畢業(yè)設計中期答辯-智能型電冰箱溫度控制系統(tǒng)

1、,畢業(yè)設計中期答辯,,,題目：智能型電冰箱溫度控制系統(tǒng)專業(yè)：電氣工程及其自動化姓名：武東陽班級：電氣1407指導老師：金晶,目錄,課題闡述電冰箱現(xiàn)狀及用戶分析最終設計方案目前已完成的工作遇見的一些問題剩余論文的進度安排,課題闡述,論文的研究目標本設計利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器來采集電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度，通過ATMEL公司的高效微控制器AT89C51單片機進行數(shù)字信號處理，從而達到智能控制的目的。

2、使系統(tǒng)實現(xiàn)電冰箱冷藏室和冷凍室的溫度設置、電冰箱自動除霜、報警等功能。 設計要求完成溫度控制系統(tǒng)設計，給出硬件各部分電路圖及軟件程序流程圖。,我國電冰箱現(xiàn)狀,一、多門推進結(jié)構(gòu)升級，大容積大受歡迎　　盡管2015年冰箱的規(guī)模增長難續(xù)輝煌，但結(jié)構(gòu)升級的腳步從未放慢，隨著人們對食品保鮮和健康的要求增高，擁有多溫區(qū)的多門產(chǎn)品能夠更好的保存食物并防止串味，多門對開門等高端產(chǎn)品的均價下滑也使得消費者在購買冰箱時更加青睞此類產(chǎn)品，促使高端產(chǎn)

3、品比重大幅提升。根據(jù)奧維咨詢(AVC)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，冰箱1-11月兩門零售額份額同比下滑5.4個百分點，多門和對開門產(chǎn)品零售額份額同比分別上漲5.9和3.2個百分點。許多上班族習慣在周末一次性買齊一周的食物，這就要求冰箱的容積要足夠大，促使了大容積冰箱的暢銷。2015年1-11月，180L-220L零售額份額同比下滑9.4個百分點，而400L以上容積段產(chǎn)品零售額份額同比上漲8.6個百分點。多門產(chǎn)品的大容積產(chǎn)品比重增長最為明顯，兩門和三門

4、產(chǎn)品大容積化趨勢也在加劇。,二、產(chǎn)品智能化腳步加快,2015年，電腦溫控和風冷冰箱的滲透率大幅攀升，在多門、對開門產(chǎn)品中表現(xiàn)尤為搶眼。主要是由于隨著物質(zhì)水平的提升，自動化、智能化已經(jīng)成為人們追求生活的方式。能夠精確控溫的電腦溫控產(chǎn)品確保食品保鮮程度達到最優(yōu)。另外，智能家居指數(shù)的發(fā)布和智能家居概念的推廣都預示著智能家電將逐漸走入人們的生活，隨著芯片、網(wǎng)絡解決方案的日趨成熟，預計未來智能化冰箱產(chǎn)品將迎來發(fā)展的高峰期?！　【€上規(guī)模增長的同時

5、，產(chǎn)品也逐漸向高端化發(fā)展。截止到2014年11月，線上市場兩門產(chǎn)品的零售額份額為31.7%，同比下降6.0個百分點；三門、多門和對開門產(chǎn)品的零售額份額分別上漲2.6、2.2和3.7個百分點。目前，各電商大佬也在逐步布局農(nóng)村電商和O2O，預計線上規(guī)模占比增高的同時，線上線下產(chǎn)品結(jié)構(gòu)也將逐漸趨同。,本次設計的優(yōu)點,本設計的目的是利用單片機采集環(huán)境溫度值，以數(shù)字量的形式存儲和顯示，可以獨立作為一種設備對溫室溫度進行有一定精度的控制，經(jīng)過簡單的

6、運算發(fā)出各種控制命令，并能動態(tài)的顯示當前溫度值，設定目標控制溫度值。本設計所采用的控制芯片為AT89C51單片機，此芯片功能強大，能夠滿足設計要求。通過對電路的設計，對芯片的外圍擴展，使得單片機作為控制器核心，對電冰箱的工作過程進行控制，并用聲音將電冰箱的一些工作過程進行提示，使控制過程更人性化。通過DS18B20溫度傳感器對冷藏室、冷凍室溫度進行檢測，并將產(chǎn)生的模擬信號，通過DS18B20進行A/D轉(zhuǎn)換送入單片機；對除霜電路則采用熱敏

