開題報(bào)告朱麗1219

1、上海電機(jī)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告課 題 基于單片機(jī)電冰箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院（系） 電氣學(xué)院 專 業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化(電力系統(tǒng)方向)年 級(jí) BG0804 學(xué) 號(hào) 081001010439 姓 名 朱麗 _導(dǎo) 師 商雨青 _ 定稿日期：2011 年 12 月20日11基于單片機(jī)電冰箱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要: 單片機(jī)以獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而得到迅速推廣應(yīng)用，其中家用電器就是其應(yīng)用中的一個(gè)領(lǐng)域。用單片機(jī)取代傳統(tǒng)的家用電器中機(jī)械控制部件，并實(shí)現(xiàn)家電智能化。由此確定了單片機(jī)在家用電器中的重要地位?？梢赃@樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制。本文基于單片機(jī)在家用電器設(shè)備上的應(yīng)用，深入學(xué)習(xí)了單片機(jī)的原理及接

2、口技術(shù)。設(shè)計(jì)出一套通過單片機(jī)AT89C51控制溫度傳感器DS18B20采集當(dāng)前電冰箱冷藏室溫度，運(yùn)用按鍵來設(shè)定速冷時(shí)間和溫度，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值時(shí)會(huì)自動(dòng)停止壓縮機(jī)和具有開門超時(shí)報(bào)警功能于一體的自動(dòng)化電冰箱。同時(shí)通過掌握相關(guān)C語言的編程技術(shù)對(duì)單片機(jī)的自動(dòng)化控制程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：電冰箱 溫控 單片機(jī) 報(bào)警1.文獻(xiàn)綜述1.1 電冰箱溫度控制系統(tǒng)介紹壓縮機(jī)蒸發(fā)器冷凝器毛細(xì)管干燥過濾器圖1 電冰箱溫控原理圖按溫控方式分類：（1）機(jī)械溫控：機(jī)械溫控是指由機(jī)械方式調(diào)節(jié)冰箱制冷的一種溫控方式這種方式應(yīng)用較早系統(tǒng)較為簡單,采用電子感溫頭控制箱內(nèi)溫度的電子溫控方式,其溫度控制器較為靈敏。（機(jī)械單溫單控冰箱、機(jī)

3、械雙溫單控冰箱、機(jī)械雙溫雙控冰箱）旋鈕上的數(shù)字是溫控器的檔位,不代表具體溫度值:“0”度為停機(jī)工作;從“1”到“7”，數(shù)字越大，箱內(nèi)溫度越低，調(diào)整的數(shù)字愈小，說明壓縮機(jī)工作時(shí)間愈短；數(shù)字愈大，壓縮機(jī)工作時(shí)間愈長。當(dāng)然，壓縮機(jī)工作時(shí)間短，冰箱內(nèi)的溫度就高一些，壓縮機(jī)工作時(shí)間長，冰箱內(nèi)的溫度就低一些。冰箱數(shù)字越高冰箱內(nèi)溫度就越低1。（2）電子溫控：利用電子感溫探頭控制箱內(nèi)溫度，控制靈敏、溫度精確，但控制系統(tǒng)沒有綜合功能，不具備人工智能。直冷系統(tǒng)為單循環(huán)，不能分別調(diào)節(jié)冷藏室和冷凍室的溫度。智能模糊控制并顯示溫度，無法人工調(diào)節(jié)精確控制溫度。（電子雙溫單控冰箱、電子雙溫雙控冰箱、電子雙溫多控冰箱）電冰箱

4、的電子溫控器采用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻Rt1 , Rt2作為感溫元件。電冰箱壓縮機(jī)的開停由冷藏室的溫度控制, Rt1 ( 冷藏室熱敏電阻) 為冷藏室溫度傳感器, Rt1和Rt2組成分壓器, 隨著冷藏室溫度的變化,電阻電壓隨之改變。從而達(dá)到了電冰箱溫控定溫復(fù)位的要求. 改變電阻參數(shù), 即可改變開、停機(jī)溫度特性, 滿足不同用戶的要求2。（3）電腦溫控：整個(gè)系統(tǒng)由電腦控制，溫度穩(wěn)定、精確。帶電磁閥的冰箱有雙循環(huán)回路，雙溫雙控，能分別調(diào)節(jié)冷藏室、冷凍室的溫度?？刂葡到y(tǒng)具有人工設(shè)定精確控制到每一度。（電腦雙溫單控冰箱、電腦雙溫雙控冰箱、電腦雙溫多控冰箱） 如雙溫雙控制冷系統(tǒng)工作過程是這樣的:接通電

