī)器周期之間。</p><p>　　4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其它時(shí)間值(例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等)的基本時(shí)序單位。下面是單片機(jī)外接晶振頻率12MHZ時(shí)的各種時(shí)序單位的大?。?</p><p><b>　　狀態(tài)周期</b></p><p><b>　　機(jī)器周期</b>

57、;</p><p>　　指令周期=（1～4）機(jī)器周期=（1～4）</p><p>　　振蕩周期＝1/fosc=1/12MHZ=0.0833μS</p><p>　　2.2.9 復(fù)位電路</p><p>　　當(dāng)MCS-5l系列單片機(jī)的復(fù)位引腳RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，

58、單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。</p><p>　　根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位。上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如下圖A中左圖所示。圖中電容C1和電阻R1對(duì)電源+5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1，也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如下圖(A)中右圖所示。</p><

59、p>　　上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開(kāi)關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位電路如下圖(B)所示。上電后，由于電容C3的充電和反相門(mén)的作用，使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開(kāi)，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開(kāi)關(guān)復(fù)位的操作。</p><p>　　根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、電阻參考值。&

60、lt;/p><p>　　下圖(A)中：Cl＝10-30uF，R1＝1kΩ 下圖(B)中：C：＝1uF，Rl＝lkΩ，R2＝10kΩ</p><p>　　圖2-3 單片機(jī)復(fù)位電路圖</p><p>　　單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)進(jìn)入初始化狀態(tài)，其中包括使程序計(jì)數(shù)器PC＝0000H，這表明程序從0000H地址單元開(kāi)始執(zhí)行。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi)RAM

61、為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值。</p><p>　　值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，對(duì)于了解單片機(jī)的初態(tài)，減少應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。</p><p>　　說(shuō)明：表中符號(hào)*為隨機(jī)狀態(tài)；</p><p>　　A＝00H，表明累加器已被清零；</p><

62、;p>　　表2-4 特殊功能寄存器功能表</p><p>　　PSW＝00H，表明選寄存器0組為工作寄存器組；</p><p>　　SP＝07H，表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM 07H字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫(xiě)入到08H單元中；Po-P3＝FFH，表明已向各端口線寫(xiě)入1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸出；IP＝×××0

63、0000B，表明各個(gè)中斷源處于低優(yōu)先級(jí)；IE＝0××00000B，表明各個(gè)中斷均被關(guān)斷；</p><p>　　系統(tǒng)復(fù)位是任何微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個(gè)控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。51單片機(jī)的復(fù)位是由RESET引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò)24個(gè)振蕩周期后，51單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高

64、電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。</p><p>　　51單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。</p><p>　　2.2.10　單片機(jī)應(yīng)用</p><p>　　(1)工業(yè)控制 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，無(wú)論是數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、生產(chǎn)線上的機(jī)器人系統(tǒng)，都是用單片機(jī)作為控制

65、器。自動(dòng)化能使工業(yè)系統(tǒng)處于最佳工作狀態(tài)、提高經(jīng)濟(jì)效益、改善產(chǎn)品質(zhì)量和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。因此，單片機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、石油、化工、紡織、食品等工業(yè)領(lǐng)域。</p><p>　　(2)智能化儀器儀表 在各種儀器儀表中引入單片機(jī)，使儀器儀表智能化、數(shù)字化、自動(dòng)化，提高測(cè)試精度和準(zhǔn)確度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，減少體積及重量，提高其性能價(jià)格比。例如：智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。</p><p>　　(

66、3)智能家電 家電產(chǎn)品智能化程度的進(jìn)一步提高就需要有單片機(jī)的參與，例如“微電腦控制”的洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐、空調(diào)機(jī)、電視機(jī)、音響設(shè)備等，這里的微電腦實(shí)際上就是“單片機(jī)”。</p><p>　　(4)信息與通信技術(shù) 圖形終端機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、調(diào)制解調(diào)器、聲響處理器、數(shù)字濾波器等。</p><p>　　2.2.11 智能冰箱控制器中使用89C51單片機(jī)的說(shuō)明</p>&l