7、電阻進行溫度檢測后產(chǎn)生中斷信號送入單片機。溫度檢測信號經(jīng)單片機處理后用于調(diào)節(jié)壓縮機和加熱器的工作，滿足消費者對溫度的設置要求，實現(xiàn)自動除霜功能。,最終設計方案,本設計方案由單片機，傳感器，鍵盤輸入，電源，顯示電路和壓縮機組成。直冷式電冰箱的控制原理是根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機的啟動與停止，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設定的溫度范圍內(nèi)。一般，當蒸發(fā)器溫度高至3~5°C時，啟動壓縮機制冷，當溫度低于-10°C~-20

8、76;C時，停止制冷。本電冰箱電控系統(tǒng)要完成冷凍室及冷藏室的溫度檢測和動態(tài)顯示的功能，霜厚檢測及除霜的功能，開門報警功能，溫度設置功能，以及電源過欠壓保護功能。此設計的電冰箱電控系統(tǒng)是以AT89C51作為主控制芯片，DS18B20溫度傳感器為溫度檢測元件，液晶顯示器，按鍵開關(guān)等元器件組成，通過軟硬件結(jié)合實現(xiàn)鍵盤掃描，液晶顯示，I/O口擴展功能。該系統(tǒng)具有簡潔，操作簡便，實用方便的特點。,設計圖,設計進程,查閱資料，方案論證，掌握相關(guān)知識

9、，并完成文獻綜述進行系統(tǒng)設計，進一步進行實驗，確定最佳方案；完成硬件各部分電路設計，完成溫度控制系統(tǒng)設計，開始撰寫論文。,單片機,單片機采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機。該芯片不僅具有MCS-51[4]系列單片機的所有特性，而且片內(nèi)集成有4KBFLASH程序存儲器和256B數(shù)據(jù)存儲器，價格低，是目前性能價格比較高的單片機之一。芯片完全滿足系統(tǒng)需要，不需再外擴程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。AT89C51它具有如下優(yōu)點：1)集

10、成度高;2)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單;3)系統(tǒng)擴展方便;4)可靠性高;5)處理功能強、速度高;6)容易產(chǎn)品化。另外： AT89C51完全兼容MCS-51系列單片機的所有功能，并且本身帶有2K的內(nèi)存儲器，可以在編程器上實現(xiàn)閃爍式的電擦寫達幾萬次以上，比以往慣用的8031CPU外加EPROM為核心的單片機系統(tǒng)在硬件上具有更加簡單方便等優(yōu)點，具體如下：1)AT89C51單片機是最早期也最典型的產(chǎn)品，低功耗、高性能、采用CHMOS工藝的8位單片機。2

11、)它在硬件資源和功能、軟件指令及編程上與Intel 80C3X單片機完全相同。在應用中可直接替換。3)在AT89C51內(nèi)部有FLASH程序存儲器，既可用常規(guī)的編程器編程，也可用在線使之處于編程狀態(tài)對其編程。編程速度很快，擦除時也無需紫外線，非常方便。4)AT89C5X系列可認為是Intel 80C3X[5]的內(nèi)核與Atmel FLASH技術(shù)的結(jié)合體。它為許多嵌入式控制系統(tǒng)提供了靈活、低成本的解決方案,LM7805設計的+5V穩(wěn)壓電源

12、電路圖,5V電壓源主要用于為AT89C51，光敏二極管，LED，報警電路等器件及電路提供穩(wěn)壓源。電源（Vcc）是整個實驗板正常工作的動力源泉。電源電壓過大會大大縮短芯片的工作壽命，嚴重的會燒毀芯片及其它元器件；過小將不能驅(qū)動實驗板工作電路。因此設定合適的電源電壓值非常重要。此實驗板主要芯片工作電壓均位+5V左右，所以采用7805三端穩(wěn)壓 芯片將+12V整形為+5V直流給整個實驗板供電。12V穩(wěn)壓源主要用于為比較器，固態(tài)繼電器等提供穩(wěn)

