電冰箱系統(tǒng)概述

1、 引言上世紀(jì)80年代初，西門子生產(chǎn)出第一臺單壓縮機(jī)、雙循環(huán)系統(tǒng)的電子溫控冰箱。1998年，電腦冰箱開始進(jìn)入中國市場。同年，科龍自行研制了中國第一臺電腦冰箱。1999年，海爾全面進(jìn)入，LG、三星也分別宣布推出數(shù)字化冰箱，電腦冰箱市場逐步進(jìn)入成熟期。2001年，西門子全新E智電腦溫控冰箱面世，標(biāo)志著冰箱消費(fèi)提升到一個(gè)新的階段。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，單片微型計(jì)算機(jī)的功能也不斷增強(qiáng)，許多高性能的新型機(jī)種不斷涌現(xiàn)出來。單片機(jī)以其功能強(qiáng)、體積小、可靠性高、造價(jià)低和開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，稱為自動(dòng)化和各個(gè)測控領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的器件；在工業(yè)生產(chǎn)中被稱為必不可少的器件；尤其在日常生活中單片機(jī)發(fā)揮的作用也越來越大。人們

2、對家用電冰箱的控制功能要求越來越高，這對電冰箱控制器提出了更高的要求。多功能，智能化是其發(fā)展方向之一，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，家電智能化是時(shí)代發(fā)展的需求，是一種必然趨勢。傳統(tǒng)的機(jī)器控制，簡單的電子控制已經(jīng)難以滿足發(fā)展的要求。而采用基于單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)，不僅可以大大縮短設(shè)計(jì)新產(chǎn)品的時(shí)間，同時(shí)只要增加少許外圍器件在軟件設(shè)計(jì)方面就能實(shí)現(xiàn)功能的擴(kuò)展，以及智能化方面的提高，因此可最大限度地節(jié)約成本。本設(shè)計(jì)即為基于單片機(jī)的電冰箱溫度控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的機(jī)械溫控冰箱200升左右的價(jià)格一般在2000元以下，而相同容量的電腦智能冰箱幾乎都在3000元左右；冷凍能力超強(qiáng)的進(jìn)口品牌，價(jià)格普遍在3500元以上。智能冰箱能否繞過價(jià)

3、格這道坎，迅速取代機(jī)械溫控冰箱，有必要對次系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)測試。智能冰箱2000年開始蜂擁而上，數(shù)十個(gè)大大小小的冰箱品牌爭先恐后推出電腦智能冰箱，紛紛以智能冰箱作為高檔產(chǎn)品、形象產(chǎn)品。智能冰箱的冷凍能力較機(jī)械溫控冰箱強(qiáng)數(shù)倍，冷凍能力可以達(dá)到18公斤以上，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能低噪音，是冰箱的技術(shù)升級產(chǎn)品。1 緒論1.1電冰箱的系統(tǒng)組成液體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)時(shí)，會吸收很多熱量，簡稱為“液體汽化吸熱”，電冰箱就是利用了液體汽化的過程中需要吸熱的原理來制冷的。 蒸氣壓縮式電冰箱制冷系統(tǒng)，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、干燥過濾器、毛細(xì)管、蒸發(fā)器等部件組成，其動(dòng)力均來自壓縮機(jī)，干燥過濾器用來過濾贓物和干燥水分，毛細(xì)管用來節(jié)流降壓，

4、熱交換器為冷凝器和蒸發(fā)器。制冷壓縮機(jī)吸入來自蒸發(fā)器的低溫低壓的氣體制冷劑，經(jīng)壓縮后成為高溫高壓的過熱蒸氣，排入冷凝器中，向周圍的空氣散熱成為高壓過冷液體，高壓過冷液體經(jīng)干燥過濾器流入毛細(xì)管節(jié)流降壓，成為低溫低壓液體狀態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器中汽化，吸收周圍被冷卻物品的熱量，使溫度降低到所需值，汽化后的氣體制冷劑又被壓縮機(jī)吸入，至此，完成一個(gè)循環(huán)。壓縮機(jī)冷循環(huán)周而復(fù)始的運(yùn)行，保證了制冷過程的連續(xù)性。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(jī)的啟、停，使冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。冷凍室用于冷凍食品通常用于冷凍的溫度為6C18C,冷藏室用于相對于冷凍室較高的溫度下存放食品，要求要有一定的保

5、鮮作用，不能凍傷食品，溫度一般為0C10C，當(dāng)測得冷凍室溫度高至6C 3C時(shí)或者是冷藏室溫度高至10C13C是啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷，當(dāng)冷凍室溫度低于18C21C或者冷藏室溫度低于0C3C時(shí)停止制冷，關(guān)閉壓縮機(jī)。采用單片機(jī)控制，可以使控制更為準(zhǔn)確、靈活。1.2 溫度控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)作為中央處理器，通過功能鍵分別控制溫度設(shè)定、冷藏室及冷凍室溫度設(shè)定等。溫度傳感器冷藏室和冷凍室的溫度進(jìn)行采集，采集到的溫度通過A/D轉(zhuǎn)換后傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)輸出信號給顯示部分進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度的顯示，并通過和設(shè)定的預(yù)期溫度進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號，從而實(shí)現(xiàn)對兩室的雙溫雙控1。溫度