67、t;p>　　在我設(shè)計(jì)的這個(gè)智能冰箱控制器中，我使用的是Intel的51系列，由于產(chǎn)品硬件結(jié)構(gòu)合理，指令系統(tǒng)規(guī)范，加之生產(chǎn)歷史“悠久”，有先入為主的優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　（1）51系列優(yōu)點(diǎn)之一是它從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，或布爾處理器。它的處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。它不光能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十

68、分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。雖然其他種類的單片機(jī)也具有位處理功能，但能進(jìn)行位邏輯運(yùn)算的實(shí)屬少見(jiàn)。51系列在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，十六個(gè)字節(jié)，單元地址20H～2FH，它既可作字節(jié)處理，也可作位處理（作位處理時(shí)，合128個(gè)位，相應(yīng)位地址為00H～7FH），使用極為靈活。這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便，因?yàn)橐粋€(gè)較復(fù)雜的程序在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)遇到很多分支，因而需建立很多標(biāo)志位，在運(yùn)行過(guò)程中，需要對(duì)有關(guān)的標(biāo)志位進(jìn)行置位

69、、清零或檢測(cè)，以確定程序的運(yùn)行方向。而實(shí)施這一處理（包括前面所有的位功能），只需用一條位操作指令即可。</p><p>　?。?）51系列的I/O腳的設(shè)置和使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)該腳作輸入腳使用時(shí)，只須將該腳設(shè)置為高電平（復(fù)位時(shí)，各I/O口均置高電平）。當(dāng)該腳作輸出腳使用時(shí)，則為高電平或低電平均可。低電平時(shí)，吸入電流可達(dá)20mA，具有一定的驅(qū)動(dòng)能力；而為高電平時(shí)，輸出電流僅數(shù)十μA甚至更?。娏鲗?shí)際上是由腳的上拉電流形

70、成的），基本上沒(méi)有驅(qū)動(dòng)能力。其原因是高電平時(shí)該腳也同時(shí)作輸入腳使用，而輸入腳必須具有高的輸入阻抗，因而上拉的電流必須很小才行。作輸出腳使用，欲進(jìn)行高電平驅(qū)動(dòng)時(shí)，得利用外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)（見(jiàn)附圖），I/O腳不通，電流經(jīng)R驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光；低電平時(shí)，I/O腳導(dǎo)通，電流由該腳入地，LED滅（I/O腳導(dǎo)通時(shí)對(duì)地的電壓降小于1V，LED的域值1.5～1.8V）。</p><p>　　2.3 溫度傳感器DS18B20</p&

71、gt;<p>　　溫度傳感器是本系統(tǒng)不可或缺的元件，其性能的好壞直接影響系統(tǒng)的性能，因此溫度傳感器采用DALLAS公司生產(chǎn)的高性能數(shù)字溫度傳感器DS18B20 。 </p><p>　　數(shù)字溫度傳感器DS18B20的原理與應(yīng)用 ：</p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器,具有3引腳TO－92小體積封裝形式;溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋12

72、5℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度,測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃,被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出;其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入,也可采用寄生電源方式產(chǎn)生;多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上,CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信,占用微處理器的端口較少,可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。 </p><p>　　2.3.1 DS

73、18B20的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成：64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如下: </p><p>　　圖2-3-1（1）DS18B20外形圖 </p><p><b>　　引腳定義： </b></p><p&g

74、t;　　(1) DQ為數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端； </p><p>　　(2) GND為電源地； </p><p>　　(3) VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地）。 </p><p><b>　　內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　圖 2-3-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖&

75、lt;/p><p>　　DS18B20有4個(gè)主要的數(shù)據(jù)部件： </p><p>　　（1）光刻ROM中的64位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼。64位光刻ROM的排列是：開(kāi)始8位（28H）是產(chǎn)品類型標(biāo)號(hào)，接著的48位是該DS18B20自身的序列號(hào)，最后8位是前面56位的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8+X5+X4+1）。光刻ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各