5、源后,因冷藏室溫度高于其設(shè)定溫度,冷藏室溫度控制器處于閉合狀態(tài),電磁閥斷電,壓縮機(jī)工作。制冷劑經(jīng)由下毛細(xì)管進(jìn)入蒸發(fā)器,冷藏室、冷凍室同時(shí)制冷。當(dāng)冷藏室溫度達(dá)到設(shè)定要求時(shí),若冷凍室仍未達(dá)到設(shè)定溫度,則冷藏室溫度控制器斷開,同時(shí)接通電磁閥,電磁閥換向,關(guān)閉下毛細(xì)管通道,接通上毛細(xì)管通道因冷凍室溫度控制器仍處于閉合狀態(tài),壓縮機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),制冷劑由上毛細(xì)管進(jìn)入冷凍室蒸發(fā)器,冷凍室繼續(xù)進(jìn)行制冷。直到冷凍室也達(dá)到設(shè)定溫度后,冷凍室溫度控制器也斷開,壓縮機(jī)才停止工作3。（4）雙溫單控在冷藏室或冷凍室，放一感溫探頭來感受冷藏室或冷凍室的溫度，并采用一根毛細(xì)管同時(shí)控制冷藏室和冷凍室，通過控制器將這些溫度與案件輸入

6、的溫度值進(jìn)行運(yùn)算比較，通過控制壓縮機(jī)的開庭來控制冷藏室，冷凍室的溫度。美菱 BCD-186DHA冰箱就是屬于雙溫單控一類的。與普通直冷冰箱不同的是，雙毛細(xì)管系統(tǒng)中多了一個(gè)電磁閥控制制冷劑的流向。從壓縮機(jī)出來的制冷劑氣體經(jīng)過冷凝器的冷凝后，進(jìn)入三通電磁閥，該電磁閥根據(jù)微電腦的指令控制制冷劑的流向。當(dāng)冷藏、冷凍室都需要制冷時(shí)，電磁閥不通電，制冷劑通過毛細(xì)管進(jìn)入冷藏室蒸發(fā)器，然后再進(jìn)入冷凍室蒸發(fā)器，兩個(gè)間室同時(shí)制冷。（5）智能溫控隨著對(duì)電冰箱在節(jié)能、環(huán)保、舒適等方面的要求不斷提高, 越來越多的智能控制技術(shù)引入到電冰箱中。嵌入式智能家用電器也簡稱為智能家用電器。在這種家用電器中, 人機(jī)界面友好方便,

7、由單片機(jī)對(duì)家用電器的基本功能進(jìn)行控制, 同時(shí)還模擬人的智能活動(dòng)過程。在控制過程中結(jié)合各種智能活動(dòng)進(jìn)行必要的處理, 大大提高了家用電器的品質(zhì)和性能, 產(chǎn)生了更加優(yōu)秀的控制效果, 使人們得到更理想的服務(wù)4-6。1.2 DS18B20溫度傳感器DS18B20是美國DALLAS半導(dǎo)體公司推出的一款智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75750ms內(nèi)完成912位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根線讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18

8、B20供電，而無須額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。它在測(cè)溫精度，轉(zhuǎn)換時(shí)間，傳輸距離，分辨率等方面都給用戶的使用帶來了方便，效果也更令人滿意7。圖2 DS18B20引腳圖1.3液晶顯示1602字符型LCD此次畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，我所選用的1602LCD顯示器的型號(hào)是16腳帶背光的型號(hào)。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。下面以長沙太陽人電子有限公司的1602字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖3-6所示：圖3 1602字符型液晶顯示器實(shí)物圖(1)

9、1602LCD主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:16×2個(gè)字符芯片工作電壓:4.55.5V工作電流:2.0mA(5.0V)模塊最佳工作電壓:5.0V字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm(2)引腳功能說明第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器 調(diào)整對(duì)比度。第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，