6、測量范圍26C26C，精度1C?？傮w方案結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：圖1-1 電冰箱溫度控制單元結(jié)構(gòu)圖Fig.1-1 temperature of refrigerator control unit structure實(shí)現(xiàn)方案的技術(shù)路線為：用單片機(jī)AT89S51作為控制核心，用LED實(shí)現(xiàn)顯示兩室溫度，用驅(qū)動(dòng)電路控制壓縮機(jī)完成制冷調(diào)節(jié)，采用Protel 99 SE繪制各部分的電路圖，用匯編語言完成軟件編程。1.3 控制系統(tǒng)功能系統(tǒng)設(shè)定3個(gè)測溫點(diǎn)，測量范圍-26+26，精度1：利用功能鍵分別控制溫度設(shè)定、速凍設(shè)定及冷藏溫度設(shè)定等；利用數(shù)碼管顯示冷凍室、冷藏室溫度，壓縮機(jī)啟、停和速凍、報(bào)警狀態(tài)；制冷壓縮機(jī)停

7、機(jī)后自動(dòng)延時(shí)3min后放能再啟動(dòng)；電冰箱具有自動(dòng)除霜功能，當(dāng)霜厚達(dá)3mm時(shí)自動(dòng)除霜；開門延時(shí)超過2min發(fā)聲報(bào)警連續(xù)速凍時(shí)間設(shè)定范圍18h：工作電壓為180240V，當(dāng)欠壓或過壓時(shí)，禁止啟動(dòng)壓縮機(jī)并用指示燈顯示。自動(dòng)調(diào)節(jié)功能是電冰箱應(yīng)具備的主要功能。電冰箱設(shè)有冷凍室和冷藏室，冷凍室的溫度為618，冷藏室的溫度為010，在該溫度范圍內(nèi)，食品保鮮效果較好，因此，對控制器的要求是將冷凍室和冷藏室的溫度自動(dòng)控制在各自的范圍內(nèi)。冷凍室中的水分會凝結(jié)成霜，因此，電冰箱應(yīng)有自動(dòng)除霜功能。該功能的實(shí)現(xiàn)方法是通過累計(jì)壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間和檢測環(huán)境溫度，來判斷是否滿足化霜條件，當(dāng)滿足化霜條件時(shí)，接通化霜加熱絲，同時(shí)斷開

8、壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)，30分鐘后斷開化霜加熱絲，接通壓縮機(jī)，再過15分鐘后接通風(fēng)機(jī)。電源過欠壓保護(hù)功能 ，為了使電冰箱安全可靠地運(yùn)行，要求其電源電壓在180V240V之間。因此，當(dāng)電源電壓小于180V或大于240V時(shí)，壓縮機(jī)應(yīng)自動(dòng)停機(jī)并報(bào)警顯示。壓縮機(jī)開啟延時(shí)功能，該功能要求壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)間超過3分鐘才能啟動(dòng)，以延長壓縮機(jī)的壽命。這就要求在每次電冰箱上電時(shí)，都要檢查壓縮機(jī)停機(jī)是否到3分鐘，若未達(dá)到，需延時(shí)到3分鐘后才能啟動(dòng)。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有判斷與延時(shí)功能。故障自檢報(bào)警功能，該功能要求在電冰箱運(yùn)行過程中，不斷診斷電冰箱的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)，電冰箱停機(jī)并報(bào)警顯示。1.4 控制系統(tǒng)原理直冷式電冰箱的

9、控制原理是根據(jù)蒸發(fā)器的溫度控制制冷壓縮機(jī)啟、停，是冰箱內(nèi)的溫度保持在設(shè)定溫度范圍內(nèi)。一般，當(dāng)蒸發(fā)器溫度高至35時(shí)啟動(dòng)壓縮機(jī)制冷，當(dāng)溫度低于-10-20時(shí)停止制冷，關(guān)斷壓縮機(jī)。電冰箱的制冷過程是由密封式壓縮機(jī)將在蒸發(fā)器中吸熱而蒸發(fā)的制冷劑蒸氣吸入，并壓縮成高溫高壓蒸氣，然后送入冷凝器。高溫高壓蒸氣在冷凝器中冷卻并放出熱量，使氣態(tài)冷凝劑冷凝液化，經(jīng)過毛細(xì)管時(shí)被節(jié)流，然后進(jìn)入膨脹器膨脹蒸發(fā)。由于毛細(xì)管的節(jié)流作用，使冷凝器保持一定的高壓(冷凝壓力)和使蒸發(fā)器保持一定的低壓(蒸發(fā)壓力)。當(dāng)高壓液態(tài)制冷劑進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí)，由于壓力驟降而迅速沸騰蒸發(fā)，并吸收被冷卻物料的熱量，氣體制冷劑再被壓縮機(jī)吸回，如此連續(xù)周

10、而復(fù)始工作，形成了連續(xù)制冷循環(huán)。采用單片機(jī)控制，可以使控制更準(zhǔn)確、靈活。電冰箱的工作溫度是通過溫度控制器控制壓縮機(jī)的起動(dòng)和停止從而自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的單相電機(jī)不能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，因此不能自行起動(dòng)，需要通過繼電器接通繞組才能起動(dòng)。熱保護(hù)器是壓縮機(jī)電機(jī)的安全保護(hù)裝置。當(dāng)電機(jī)的電流超過允許值或機(jī)殼溫度過高時(shí)即切斷電路。直冷式冰箱的風(fēng)扇以門觸式按鈕開關(guān)控制，關(guān)門風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，開門風(fēng)扇即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣可以減少冷氣的外流。時(shí)間繼電器按設(shè)定的時(shí)間切斷壓縮機(jī)回路，并接觸電熱器進(jìn)行定時(shí)除霜。智能型電冰箱溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-2所示：圖1-2 智能型電冰箱溫度控制系統(tǒng)方框圖Fig.1-2 Intellige

11、nce electric refrigerator temperature control system block diagram2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 溫度傳感器部分2.1.1 AD590的介紹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電流型集成溫度傳感器AD590，AD590是通過對電流的測量可得到所需要的溫度值2。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M一般用于精密溫度測量電路，其電路外形如圖1所示，它采用金屬殼3腳封裝，其中1腳為電源正端V；2腳為電流輸出端I0；3腳為管殼，一般不用。AD590的引腳