76、不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。 </p><p>　　（2） DS18B20中的溫度傳感器可完成對(duì)溫度的測(cè)量，以12位轉(zhuǎn)化為例：用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。 </p><p>　　表 2-3-3 DS18B20溫度值格式表</p><p>　　這是12

77、位轉(zhuǎn)化后得到的12位數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在18B20的兩個(gè)8比特的RAM中，二進(jìn)制中的前面5位是符號(hào)位，如果測(cè)得的溫度大于0，這5位為0，只要將測(cè)到的數(shù)值乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度；如果溫度小于0，這5位為1，測(cè)到的數(shù)值需要取反加1再乘于0.0625即可得到實(shí)際溫度。 </p><p>　　例如+125℃的數(shù)字輸出為07D0H，+25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，-25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，-55

78、℃的數(shù)字輸出為FC90H。 </p><p>　　表 2-3-4 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表 </p><p>　?。?）DS18B20溫度傳感器的存儲(chǔ)器 </p><p>　　DS18B20溫度傳感器的內(nèi)部存儲(chǔ)器包括一個(gè)高速暫存RAM和一個(gè)非易失性的可電擦除的EEPRAM,后者存放高溫度和低溫度觸發(fā)器TH、TL和結(jié)構(gòu)寄存器。 </p><

79、;p><b>　?。?）配置寄存器 </b></p><p>　　該字節(jié)各位的意義如下： </p><p>　　表 2-3-5 配置寄存器結(jié)構(gòu)</p><p>　　低五位一直都是1 ，TM是測(cè)試模式位，用于設(shè)置DS18B20在工作模式還是在測(cè)試模式。在DS18B20出廠時(shí)該位被設(shè)置為0，用戶不要去改動(dòng)。R1和R0用來(lái)設(shè)置分辨率，

80、如下表所示：（DS18B20出廠時(shí)被設(shè)置為12位）</p><p><b>　　分辨率設(shè)置表： </b></p><p>　　表 2-3-6 溫度值分辨率設(shè)置表</p><p>　　2.3.2 DS18B20的供電方式選擇</p><p>　　如下面圖3-4所示，在寄生電源供電方式下，DS18B20從單線信號(hào)

81、線上汲取能量：在信號(hào)線DQ處于高電平期間把能量?jī)?chǔ)存在內(nèi)部電容里，在信號(hào)線處于低電平期間消耗電容上的電能工作，直到高電平到來(lái)再給寄生電源（電容）充電。   獨(dú)特的寄生電源方式有三個(gè)好處：     （1）進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)溫時(shí)，無(wú)需本地電源     （2）可以在沒(méi)有常規(guī)電源的條件下讀取ROM  

82、60;  （3）電路更加簡(jiǎn)潔，僅用一根I/O口實(shí)現(xiàn)測(cè)溫     要想使DS18B20進(jìn)行精確的溫度轉(zhuǎn)換，I/O線必須保證在溫度轉(zhuǎn)換期間提供足夠的能量，由于每個(gè)DS18B20在溫度轉(zhuǎn)換期間工作電流達(dá)到1mA，當(dāng)幾個(gè)溫度傳感器掛在同一根I/O線上進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)溫時(shí)，只靠4.7K上拉電阻就無(wú)法提供足夠的能量，會(huì)造成無(wú)法轉(zhuǎn)換溫度或溫度誤差極大。   因此，圖3-4電路

83、只適應(yīng)于單一溫度傳感器測(cè)溫情況下使用，不適宜采用電池供電系統(tǒng)中。并且工作電源VCC必須保證在5V，當(dāng)電源電壓下降時(shí)，寄生電源能夠汲取的能量也降低，會(huì)使溫度誤差變大。 </p><p><b>　　圖2-3-2</b></p><p>　　在外部電源供電方式下，DS18B20工作電源由VDD引腳接入，此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源電流不足的問(wèn)題，可以保

