电冰箱单片机控制器的课程设计.docx
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电冰箱单片机控制器的课程设计
1.课程设计目的…………………………………………………………………………………1
3.设计内容………………………………………………………………………………………1
4设计总结………………………………………………………………………………………14
参考书目…………………………………………………………………………………………14
附录………………………………………………………………………………………………15
1课程设计目的
1.1以MCS51单片机为主完成计算机控制技术(单片机)课程设计,掌握此次课程设计所用知识。
1.2理解课程设计使用原理,使此次设计的程序及电路能够正常使用。
2课程设计题目和要求
2.1课程设计题目描述
随着社会的发展和生活水平的提高,人们对家用电冰箱控制器提出了更高的要求。
多功能,智能化是其发展方向之一,传统的机器控制,简单的电子控制已经难以满足发展的要求。
而采用单片机温度控制系统,不仅可大大缩短设计新产品的时间,同时只要增加少许外围器件在软件设计方面就能实现功能的扩展以及智能化方面的提高,因此可最大限度地节约成本。
本文即为基于单片机的电冰箱温度控制系统。
2.2课程设计的要求
2.1.1设定2个测温点,测量范围:
-26C~+26C,精度±0.5C;
2.1.2利用功能键分别控制温度设定、冷藏室及冷冻室温度设定等;
2.1.3制冷压缩机停机后自动延时3分钟后方能再启动;
3设计内容
3.1硬件设计
LED显示器
键盘
时钟电路
复位
电源
MCS51
单片机
功
放
压缩机
加热丝
A/D
转换器
放大器
锁存器
放大器
放大器
冷冻室温度传感器
冷藏室温度传感器
除霜传感器
3.1系统硬件结构图
3.1.1单片机采用INTEL公司的高效微控制器MCS51。
是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4kBytesISP的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,功能强大的微型计算机的AT89C51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。
INTEL公司的AT89C51芯片具有以下特性:
4KB片内在系统可编程Flash程序存储器;
时钟频率为0~33MHz;
128字节片内随机读写存储器(RAM);
32个可编程输入/输出引脚;
2个16位定时/计数器;
5个中断源,2级优先级;
全双工串行通信接口;
监视定时器;
2个数据指针。
图3.2MCS51内部结构图
2
3.1.2电源供电电路
本设计总电源是有效值220V,频率50Hz的单相交流电网电压,通过变压器降压输出一组9V和一组24V低压交流电,然后再经过整流桥
和
整流输出直流电压。
前者提供给数字电路部分,后者为模拟电路部分提供电能。
为了得到标准的±12V,±5V,+5V直流电,故选用三端稳压器7912,7812,7905和7805作为稳压元件,使输出直流电压基本不受电网电压波动和负载电阻变化的影响,从而输出得到足够高稳定性的直流电源。
图3.3数字电路供电图
图3.4模拟电路供电图
3.1.3温度测量电路
如图3.5所示,温度传感器选用了MF53-1型热敏电阻,具有负温度系数,灵敏度较高。
其阻值和温度的关系为:
R(t)=286/(26.8+t)-2.68kΩ
利用温度传感器可以很容易测得冷藏室温度和冷冻室温度。
3
图3.5温度测量电路
3.1.4温度控制电路
本设计的电冰箱温度控制器,具有双限温度控制(控制范围宽可在-25-+100℃之间调整)、超限指示及负载工作指示功能,适用于制热或制冷设备的自动温度控制。
电路工作原理,该电冰箱温度控制器电路由温度检测输人电路、触发器和控制执行电路组成,如图3.6所示。
图3.6温度控制电路
4
3.1.5键盘与显示电路
从图3.7中可以看出,键盘电路和LED显示电路由串行口扩展5片74LS164实现。
系统采用了6个功能键控制冷冻室、冷藏室及速冻时间设定,4个LED数码管用于显示冷冻室、冷藏室温度及压缩机启、停和故障等状态。
显示输出通道和键盘输入通道的选择由端口线P3.2和一个与门完成。
当P3.2为“1”时,MCS51的TXD端输出同步脉冲,通过与门发送到显示移位寄存器74LS164的移位脉冲输入端,这样MCS51欲显示的数据,由RXD端输出,移位读入到显示器通道。
当P3.2为“0”时,MCS51的RXD端的数据仅能被移位读入到键盘扫描用的移位寄存器中。