12、圖及元件符號如下圖2-1所示：圖2-1 AD590的引腳圖及元件符號Fig.2-1 Base pin chart and part mark of AD590AD590的主特性參數(shù)如下：工作電壓：430V；工作溫度：55150；保存溫度：65175；正向電壓：44V；反向電壓：20V；焊接溫度（10秒）：300；靈敏度：1AK。在被測溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和530V的直流電源相連，并在輸出端串接一個(gè)1k的恒值電阻，那么，此電阻上流過的電流將和被測溫度成正比，此時(shí)電阻兩端將會有1mVK的電壓信號。AD590具有線性優(yōu)良、性能穩(wěn)定、靈敏度高、無需補(bǔ)償、熱容量小、抗干擾能力強(qiáng)、

13、可遠(yuǎn)距離測溫且使用方便等優(yōu)點(diǎn)?？蓮V泛應(yīng)用于各種冰箱、空調(diào)器、糧倉、冰庫、工業(yè)儀器配套和各種溫度的測量和控制等領(lǐng)域3。本設(shè)計(jì)使用AD590來測冷凍室和冷藏室的溫度，測溫電路圖如圖2-2所示：圖2-2 測溫電路圖Fig.2-2 Temperature measurement circuit diagram在設(shè)計(jì)測溫電路時(shí)，首先應(yīng)將電流轉(zhuǎn)換成電壓。由于AD590為電流輸出元件，它的溫度每升高1K，電流就增加1A。當(dāng)AD590的電流通過一個(gè)10k的電阻時(shí)，這個(gè)電阻上的壓降為10mV，即轉(zhuǎn)換成10mVK，為了使此電阻精確（01），可用一個(gè)96k的電阻與一個(gè)1k電位器串聯(lián)，然后通過調(diào)節(jié)電位器來獲得精確的1

14、0k。2.1.2 除霜電路把熱敏電阻安裝在蒸發(fā)器3mm的某個(gè)合適的位置上，當(dāng)霜厚大于3mm時(shí)，熱敏電阻接觸到霜從而感到較低的溫度，其電阻值R變大，A點(diǎn)溫度降低，運(yùn)算放大器輸出信號有變化，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后送入CPU，經(jīng)單片機(jī)分析、判斷后給出除霜命令。除霜電路如圖2-3所示：圖2-3 除霜電路Fig. 2-3 The electric circuit of defrosts圖中熱敏電阻為溫度傳感器，選用MF53-1型熱敏電阻，具有負(fù)溫度系數(shù)，靈敏度較高。其阻值和溫度的關(guān)系為R（t）= （2-1）A點(diǎn)電壓與溫度關(guān)系為 VA=2.68=1.26+0.047t （2-2）累積壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間用以與除霜插入

15、時(shí)間進(jìn)行比較判斷的除霜插入時(shí)間判斷步驟；在上述除霜插入時(shí)間判斷步驟中，若除霜插入時(shí)間已過，便感知箱內(nèi)溫度是否充分地滿足除霜插入的溫度，對箱內(nèi)溫度感知并比較判斷的步驟；在上述箱內(nèi)溫度感知步驟中，如果不是除霜插入的充分的溫度，就強(qiáng)制壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)強(qiáng)制運(yùn)轉(zhuǎn)步驟；在上述箱內(nèi)溫度感知步驟中，如果是除霜插入的充分的溫度，就對冷藏、冷凍室的門是否被開著進(jìn)行檢測的門檢測步驟；在上述門檢測步驟中，如果門沒有被打開，就進(jìn)行除霜操作的除霜插入步驟。 冰箱內(nèi)設(shè)有熱交換用蒸發(fā)器、抽吸通過所述蒸發(fā)器的空氣的冷氣送風(fēng)扇和除霜加熱器等，其特征在于它還由下述部分構(gòu)成：裝設(shè)在安裝所述蒸發(fā)器上的固定部件上的溫度檢測器；進(jìn)行下述

16、操作程序的微機(jī)：求出當(dāng)所述送風(fēng)扇工作時(shí)由所述溫度檢測器測出的溫度與當(dāng)所述送風(fēng)扇停止工作時(shí)所述溫度檢測器測出的溫度之差；當(dāng)此溫度差低于第一設(shè)定值時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述除霜加熱器，開始除霜；所述除霜操作開始后，當(dāng)溫度檢測器所測溫度高于第二設(shè)定值時(shí)，關(guān)閉所述除霜加熱器，結(jié)束除霜操作。表2-1 主要參數(shù)Tablet.2-1 Main parameter標(biāo)稱阻值 rated resistance()2890阻值允許偏差 resistance tolerance(%)0.5 1 2B值（25-85C） B value(25-85C)(K)3565B值允許偏差 B value tolerance(%)2時(shí)間常數(shù) ti

17、me constant(s)120耗散系數(shù) dissipation factor(mW/C)6工作溫度 working temperature(C)-55100標(biāo)準(zhǔn)代號 S tandard CodeGB6666-86MF53-1的簡介：MF53-1型直熱式負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器于80、88年分別兩次獲國家銀質(zhì)獎(jiǎng)，該產(chǎn)品具有良好的互換性，穩(wěn)定性，可靠性和高精度，深受廣大用戶好評。七十年代初問世以來，已銷售數(shù)千萬支。80年以來銷售量逐年大幅度增長，年銷售量200-300萬只。97年銷售量為280萬只。銷往除臺灣外的全國各省市及地區(qū)。表2-2 阻值-溫度特性曲線 Tablet.2-2 R-T Char