84、證轉(zhuǎn)換精度，同時(shí)在總線上理論可以掛接任意多個(gè)DS18B20傳感器，組成多點(diǎn)測(cè)溫系統(tǒng)。注意：在外部供電的方式下，DS18B20的GND引腳不能懸空，否則不能轉(zhuǎn)換溫度，讀取的溫度總是85℃。</p><p><b>　　圖2-3-3</b></p><p>　　2.3.3 智能冰箱控制器中采用DS18B20的論證</p><p>　　DS18B

85、20溫度傳感器以其極高的性價(jià)比在溫度測(cè)量系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在家電的溫度控制中應(yīng)用也極為廣泛。在這個(gè)設(shè)計(jì)的智能冰箱控制器中，要求對(duì)冷凍室的溫度、蒸發(fā)器表面溫度、冷藏室溫度進(jìn)行測(cè)量。若采用傳統(tǒng)的測(cè)溫器件，如熱電阻、熱電偶、熱敏電阻、PN結(jié)等，伴隨而來(lái)的是相應(yīng)的補(bǔ)償校正電路、放大電路等一系列電路，不僅硬件開(kāi)銷(xiāo)巨大，而且調(diào)試起來(lái)相當(dāng)?shù)睦щy，即便如此，測(cè)量效果仍然不盡人意。而且，一旦要求精確測(cè)量和精確控制，采用以上這些模擬器幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。

86、因此因該盡可能的使用集成器件，而DS18B20作為其中的杰出代表，無(wú)論從硬件上還是從軟件上，都使溫度測(cè)量得到了極大的簡(jiǎn)化，首先，它采用單線與單片機(jī)直接進(jìn)行通信，無(wú)需任何外部器件，簡(jiǎn)單易行；另外，精度夠高，誤差在-5度-+5度間，分辨率最大可達(dá)0.0625度，可以說(shuō)，幾乎能滿足在其測(cè)量范圍內(nèi)的任何精度要求；還有一個(gè)特別值得稱道的優(yōu)點(diǎn)，那就是它的負(fù)電壓特性和寬供電范圍，即當(dāng)電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)也不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而燒毀，只是不能正常工作而已，還

87、有，它的電壓供電范圍是3.0V-5.0V，即使電壓有所波動(dòng)，也不會(huì)影響正常工作；另外，DS18B20價(jià)格便宜，</p><p>　　綜上所述，采用DS18B20溫度傳感器用于溫度測(cè)量，實(shí)為最佳選擇。</p><p>　　2.4 外圍電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.4.1 供電直流電源</p><p>　　圖2-4-1 直流電源圖<

88、/p><p>　　89C51芯片的VCC、P3.4拐腳和復(fù)位電壓、都是為+5V供電電壓的輸入端，該電壓的獲得如上圖2-4-1所示。</p><p>　　整流濾波后得到的直流輸入電壓U1接在輸入端和公共端之間，在輸出端即可得到穩(wěn)定的輸出電壓U0。為了改善紋波電壓，常在輸入端接入電容C1，一般C1的電容為0.33uF。同時(shí)在輸出端接上電容C0，以改善負(fù)載的瞬時(shí)響應(yīng)，C0的電容一般為0.1uF。&l

89、t;/p><p>　　2.4.2 時(shí)鐘震蕩電路</p><p>　　該電路由89C51的XTAL1和XTAL2腳內(nèi)電路及外接的晶體和外接電容等組成。震蕩電路產(chǎn)生的震蕩信號(hào)提供給微電腦電路作為時(shí)基信號(hào)。震蕩電路的震蕩頻率為6MHZ，由晶體震蕩頻率確定。</p><p><b>　　圖2-4-2</b></p><p>　　2

90、.4.3 復(fù)位電路</p><p>　　89C51的RST腳為復(fù)位信號(hào)輸入端，低電平復(fù)位，在每次開(kāi)機(jī)時(shí)進(jìn)行復(fù)位，然后在+5V的高電平進(jìn)入工作狀態(tài)。10uS電容用于使芯片在反復(fù)上電的情況下得到可靠復(fù)位。</p><p><b>　　圖2-4-3</b></p><p>　　2.4.4 過(guò)、欠電壓檢測(cè)</p><p>　