13、壓源,時鐘電路,時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需的時鐘信號，時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機本身就如同一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。在AT89C51單片機內(nèi)部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過XTAL1和XTAL2引腳接入定時控制元件（晶體振蕩器和電容），即可構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。在AT89C51芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，而在芯片的外部，XT

14、AL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容。,復位電路,復位是單片機的初始化操作，其主要功能是使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。除了進入系統(tǒng)的正常初始化以外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境也需按復位鍵以重新啟動。AT89C51芯片內(nèi)部有復位電路，RST引腳是復位信號的輸入端高電平有效，復位方式有自動復位和手動復位兩種。本單片機系統(tǒng)采用自動復位方式復位。,DS18B20數(shù)字溫度傳感器,DS18B20數(shù)

15、字溫度傳感器是達拉斯半導體公司生產(chǎn)的1-Wire器件，即單總線器件，它與傳統(tǒng)的熱敏電阻有所不同的是，它可以直接將被測溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供微機處理，并且根據(jù)具體要求，通過簡單地編程實現(xiàn)9位的溫度讀數(shù)。具有線路簡單，體積小的特點。因此用它來組成一個測溫系統(tǒng)，線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計，它們可以并接到多個地址線上與單片機實現(xiàn)通信。由于每一個DS18B20出廠都刻有唯一的一個序列號并存入其ROM中，因此CPU可用簡單

16、的通信協(xié)議就可以識別，從而節(jié)省了大量的引線和邏輯電路，給設計者帶來很多方便。DS18B20作為溫度傳感器，安裝于冷藏室和冷凍室內(nèi)的內(nèi)側(cè)壁。由于DS18B20可以直接將溫度的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，因此電路上非常簡單，不需要其他的連接，但是為了確保信號的穩(wěn)定，在DS18B20傳感器的信號線上需要加上一個4.7K的上拉電阻，確保信號溫度的傳輸。,除霜電路,把熱敏電阻器安裝在距蒸發(fā)器3mm的某個合適的位置上，當霜厚大于3mm時，熱敏電阻接觸

17、到霜而感到較低的溫度，其電阻值Rt變大，A點溫度降低，電壓跟隨器輸出電壓降低，經(jīng)放大器放大,輸入比較器中。由于輸入電壓低于比較器的比較電壓而輸出低電平，穩(wěn)壓管導通，經(jīng)反相器輸出低電平，結(jié)合軟件編程，觸發(fā)單片機產(chǎn)生中斷，控制加熱絲的啟動和壓縮機停止工作，并通過軟件編程控制加熱絲工作一定時間后停止工作；加熱后再次檢測溫度；當霜有一定的融化后，熱敏電阻檢測到的溫度升高，Rt阻值降低，VA電壓值升高，經(jīng)放大器放大,輸入比較器中。由于輸入電壓高于

18、比較器的比較電壓而輸出高電平，穩(wěn)壓管截止，無中斷。,顯示電路圖,帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64，內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示8×4行16×16點陣的漢字

19、，也可完成圖形顯示低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。,報警裝置電路圖,本設計含開門報警功能，當開門延時2min后發(fā)聲報警，用于提醒使用者關(guān)門，以達到節(jié)電節(jié)能，延長電冰箱的使用時間。其電路圖如圖所示。,鍵盤電路,鍵盤顯示電路是人與AT89C51進行人機交換的媒介，用于向CPU輸入運行參數(shù)，控制系統(tǒng)

20、的運行狀態(tài)。鍵盤電路形式分為直接編碼輸入鍵盤和矩陣鍵盤。前者接口電路簡單，一般應用于需要少量按鍵的控制系統(tǒng)。后者因占用I/O引腳數(shù)少，常被按鍵較多的控制系統(tǒng)所采用。,系統(tǒng)電路圖,遇見的一些問題,1，由于所用的液晶刷屏速度比較快而仿真軟件速 度比較慢，因此程序在開始運行是有可能暫時還不能顯示正確溫度，需要過一會才能顯示正確的溫度2，使用keil編程軟件，暫時有點不會多電路編程，正在查找資料學習。3.,剩余論文的進度安排1，使