18、acteristics溫 度Temperature(C)零功率電阻值Zero-power resistance()零功率電阻值允許偏差Zero-power resistance tolerance(%)1.0級1.5級-551460102*6.439.65-5010891026.149.21-458100105.888.82-406060105.638.45-354587105.408.10-303530105.307.95-252712105.207.80-202098105.097.64-151648104.907.35-101290104.717.07-51025104.636.9508

19、170*4.546.81566264.486.721053594.336.501543354.206.302035064.096.14252890*3.965.943023793.885.823519713.755.624016433.635.444513773.525.285011603.415.1155968.03.314.9660823.03.214.8165702.03.114.6670602.03.024.5375520.02.944.4180450.02.854.2785390.0*2.774.1590339.02.704.0595296.02.633.94100258.0*2.5

20、63.84注：1.0級，1.5級指產(chǎn)品測溫精度 用途與特點(diǎn)：主要適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)位溫度、濕度的測量和控制系統(tǒng)作感溫元件，也適用于廠房、賓館的空氣調(diào)節(jié)；油庫、倉庫的火警預(yù)報(bào)；鐵路、橋梁地溫的監(jiān)視；礦山、煤井的溫度測量和控制等方面作感溫元件。 在+70C下的阻值隨時(shí)間變化特性見圖，經(jīng)可靠性試驗(yàn)，失效率為4.5X10-8/h，其失效判據(jù)： 1）外觀端封開裂 2）室溫阻值變化R/R2% 3）B值變化B/B1%外形結(jié)構(gòu)和尺寸：圖2-4 MF53-1外形結(jié)構(gòu)與尺寸圖Fig. 2-4 MF53-1 shape the structure and size2.2 放大器部分2.2.1LM324是四運(yùn)放集成電路

21、，它采用14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立4。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩個(gè)信號輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號與該輸入端的相位相同。LM324的由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。2.2.2 AA/D轉(zhuǎn)換電路采用逐次逼近式8位AD0809芯

22、片。0809共有8路模擬輸入通道，本系統(tǒng)只用了其中4個(gè)通道IN0IN3。其中IN0作為冷凍室溫度J檢測通道。IN2作為除霜檢測通道，IN3作為電源電壓檢測通道。ADC0809是8位A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為100us，ADC0809的轉(zhuǎn)換誤差為1LSB。芯片由8路模擬開關(guān)、地址鎖存和譯碼電路、A/D轉(zhuǎn)換電路及三態(tài)輸出鎖存緩沖組成。轉(zhuǎn)換器由電源（+5V）供電，模擬量輸入范圍為0+5V，無需零點(diǎn)和滿刻度調(diào)整。主要特性1）8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位。2）具有轉(zhuǎn)換起停控制端。3）轉(zhuǎn)換時(shí)間為100s4）單個(gè)5V電源供電5）模擬輸入電壓范圍05V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。6）工作溫度范圍為-4085攝氏

23、度7）低功耗，約15mW。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-5所示，它由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DA轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成5。因此，ADC0809可處理8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL兼容。圖2-5 ADC0809內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 Fig. 2-5 Internal structure drawing of ADC0809外部特性（引腳功能）ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，ADC0809的引腳圖如圖2-6所示。圖2-6

24、ADC0809的引腳圖Fig. 2-6 Pin picture of ADC0809下面說明各引腳功能：IN0IN7：8路模擬量輸入端。2-12-8：8位數(shù)字量輸出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址輸入線，用于選通8路模擬輸入中的一路。ALE：地址鎖存允許信號，輸入，高電平有效。START： AD轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號，輸入，高電平有效。EOC： AD轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當(dāng)AD轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ

25、。REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。Vcc：電源，單一5V。GND：地。ADC0809的工作過程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng) AD轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到AD轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示AD轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。當(dāng)OE輸入高電平 時(shí)，輸出三態(tài)門打開，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。ADC0809與單片機(jī)接口電路見圖2-7，圖中ADC0809的A、B、C三端通過地址鎖存器接于P0口的P0.0P0.2，該

26、三端控制模擬通道號的選擇5。P1.6與WR、RD端經(jīng)過與非門接于0809的ALE、START、OE端，控制ADC0809的啟動(dòng)、讀、寫。ADC0809的EOC端懸空，轉(zhuǎn)換后利用軟件延時(shí)一段時(shí)間再讀結(jié)果，不用中斷方式。圖2-7 ADC0809與單片機(jī)接口電路圖Fig. 2-7 ADC0809 and MCU interface circuit2.3 主機(jī)電路2.3.1 單片機(jī)及其外圍電路主機(jī)電路采用AT89S51單片機(jī)，一片A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809，構(gòu)成基本系統(tǒng)，另外功能鍵和LED顯示由串行擴(kuò)展幾片74LS164實(shí)現(xiàn)7。還有一些附加電路如電源電路、電壓檢測和報(bào)警電路等。AT89S51的介紹：

27、AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 單片機(jī)，片內(nèi)含4KbytesISP(in-system programmable)的可反復(fù)擦寫1000次的flash只讀程序 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP flash存儲單元，功能強(qiáng)大的微型計(jì)算機(jī)的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。1、控制

28、中心CPU系統(tǒng)CPU CPU由控制器和運(yùn)算器兩部分組成，主要完成取指令、指令譯碼、發(fā)出各種操作所需的控制信號，使單片機(jī)的各個(gè)部分協(xié)調(diào)工作等功能。時(shí)鐘系統(tǒng) 時(shí)鐘系統(tǒng)是單片機(jī)的心臟。單片機(jī)的所有部件都是按照時(shí)鐘系統(tǒng)提供的節(jié)拍工作?？偩€控制單元 總線控制單元包括復(fù)位控制系統(tǒng)和外部并行總線時(shí)序。復(fù)位是將單片機(jī)的主要功能部件和寄存器單元初始化。外部并行總線時(shí)序是單片機(jī)并行擴(kuò)展時(shí)對所擴(kuò)展器件進(jìn)行控制的時(shí)序信號。2. 外圍單元程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器輸入/輸出口 輸入/輸出口（I/O口）是從外部獲取信息，并將控制信號送達(dá)被控對象的必經(jīng)之道。特殊功能積存器 特殊功能積存器（SFR）是具有不同特定功能積存器的統(tǒng)稱