10、當(dāng)RS為低電平R /W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極8。14鍵盤在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，用到的按鍵數(shù)為4，分別代表了上下選擇鍵，功能選擇鍵和啟動(dòng)鍵.。當(dāng)按鍵合上時(shí)，P1.0為低電平；當(dāng)按鍵斷開時(shí)，P1.0為高電平。圖4 按鍵15光電耦合器件光耦合器MOC3083（opticalcoupler，英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號(hào)的器件，通常把發(fā)光器（紅外線發(fā)光二極管LED）

11、與受光器（光敏半導(dǎo)體管）封裝在同一管殼內(nèi)。當(dāng)輸入端加電信號(hào)時(shí)發(fā)光器發(fā)出光線，受光器接受光線之后就產(chǎn)生光電流，從輸出端流出，從而實(shí)現(xiàn)了“電光電”轉(zhuǎn)換。以光為媒介把輸入端信號(hào)耦合到輸出端的光電耦合器，由于它具有體積小、壽命長、無觸點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)字電路上獲得廣泛的應(yīng)用。其實(shí)物圖見圖5所示9。圖5 MOC3063實(shí)物圖16 直流電源模塊單片機(jī)工作的電壓是5V的直流電，所以我們要為單片機(jī)供應(yīng)持續(xù)不變的直流電信號(hào)，這樣才能保證單片機(jī)工作的穩(wěn)定，以及單片機(jī)在處理數(shù)據(jù)上的持續(xù)性。單片機(jī)在工作時(shí)由時(shí)鐘頻率決定其輸出波形。從市用的普通交流電出發(fā)，我們可以設(shè)計(jì)出給單片

12、機(jī)供電的電源電路。首先把交流電接入小型變壓器，把220V的交流電變成15V的交流電，然后經(jīng)過整流橋整流，濾波電路濾波，可以得到接近12V的直流電壓，再經(jīng)過7805的集成穩(wěn)壓片，就可以得到5V的直流電了。當(dāng)然有時(shí)候要采用小型蓄電池作為最初的電源，我們把7805的電路另作一個(gè)模塊放在一邊備用10-11。圖6 直流電源內(nèi)部電路圖1.7 ADC0809ADC0809就是一種CMOS單片逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器， 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。該芯片由8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等電路組成。因此， ADC0809可處理8路模擬量輸入， 且有三態(tài)輸

13、出能力。該器件既可與各種微處理器相連， 也可單獨(dú)工作。其輸入輸出與TTL 兼容。ADC0809是8路8位A/D轉(zhuǎn)換器(即分辨率8位)，具有轉(zhuǎn)換起停控制端， 轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s采用單5V電源供電， 模擬輸入電壓范圍為05V， 且不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)， 工作溫度范圍為-4085功耗可抵達(dá)約15mW12-13。2.選題背景及其意義冰箱是深刻改變了人類生活的現(xiàn)代奇跡之一。在人們發(fā)明冰箱之前，保存肉類的唯一方法是腌制，大的提高冷凍器具在家庭醫(yī)院旅館餐廳和科研單位得到了廣泛的應(yīng)用。 隨著國民經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展人民的生活水平有了很用較為普及的家用電器近年來隨著微電子技術(shù)、傳感器技術(shù)以及控制理論的發(fā)展其呈現(xiàn)迅猛發(fā)

14、展電冰箱向大容量、多功能、無氟、節(jié)能、智能化、人性化方向發(fā)展因此傳統(tǒng)的機(jī)械式、簡單的電子控制難以滿足現(xiàn)代冰箱的發(fā)展要求。電冰箱一般設(shè)有冷凍室和冷藏室。冷凍室的溫度為:- 16- 24 。冷藏室的溫度為:28。電冰箱控制的主要任務(wù)就是保持箱內(nèi)食品最佳溫度達(dá)到食品保鮮14-15。在這個(gè)課題上，我已經(jīng)學(xué)過了模擬電子電路，單片機(jī)，電力電子等課程，做這個(gè)課題，可以使我不但鞏固以前所學(xué)習(xí)的知識(shí)，更可以將知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的操作中去，在理論知識(shí)和實(shí)際運(yùn)用聯(lián)系的同時(shí)，還能學(xué)習(xí)很多新的知識(shí)。3.研究內(nèi)容（1）通過鍵盤對(duì)冰箱冷藏室的溫度進(jìn)行設(shè)定并顯示，對(duì)連續(xù)速冷時(shí)間進(jìn)行設(shè)置并顯示。（2）啟動(dòng)壓縮機(jī)根據(jù)制冷時(shí)間進(jìn)行制冷