91、　本電壓檢測(cè)是利用TL431的轉(zhuǎn)移特性，組成實(shí)用電壓監(jiān)視器。當(dāng)電壓處于上下限電壓之間，LED電量，上下限電壓分別為（1+R1/R2）Vref和（1+R3/R4）Vref。</p><p><b>　　圖2-4-4</b></p><p>　　2.4.5 開(kāi)關(guān)檢測(cè)</p><p>　　開(kāi)關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)電路由門(mén)開(kāi)關(guān)和LED發(fā)光二極管組成。開(kāi)門(mén)時(shí)，觸

92、點(diǎn)A接通89C51的P1.0位高電平；關(guān)門(mén)時(shí)，觸點(diǎn)B接通，P1.0為低電平。軟件通過(guò)對(duì)P1.0查詢來(lái)分析門(mén)的開(kāi)閉，并計(jì)時(shí)開(kāi)門(mén)狀態(tài)的時(shí)間。當(dāng)開(kāi)門(mén)時(shí)間超過(guò)2min則自動(dòng)報(bào)警以防忘記關(guān)門(mén)。</p><p>　　2.4.6 報(bào)警器</p><p><b>　　圖2-4-6</b></p><p>　　當(dāng)出現(xiàn)電源過(guò)欠壓、溫度超限失控、開(kāi)門(mén)超時(shí)等情況時(shí)，

93、系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)生報(bào)警，并顯示報(bào)警原因。</p><p>　　2.5 溫度檢測(cè)電路</p><p>　　溫度傳感器如圖2.5.1所示。冷藏室溫度T2，冷凍室溫度T1溫度蒸發(fā)器表面溫度T3均由DS18B20溫度傳感器獲得。采用DS18B20較普通傳感器有諸多優(yōu)點(diǎn)，這在前面已經(jīng)介紹過(guò)。最主要的是它省去了大量的硬件電路，避免了太多的調(diào)試問(wèn)題，而且精度高，響應(yīng)迅速，實(shí)在是上上之舉。它通過(guò)單數(shù)據(jù)線DQ與

94、單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，簡(jiǎn)單、可靠、易行。</p><p><b>　　圖2-5-1</b></p><p>　　2.6 鍵盤(pán)與顯示電路</p><p>　　2.6.1 鍵盤(pán)顯示電路</p><p>　　2.6.2 單片機(jī)與顯示器接口電路</p><p>　　本顯示電路采用WGM-12832芯片

95、，AT89S51和液晶WGM-12832模塊的接口電路如圖2-6-2所示。由于WGM-12832采用串口通信，外接引腳較少，與單片機(jī)連接采用直接連接的方法，即用I／O口直接與LCD數(shù)據(jù)線和控制線相連，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直觀、操作便。在此電路中，采用軟件模擬液晶的時(shí)序，達(dá)到正確顯示的目的。</p><p>　　對(duì)WGM-12832的軟件編程采用Franklin 51語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，主要包括兩部分，一部分是給液晶寫(xiě)指令，另一部

96、分是給液晶寫(xiě)數(shù)據(jù)。有了這2個(gè)基本的子程序，就可以構(gòu)造出各種實(shí)用的顯示子程序。由于液晶內(nèi)部自帶漢字模塊，只需發(fā)送漢字對(duì)應(yīng)的代碼就可以實(shí)現(xiàn)漢字的顯示，其代碼可以在ST7920模塊的資料中查找。對(duì)于圖形和曲線顯示的原理類似，只需要設(shè)置好相應(yīng)的水平地址和垂直地址，并把相應(yīng)的圖形編碼寫(xiě)入液晶模塊，就可顯示出所要顯示的內(nèi)容。</p><p><b>　　圖2-6-2</b></p><