29、。SFR是單片機(jī)內(nèi)資源的控制指揮中心。單片機(jī)對所有片內(nèi)功能單元的操作和控制都是通過訪問SFR來實(shí)現(xiàn)的。3. 基本功能單元對于AT89S51單片機(jī)而言，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通信口UART是其基本功能單元。AT89S51引腳結(jié)構(gòu)如圖2-8所示。圖2-8 AT89S51的引腳圖Fig.2-8 Pin picture of AT89S511）主要特性：兼容MCS-51指令系統(tǒng)；4k可反復(fù)擦寫(1000次）ISP FLASH ROM；32個(gè)雙向i/o口；4.5-5.5v工作 HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 電壓；2個(gè)16位可編程定時(shí)/ HYPER

30、LINK /detail/?article_id=59102 l # 計(jì)數(shù)器；時(shí)鐘頻率0-33MHz；全雙工UART串行中斷口線；128x8bit內(nèi)部RAM；2個(gè)外部中斷源；低功耗空閑和省電模式；中斷喚醒省電模式；3級加密位；看門狗（WDT）電路；軟件設(shè)置空閑和省電功能；靈活的ISP字節(jié)和分頁編程；雙數(shù)據(jù)寄存器指針。2）引腳說明8：VCC(Pin40)：電源輸入，接5V電源GND(Pin20)：接地線P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作為輸出口用時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯門電路，對端口寫“1”可作為高阻抗輸入端用。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時(shí)，這

31、組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程時(shí)，P0口接收指令字節(jié)，而在程序檢驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。 P1口：P1是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流()。 P2口：P2是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平

32、，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號拉低時(shí)會輸出一個(gè)電流()。在訪問外部程序存儲器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVXDPTR指令）時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVXRi指令）時(shí)，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中P2寄存器的內(nèi)容），在整個(gè)訪問期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和其他控制信號。 P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時(shí)，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口

33、。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（）。P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口，如下所示：P3口引腳備選功能P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3口還接收一些用于Flash閃速存儲器編程和程序檢驗(yàn)的控制信號。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。WDT溢出將使該引腳輸出高電平，設(shè)置SFR AUXR 的DISRTO位（地

34、址8EH）可打開或關(guān)閉該功能。DISRTO位缺省位RESET 輸出高電平打開狀態(tài)。ALE/：當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時(shí)鐘或用于定時(shí)目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)將跳過一個(gè)ALE脈沖。對Flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖()。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該位置位后，只有一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，改引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部

35、程序時(shí)，應(yīng)設(shè)置ALE無效。：程序儲存允許（）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89S51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效，即輸出兩個(gè)脈沖。當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，沒有兩次有效的信號。/：外部訪問允許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址位0000H-FFFFH），端必須保持低電平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會鎖存端狀態(tài)。如端為高電平（接Vcc端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。Flash存儲器編程時(shí)，該引腳加上+12V的編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。3）振

36、蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4）芯片擦除：整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89S51設(shè)計(jì)和配置了 HYPERLINK /detail/?article_id=5910

37、2 l # 振蕩頻率可為0Hz并可通過軟件設(shè)置掉電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時(shí) HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 計(jì)數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié) HYPERLINK /detail/?article_id=59102 l # 振蕩器而保存RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。同時(shí)該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。2.3.2 上電手動(dòng)復(fù)位電路復(fù)位電路的基本功能是系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后撤銷復(fù)位信號。為可靠起見，電源穩(wěn)定后還要經(jīng)一定的延時(shí)

38、才撤銷復(fù)位信號，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中引起的抖動(dòng)而影響復(fù)位，圖2-9中所示的RC復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上述基本功能。圖2-9為其輸入-輸出特性，但解決不了電源毛刺點(diǎn)和電源緩慢下降電池電壓不足等問題9。而且調(diào)整RC常數(shù)，改變延時(shí)會令驅(qū)動(dòng)能力變差。左邊的電路為高電平復(fù)位有效，右邊為低電平Sm為手動(dòng)復(fù)位，開關(guān)可避免高頻諧波對電路的干擾，上電復(fù)位電路如圖2-9所示：圖2-9 上電復(fù)位電路圖 Fig. 2-9 Wire reply an electric circuit diagram up2.3.3 該報(bào)警電路由一個(gè)三極管連接蜂鳴器組成。蜂鳴器主要分為壓電式蜂鳴器和電磁式蜂鳴器兩種類型。電磁式蜂

39、鳴器由振蕩器、電磁線圈、磁鐵、振動(dòng)膜片及外殼等組成。接通電源后，振蕩器產(chǎn)生的音頻信號電流通過電磁線圈，使電磁線圈產(chǎn)生磁場，振動(dòng)膜片在電磁線圈和磁鐵的相互作用下，周期性地振動(dòng)發(fā)聲。 壓電式蜂鳴器主要由多諧振蕩器、壓電蜂鳴片、阻抗匹配器及共鳴箱、外殼等組成。多諧振蕩器由晶體管或集成電路構(gòu)成，當(dāng)接通電源后（1.515V直流工作電壓），多諧振蕩器起振,輸出1.52.5kHZ的音頻信號，阻抗匹配器推動(dòng)壓電蜂鳴片發(fā)聲。電磁式蜂鳴器內(nèi)部構(gòu)成： 防水貼紙. 線軸. 線圈. 磁鐵. 底座. 引腳. 外殼. 鐵芯. 封膠. 小鐵片. 振動(dòng)膜. 電路板 電磁式蜂鳴器驅(qū)動(dòng)原理蜂鳴器發(fā)聲原理是電流通過電磁線圈，使電磁線