15、。（3）制冷結(jié)束后，通過溫度傳感器對(duì)冷藏室溫度進(jìn)行檢測(cè)并送入單片機(jī)與設(shè)定溫度進(jìn)行比較。（4）單片機(jī)判斷冷藏室檢測(cè)到的溫度是否在設(shè)定的范圍內(nèi)，并作出對(duì)壓縮機(jī)的啟，停操作。（5）定期檢測(cè)冷藏室溫度和門開關(guān)狀態(tài)，并進(jìn)行開門延時(shí)1min報(bào)警。4.工作特色及其難點(diǎn)，擬采取的解決措施4.1工作特色（1）采用先進(jìn)的單片機(jī)控制，他體積小巧，攜帶方便 ，通訊速度快，無須外接電源。（2）溫度傳感器DS18B20是一款智能傳感器，它可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單，可靠性更高。（3）MOC3063光電耦合器具有體積小、壽命長、無觸點(diǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，輸出和輸入之間絕緣，單向傳輸信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。4.2難點(diǎn)（1）單片機(jī)對(duì)溫度傳感器采集數(shù)

16、據(jù)的收集與分析（2）單片機(jī)鍵盤對(duì)液晶顯示器的控制4.3擬采取的解決措施（1）通過編程，在實(shí)際系統(tǒng)中不斷調(diào)試。（2）多找相關(guān)資料，咨詢教師。（3）在圖書館中多尋找相關(guān)資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。5.論文工作量及預(yù)期進(jìn)度 2011/10/12011/10/29： 查找相關(guān)資料。2011/10/292011/11/19： 寫開題報(bào)告初稿。2011/11/192011/12/20： 完成開題報(bào)告。2012/12012/3： 正式研究課題。2012/42012/5： 編寫畢業(yè)論文。2012/5： 畢業(yè)答辯準(zhǔn)備和答辯。6.預(yù)期成果及其可能的創(chuàng)新點(diǎn)（1） 開發(fā)出一個(gè)相應(yīng)的模擬系統(tǒng)；（2） 實(shí)現(xiàn)利用功能鍵分別控制溫度

17、設(shè)定、冷藏室溫度設(shè)定（3） 具有開門超時(shí)報(bào)警功能參考文獻(xiàn)1 張心剛.冰箱的機(jī)械控溫與電腦控溫.現(xiàn)代家電.1999(2) 2 夏清川.電冰箱電子溫控器原理及其應(yīng)用.深圳惠鹽高速公路有限公司，2000 3 國力.從儲(chǔ)物到保鮮西門子電腦溫控冰箱.中國食品.1999（13）4 路康.一種新型語音電冰箱控制器的設(shè)計(jì)J.電子產(chǎn)品世界,2004(6) 5 陳延奎.基于MCS-51 單片機(jī)的電冰箱控制器J .電子工程師, 2008(2)6 周興華.冰箱節(jié)能溫度控制器的制作 J.電子世界,2003(5)-52-53. 7 夏莉英, 陳雁 .基于DS18B20的溫度測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì). 蘇州職業(yè)大學(xué). 微計(jì)算機(jī)信息,

18、Microcomputer Information, 2011（01）8 李亞梅.字符型液晶顯示的接口應(yīng)用.石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院信息工程系.2008(19) 9 周俊. 淺析檢測(cè)系統(tǒng)中的光電耦合技術(shù).湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院,裝備制造技術(shù),2011(10)10 丘濤文.開關(guān)電源的發(fā)展及技術(shù)趨勢(shì)J.電力技術(shù),2008,(06) .11 李靖,魏琳.開關(guān)電源基本原理、發(fā)展和趨勢(shì)J.光盤技術(shù), 2008,(08) .12 郭勇. 基于ADC0809和51單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)J. 電子元器件應(yīng)用, 2011,(05)13 夏莉英,陳雁. 基于ADC0809的模擬電壓采樣測(cè)量方法J. 福建電腦, 2008,(04) .14 鐘淑平. 談?wù)勲姳銳. 初中生世界(初二物理版), 2008,(Z5) .15 許谷淵. 關(guān)于冰箱的知識(shí)J. 世界科學(xué), 2006,(11) .指導(dǎo)教師意見 導(dǎo)師簽名： 年 月 日評(píng)議小組意見1、論文選題：有理論意義；有工程背景；有實(shí)