97、;p><b>　　2.7 執(zhí)行器</b></p><p>　　本系統(tǒng)包括壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)、除霜電熱絲。89C51產(chǎn)生的控制信號(hào)經(jīng)P1.7、P1.3、P1.4腳輸出，并在74LS273中鎖存。輸出在經(jīng)達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器MC1413驅(qū)動(dòng)后控制交流固態(tài)繼電器SSR1、SSR2。使用74LS273鎖存的目的是防止單片機(jī)復(fù)位時(shí)引起輸出控制的誤操作，同時(shí)也增加了輸出驅(qū)動(dòng)能力。采用SSR作為壓縮機(jī)電熱絲的

98、開(kāi)關(guān)元件無(wú)火花產(chǎn)生，無(wú)觸頭損耗，不產(chǎn)生電磁干擾，并且把控制部分和交流高壓部分光電隔離，使系統(tǒng)的安全可靠性得到提高。</p><p><b>　　圖2-7-1</b></p><p>　　2.8．電冰箱主要電器零部件</p><p>　　2.8.1 壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)</p><p>　　壓縮機(jī)是制冷系統(tǒng)的心臟，它在電動(dòng)機(jī)的帶

99、動(dòng)下壓縮和輸送制冷劑蒸汽，使制冷循環(huán)得以實(shí)現(xiàn)。在電冰箱中多采用活塞式和旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)，一般為封閉式結(jié)構(gòu)。壓縮機(jī)的機(jī)械部分比較簡(jiǎn)單，下面重點(diǎn)對(duì)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行介紹。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)一般采用單相異步電動(dòng)機(jī)，輸出功率在1.5kw以上的全封閉式壓縮機(jī)組才使用三相異步電動(dòng)機(jī)。壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的種類:</p><p>　　(1)單向電阻分相式異步電動(dòng)機(jī)</p><p>　　電子主繞組與副繞組在空間相差90

100、76;電角嵌放，副繞組與啟動(dòng)繼電器相接。接通電源后，因副繞組線細(xì)、匝數(shù)又少，阻抗、感抗與主繞組不同，于是形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到75%左右的同步轉(zhuǎn)矩時(shí)，啟動(dòng)繼電器切斷副繞組，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。這種電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，啟動(dòng)電流較大，適用功率為40W~130W。</p><p>　　(2)單相電容啟動(dòng)式異步電動(dòng)機(jī)</p><p>　　這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與電阻分相

101、式基本相同，只是在副繞組中串聯(lián)一啟動(dòng)電容(45uF~100uF)。副繞組線細(xì)、匝數(shù)多，啟動(dòng)容易。啟動(dòng)完成后繼電器動(dòng)作，切斷副繞組，只有主繞組參與運(yùn)行。具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，啟動(dòng)電流較小的特點(diǎn)，適用功率40W~300W。</p><p>　　(3)單相電容啟動(dòng)電容運(yùn)轉(zhuǎn)式異步電動(dòng)機(jī)</p><p>　　這種電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能與上述二種基本相同，不過(guò)電路中有兩只電容。電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，兩電容并聯(lián)，增大

102、了啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。啟動(dòng)完成后，啟動(dòng)繼電器將啟動(dòng)電容切斷、運(yùn)轉(zhuǎn)電容仍接于電路中。具有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，運(yùn)行電流較小的特點(diǎn)，多用于日產(chǎn)冰箱。</p><p>　　2.8.2 啟動(dòng)繼電器</p><p>　　在電冰箱這類小型制冷設(shè)備中，制冷壓縮機(jī)多采用單相分相式異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)繼電器的作用是幫助電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，啟動(dòng)完成后自動(dòng)斷開(kāi)副繞組，避免燒壞副繞組線圈。常用的啟動(dòng)繼電器有以下幾種。</p>

103、<p>　　(1)重錘式啟動(dòng)繼電器</p><p>　　重錘式啟動(dòng)繼電器是目前電冰箱中廣泛采用的啟動(dòng)元件，主要有繼電器線圈、銜鐵、重錘、動(dòng)觸點(diǎn)、靜觸點(diǎn)等組成。工作原理如下：</p><p>　　可由電冰箱的電器原理圖進(jìn)行分析。在接通電源瞬間，電流經(jīng)溫控器、過(guò)載保護(hù)器，進(jìn)入壓縮機(jī)主繞組，通電繼電器線圈形成回路，因此時(shí)電流較大，電磁力克服重錘重力而使副線圈接通，于是滿足了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁

104、場(chǎng)形成條件，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行。待電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后，因此時(shí)線路中電流趨向于正常值，這時(shí)電磁力不足以克服重錘重力，于是在重錘重力作用下，斷開(kāi)觸點(diǎn)，這時(shí)只有主繞組參與運(yùn)行。</p><p><b>　　(2)PTC啟動(dòng)器</b></p><p>　　PTC啟動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理如下：</p><p>　　PTC元件是具有正溫度系數(shù)的熱敏電阻，是一種鈦酸鋇

105、半導(dǎo)體陶瓷晶體。PTC在剛加上電壓時(shí)，溫度低、電阻小，呈現(xiàn)“低阻”狀態(tài)，此后PTC啟動(dòng)繼電器由于自身發(fā)熱而升溫，在1s以內(nèi)溫度升高到居里點(diǎn)以上，電阻值急劇增大，呈現(xiàn)“高阻”狀態(tài)，電流大幅度減小，幾乎成為斷路。</p><p>　　溫控器接通時(shí)，電流通過(guò)壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)主繞組，同時(shí)經(jīng)過(guò)PTC啟動(dòng)器進(jìn)入電動(dòng)機(jī)副繞組，這時(shí)壓縮機(jī)啟動(dòng)，因PTC啟動(dòng)器自身發(fā)熱升溫，超過(guò)居里點(diǎn)，電阻值急劇增大，副繞組相當(dāng)于斷路只有主繞組參與運(yùn)行

106、。壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)后PTC溫度下降，約3min~5min后，又可以重新啟動(dòng)。</p><p>　　因PTC啟動(dòng)器無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、受電壓波動(dòng)影響小、與電動(dòng)機(jī)匹配條件較寬松，因而有代替重錘啟動(dòng)繼電器的趨勢(shì)。</p><p>　　PTC常溫電阻值可用萬(wàn)用表測(cè)量，也可直接讀取。如松下330M355型啟動(dòng)器，電阻值33Ω，耐壓355V；470N400型啟動(dòng)器，電阻值47Ω，耐壓400V

107、。東芝、日立壓縮機(jī)配用PTC電阻一般取22Ω，松下、三菱壓縮機(jī)取30Ω，國(guó)產(chǎn)上菱壓縮機(jī)取100Ω。</p><p>　　選用PTC時(shí)，可根據(jù)壓縮機(jī)功率特性，主要從常溫電阻、最大沖擊電流等考慮選擇合適的PTC元件型號(hào)</p><p><b>　　(3)電容啟動(dòng)器</b></p><p>　　電容啟動(dòng)器是一種輔助啟動(dòng)裝置，主要用于冷藏箱等制冷設(shè)備中

108、。其作用是在增加啟動(dòng)電流的前提下，增加電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電源電壓低時(shí)，壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，這時(shí)電動(dòng)機(jī)電流增大，會(huì)導(dǎo)致過(guò)載保護(hù)器開(kāi)路，甚至燒壞電動(dòng)機(jī)繞組。在這種情況下，采用電容輔助啟動(dòng)裝置，就可解決這一問(wèn)題。</p><p>　　電容器的好壞的判別方法：測(cè)量前，先將電容器兩引線短接，使其放電。然后用萬(wàn)用表兩表筆分別接電容器兩引線，正常情況下，萬(wàn)用表兩指針由電阻大的方向向電阻小的方向偏移，然后再回偏。否則說(shuō)明電容

109、已損壞，應(yīng)按原容量、耐壓更換新件。</p><p>　　2.8.3 過(guò)載保護(hù)器</p><p><b>　　工作原理如下：</b></p><p>　　過(guò)載保護(hù)器一般有外接式和內(nèi)埋式兩大類。</p><p><b>　　(1)外接式</b></p><p>　　外接過(guò)載保護(hù)