40、圈產(chǎn)生磁場來驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜發(fā)聲的，因此需要一定的電流才能驅(qū)動(dòng)它，單片機(jī)IO引腳輸出的電流較小，單片機(jī)輸出的TTL電平基本上驅(qū)動(dòng)不了蜂鳴器，因此需要增加一個(gè)電流放大的電路。S51單片通過一個(gè)三極管C8550來放大驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，原理圖如圖2-10所示：圖2-10 蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路圖Fig.2-10 buzzer drive of circuit如圖所示，蜂鳴器的正極接到VCC（5V）電源上面，蜂鳴器的負(fù)極接到三極管的發(fā)射極E，三極管的基級B經(jīng)過限流電阻R1后由單片機(jī)的P2.0引腳控制，當(dāng)P2.0輸出高電平時(shí)，三極管T1截止，沒有電流流過線圈，蜂鳴器不發(fā)聲；當(dāng)P2.0輸出低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，這樣蜂鳴器的電

41、流形成回路，發(fā)出聲音。因此，我們可以通過程序控制P2.0腳的電平來使蜂鳴器發(fā)出聲音和關(guān)閉?？梢酝ㄟ^程序中改變單片機(jī)P2.0引腳輸出波形的頻率，就可以調(diào)整控制蜂鳴器音調(diào)，產(chǎn)生各種不同音色、音調(diào)的聲音。另外，改變P2.0輸出電平的高低電平占空比，則可以控制蜂鳴器的聲音大小，這些我們都可以通過編程實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。2.3.4 當(dāng)220V市電電網(wǎng)電壓過低時(shí)，可能損壞電冰箱電機(jī)時(shí)，R1和W1分壓值減小，使LED導(dǎo)通，使集成電路導(dǎo)通，接著使LM324截止，從而切斷電冰箱電源。調(diào)節(jié)W1可設(shè)定欠壓保護(hù)值。當(dāng)電網(wǎng)電壓過高時(shí)，有可能使冰箱電機(jī)過熱燒毀。這是R和W1的分壓值增高，使二極管TIL113導(dǎo)通，隨之LM324導(dǎo)

42、通，使LED截止。調(diào)節(jié)W1可設(shè)定過壓保護(hù)值。圖2-11 電源電壓檢測電路圖Fig. 2-11 The examination of power supply and electric voltage electric circuit diagram2.4 功能鍵及顯示電路功能鍵及LED顯示電路見主電路圖，采用6個(gè)功能鍵控制冷凍室、冷藏室及速凍溫度設(shè)定，4位LED數(shù)碼管負(fù)責(zé)顯示冷凍室、冷藏室溫度及壓縮機(jī)啟、停和報(bào)警等狀態(tài)。報(bào)警電路是用較大眾化的電路完成的，既利用一個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)器蜂鳴器來實(shí)現(xiàn)。顯示和鍵盤電路是通過外擴(kuò)展芯片74LS164來實(shí)現(xiàn)的，該芯片帶有驅(qū)動(dòng)電路，可以直接連接。2.4.1功能鍵電

43、路如圖2-12所示：圖2-12功能鍵電路圖Fig.2-12 Electric circuit diagram of function key鍵盤工作原理：AT89S51通過RXD向鍵盤掃描移位寄存器74LS164逐位發(fā)送數(shù)據(jù)“0”，每次發(fā)送后即從P3.5端讀入鍵盤信號，若讀得“0”表示有鍵按下，則轉(zhuǎn)入處理鍵功能程序。2.4.2 顯示電路顯示和鍵盤輸入均通過AT89S51的串行口。顯示輸出通道和鍵盤輸入通道的選擇由端口線P3.3和與門A完成10。當(dāng)兩者都為“1”時(shí)，AT89S51的TXD端輸出同步脈沖通過與門A發(fā)送到顯示移位寄存器74LS164的移位脈沖輸入端，這樣AT89S51欲顯示的數(shù)據(jù)，由

44、RXD端輸出，移位讀入到顯示器通道。當(dāng)P3.2為“0”時(shí)，AT89S51RXD的數(shù)據(jù)僅能被移位讀入到鍵盤掃描用的移位寄存器中。由于顯示通道采用LED數(shù)碼管并用74LS164作為驅(qū)動(dòng)器，所以簡化了線路，結(jié)構(gòu)簡單，顯示字位擴(kuò)充方便，驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)容易。顯示電路如圖2-13所示。圖2-13顯示電路圖Fig. 2-13 The electric circuit diagram of displaying2.5 制冷壓縮機(jī)和除霜電熱絲啟、?？刂齐娐穲D2-14是壓縮機(jī)和加熱絲控制電路。AT89S51單片機(jī)控制信號經(jīng)過P1.3和P1.4端口輸出，并在P1.7的控制下鎖存在74LS273中，74LS273的輸出

45、再經(jīng)過達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器MC1413后驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器SSR1和SSR2。當(dāng)MC1413的16端有高電平輸出時(shí)，SSR1的3、4引腳端接通，使加熱絲接通電源而除霜。當(dāng)MC1413的15端輸出高電平時(shí)，SSR2的3、4端接通，使壓縮機(jī)繞組接通電源而啟動(dòng)，開始制冷。74LS273鎖存控制信號，一方面增加輸出功率，另一方面也防止單片機(jī)復(fù)位時(shí)引起控制的誤動(dòng)作。采用固態(tài)繼電器作為壓縮機(jī)和除霜電熱絲的開關(guān)，屬于無觸點(diǎn)開關(guān)，內(nèi)部是大功率的晶閘管電路，不產(chǎn)生火花，無電磁干擾并使高壓與單片機(jī)系統(tǒng)隔離。 圖2-14 壓縮機(jī)和加熱絲控制電路圖Fig.2-14 Compressor and heating silk cont

46、rol circuit diagram電冰箱的過欠壓保護(hù)電路是在電源變壓器設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到的，在變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，從變壓器的次極可另外繞一組線圈，經(jīng)整流濾波后的電壓接入單片機(jī)的AD輸入端，當(dāng)電源電壓變化時(shí)，此電壓將隨之變化，單片機(jī)把測到的電壓與過欠壓值相比較，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有過欠壓現(xiàn)象時(shí)，將通過壓縮機(jī)控制電路切斷壓縮機(jī)電源并報(bào)警，達(dá)到保護(hù)壓縮機(jī)的效果。按功能要求，電冰箱無論是自動(dòng)停機(jī)還是強(qiáng)制停機(jī)，為了延長壓縮機(jī)的壽命，都要延時(shí)3分鐘后壓縮機(jī)才能啟動(dòng)。即在每次接通壓縮機(jī)時(shí)，單片機(jī)計(jì)時(shí)，利用單片機(jī)內(nèi)的EEPROM將計(jì)數(shù)值保存。在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，每次上電都要檢查此數(shù)據(jù)是否到3分鐘，若時(shí)間不到，延時(shí)后才能接通壓縮機(jī)。R

47、和C1構(gòu)成了斷電延時(shí)啟動(dòng)電路。當(dāng)斷電后又立即通電時(shí)，C1兩端電壓不能突變，使IC1腳保護(hù)低電平而導(dǎo)通，從而使1Q截止，2Q截止，保護(hù)了冰箱壓縮機(jī)。延時(shí)時(shí)間為3min。自動(dòng)除霜功能的實(shí)現(xiàn)已在前面作了介紹，延時(shí)功能可用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)，化霜加熱絲的控制電路基本和壓縮機(jī)的控制電路相同。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電冰箱控制程序主要由三大部分：主程序、定時(shí)器T0中斷服務(wù)和定時(shí)器T1中斷服務(wù)程序。3.1 主程序主程序是整個(gè)電冰箱的總控制程序，如控制各單元初始化、控制中斷、定時(shí)、顯示，鍵盤程序的啟動(dòng)與重復(fù)等。主程序框圖如圖3-1所示。 圖 圖3-1 主程序框圖 Fig. 3-1 Main procedure frame d

48、iagram開始設(shè)堆棧指針工作區(qū)清零，送常數(shù)設(shè)置定時(shí)器工作方式啟動(dòng)定時(shí)器開中斷調(diào)顯示子程序調(diào)鍵盤分析程序速凍鍵？溫度設(shè)置鍵？增加鍵？減少鍵？冷凍室溫顯鍵？冷藏室溫顯鍵？正常工作鍵？依標(biāo)志調(diào)相應(yīng)顯示子程序置速凍標(biāo)志加一處理減一處理置冷凍室顯示標(biāo)志置冷藏室顯示標(biāo)志序清速凍標(biāo)志YYYYYYNNNNNNNY設(shè)置串口行工作方式3.2 T0中斷服務(wù)程序T0中斷服務(wù)程序主要完成電源欠壓、過壓處理、開門狀態(tài)檢查及處理等，其框圖如圖3-2所示。保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場送時(shí)間常數(shù)中斷記數(shù)到1s過欠壓判斷？開門了嗎？通過P1.1向T1發(fā)脈沖讀冷藏、冷凍室溫度刷新溫度緩沖區(qū)求溫度均值3min延時(shí)記時(shí)并處理恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回過欠

49、壓處理開門處理NYYYNN圖3-2 T0中斷服務(wù)程序框圖Fig.3-2 The T0 breaks off the service procedure frame diagram3.3 T1中斷服務(wù)程序 T1工作于計(jì)數(shù)方式，通過計(jì)數(shù)達(dá)到延時(shí)3min的目的。T1的中斷服務(wù)程序主要完成3min定時(shí)及溫度、初霜、速凍等各種檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，比較、分析以控制執(zhí)行元件工作，其框圖如圖3-3所示。保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場中斷返回送記數(shù)常數(shù)速凍控制處理霜厚控制處理停止壓縮機(jī)工作置3min延控標(biāo)志恢復(fù)現(xiàn)場速凍標(biāo)志？3min延控標(biāo)志？溫度超上限？3min延控標(biāo)志？低于下限？NNNNYYY圖3-3 T1中斷服務(wù)程序框圖

50、Fig. 3-3 The T1 breaks off the service procedure frame diagram3.4 控制端程序?qū)T89S51單片機(jī)中斷現(xiàn)場保護(hù)的程序：MOVWF W_TEMP ；將W內(nèi)容存入到臨時(shí)寄存器W_TEMP中SWAPFSTATUS，W ；交換STATUS與W內(nèi)容MOVWF STATUS_TEMP ；將STATUS的內(nèi)容存入到臨時(shí)寄存器STATUS_TEMP中中斷服務(wù)程序SWAPFSTATUS_TEMP，W ；交換STATUS_TEMP與W的內(nèi)容MOVWF STATUS ；STATUS復(fù)原成原來的狀態(tài)SWAPFW_TEMP，F(xiàn) ；交換內(nèi)容SWAPFW_T

51、EMP，W ；W復(fù)原成原來的狀態(tài)子程序調(diào)用指令(Subroutine Call)指令格式：CALL k；k為立即地址指令格式模式：HERECALLDELAY ；調(diào)用延時(shí)子程序 DELAY MOVLW 0 x80 ；延時(shí)子程序 RETLW 0說明：調(diào)用指令執(zhí)行前，PC=地址HERE調(diào)用指令執(zhí)行后，PC=地址DELAY(標(biāo)號)，堆棧指針TOS=HERE1(返回地址)。寄存器內(nèi)容取反指令指令格式：COMFf，d說明：COMF是Complement f的縮寫。其中d=1時(shí)，操作(f)f；d=0時(shí)，操作(f)w。功能：寄存器f內(nèi)容取反后送入W(d=0)或f自身(d=1)。實(shí)例：ORG 0 x1FF GO

52、TOMAIN ORG 0DELAYMAINMOVLW 0 ；主程序開始 TRTS5 ；設(shè)置RA口為輸出 BCF5，0 ；置RA口0位為0LOOP CALL DELAY ；閃動(dòng)延時(shí)COMF 5 ；RA口求反(亮滅亮控制)GOTO LOOP ；循環(huán)int myTransform( int nInput)PUSH EBP ； 保護(hù)現(xiàn)場原先的EBP指針 MOVE EBP，ESP return (nInput*2 + 3) % 7；MOV EAX，DWORD PRTNINPUT ； 取參數(shù) LEA EAX，EAX=EAX=3 ；LEA比ADD加法更快 CDQ ； DWORD-QWORD(擴(kuò)展字長) MO

53、V ECX，7 ； 除數(shù) IDIV EAX，EAX ； 除 MOV EAX，EDX ；商-eax(eax中保存返回值) POP EBP ；恢復(fù)現(xiàn)場的ebp指針 RET ； 返回 ；此處刪除10條int 3指令，它 ；們是方便調(diào)試用的,并不影響程； 序行為。 int main( int argc， char * argv)PUSH EBP ； 保護(hù)現(xiàn)場原先的EBP指針 MOV EBP，ESP SUB ESP，10H ； 為取argc, argv修正堆棧指針。 int a3； for ( register int i=0 ； ii IMP MAIN+18H (00401038) ； 判斷循環(huán)條件

54、MOV EAX，DOWRD PTR i ； i-eax ADD EAX，1 ； eax + MOV DOWRD PTR i，eax ； eax-i CMP DOWRD PTR i，3 ； 循環(huán)條件： i與3比較 JGE MAIN+33H (00401053) ；如果不符合條件，則應(yīng)結(jié)束循環(huán) ai = myTransform(i) MOV ECX,DOERD PTR i ；i-ecx PUSH ECX ；ecx (i) - 堆棧 CALL MYTRANSFORM (00401000) ；調(diào)用myTransform ADD ESP，4 ；esp+=4： 在堆中的新單元；準(zhǔn)備存放返回結(jié)果 MOV E

55、DX,DOWRD PTR i ； i-edx MOV DOWRD PTR A edx*4，EAX ；將eax(myTransform返回值)；放回ai JMP MAIN+0FH (0040102f) ；計(jì)算i+，并繼續(xù)循環(huán) return 0XOR EAX，EAX ；返回值應(yīng)該是0 MOV ESP，EBP ；恢復(fù)堆棧指針 POP EBP ； 恢復(fù)BP RET ； 返回調(diào)用者(C+運(yùn)行環(huán)境)顯示及報(bào)警子程序：DIS： MOV A，R2 ；（R2）加（R3）加（R4） ADD A，R3 ；即得報(bào)警點(diǎn)地址 DA A ADD A，R4 DA A MOV R4，A ；把相加結(jié)果存入R4中 MOV 21H，

56、#00H ；置循環(huán)顯示初值HDISP：MOV A，R4 ANL A，#0F0H ORL A，#07H ；選通高位數(shù)碼管 MOV R2，A ；送顯高位 ACALL DELAD2 ；延時(shí) MOV A，R4 ANL A，#0FH SWAP A ORL A，#0BH ；選通高位數(shù)碼管 MOV P2，A ；送顯低位 ACALL DELAD2 ；延時(shí) INC 21H MOV A，#0FFH XRL A，21H JZ B1 ；循環(huán)顯示完否 SJMP HDISP ；未完繼續(xù)B1 RET ；顯示完，返回延時(shí)子程序DELAD1：MOV R5，#04H ；延時(shí)子程序1DELAD2：MOV R6，#0F0HDELAD

57、3：MOV R7，#0F7HDELAD4：NOP NOP DJNZ R7，DELA DJNZ R6，DELA DJNZ R5，DELA RETDELAD5：MOV R5，#02H ；延時(shí)子程序2DELAD6：MOV R6，#0FFH DJNZ R6， DJNZ R5，DELAD64 系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)常用硬件抗干擾技術(shù)針對形成干擾的三要素，采取的抗干擾主要有以下手段11。 4.1抑制干擾源 抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。 減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的di/d

58、t則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí)現(xiàn)。 抑制干擾源的常用措施如下： 1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢干擾。僅加 續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可 動(dòng)作更多的次數(shù)。 2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路（一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K 到幾十K，電容選0.01uF），減小電火花影響。 3）給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。 4）電路板上每個(gè)IC要并接一個(gè)0.01F0.1F高頻電容，以減小IC對電源的 影響。注意高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電 容的等效串聯(lián)電阻，會影

59、響濾波效果。 5）布線時(shí)避免90度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。 6）可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲（這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能會把可控硅擊穿的）。 4.2切斷干擾傳播路徑 按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。 所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩。 切斷干擾傳播路徑的常用措施如下： 1）充分

60、考慮電源對單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電路的抗干擾就解決了一大半。 許多單片機(jī)對電源噪聲很敏感,要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對單片機(jī)的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用100電阻代替磁珠。 2）如果單片機(jī)的I/O口用來控制電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加形濾波電路）。 3）注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。 4）電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機(jī)、繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。 5）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離。數(shù)字地與模擬地要分