由于显示通道采用LED数码管并用74LS164作为驱动器,所以简化了线路,结构简单,显示字位扩充方便,驱动程序设计容易。
键盘工作原理也很简单,MCS51通过RXD端向键盘扫描移位寄存器74LS164逐位发送数据“0”,每次发送后即从T0(即P3.4)端读入键盘信号,若读得“0”表示有键按下,转入处理键功能程序。
图3.7键盘与显示电路
3.2软件设计
3.2.1主程序
主程序是整个电冰箱的总控制程序,如控制各单元初始化、控制中断、定时、显示、键盘程序的启动与重复等。
为系统软件的主干部分。
5
图3.8主程序流程图
ORG0000H
AJMPMAIN
ORG0003H
LJMPDY_INT
6
ORG000B
LJMPTIME0_INT
ORG0030H
DATAEQUP1.0
V1EQUP1.3
V2EQUP1.4
V3EQUP1.5
SET_KEYEQUP1.5
V3EQUP1.5
V3EQUP1.5
SET_KEYEQUP1.5
ADD_KEYEQUP1.6
SUB_KEYEQUP1.7
L1EQUP0.6
L2EQUP0.7
L3EQUP2.5
L4EQUP2.6
MAIN:
CLRA
START:
LCALLINIT1;初始化
LCALLKEY;键盘扫描
LCALLGETWD;获得冷藏室温度
MOV62H,R0
INCDATA
LCALLGETWD;获得冷冻室温度
MOV63H,R0
DECDATA
MOVR3,62H;显示两室温度值
MOVR4,63H
LCALLDISP
MOVA,60H
CLRC
HIGH:
CJNEA,62H,HIGH1;冷藏室温度等于高于设定值时
7
AJMPHIGH2
HIGH1:
JCHIGH3
HIGH2:
SETBV1;开启压缩机
LCALLOPEN
AJMPLOW
HIGH3:
MOVA,61H
CLRC
CJNEA,63H,HIGH4;冷冻室温度等于高于设定值时
AJMPHIGH5
HIGH4:
JCLOW
HIGH5:
SETBV2;开启压缩机
LCALLOPEN
LOW:
MOVA,61H
CLRC
CJNEA,63H,LOW1;冷冻室温度等于低于最低值时
AJMPLOW2
LOW1:
JNCLOW3
LOW2:
CLRV2;关闭压缩机
LCALLCLOSE
AJMPLS
LOW3:
MOVA,60H
CLRC
CJNEA,62H,LOW4;冷冻室温度等于低于最低值时
AJMPLOW5
LOW4:
JNCLS
LOW5:
CLRV1;关闭压缩机
LCALLCLOSE
LS:
MOVR1,#10H;延时1S
LS1:
LCALLDLY_100MS
DJNZR1,LS1
INC65H;化霜时间计数加1
MOVA,65H
8
CJNEA,#00H,LS2
INC66H
LS2:
MOVA,65H
CJNEA,#08H,LOOP
MOVA,66H
CJNEA,#07H,LOOP
JBV1,LOOP;化霜定时时间到且V1,V2均关闭
JBV2,LOOP
SETBV3;打开V3开始化霜
MOVR0,#50;化霜时间5S
LS3:
LCALLDLY_100MS
DJNZR0,LS3
LOOP:
AJMPSTART
END
3.2.2初始化子程序
初始化模块主要完成初始化I/O口、中断、内存单元,并读出存放在闪烁存储器上的温度设定值。
温度设定值存放在闪烁存储器上即使断电也可保存。
9
INTI1:
CLRA
MOVDPTR,#20H;读取冷藏室温度设定值
MOVCA,@DPTR
LCALLDLY_100MS;延时确保数据读完
MOV60H,A
INCDPTR;读取冷藏室温度设定值
MOVCA,@DPTR
LCALLDLY_100MS;延时确保数据读完
MOV61H,A
MOV64H,#00H;清空各状态位
SETBEX0;允许外部中断0中断
SETBIT0;选择边沿触发方式
SETBEA;CPU开中断
RET
3.2.3键盘扫描子程序
扫描程序采用边延时边扫描的方法,当设置键SET_KEY按下一次,指示灯L1亮,按ADD(+)键和SUB(-)键设置冷藏室温度。
当设置键SET_KEY按下二次,指示灯L2亮,L1灭,按ADD(+)键和SUB(-)键设置冷冻室温度。
当设置键SET_KEY按下三次,设置完成,指示灯L1,L2均灭。
如果3S内无键按下,表示误按或用户放弃设置。
退出扫描。
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KEY:
CLRA;键盘扫描子程序
MOVR0,#00H
START:
MOVR4,#1EH;边延时边扫描3S
LOOP:
LCALLDLY_100MS
JNBSETB_KEY,SET
JNBADD-KEY,ADD
JNBSUB_KEY,SUB
DJNZR4,LOOP
AJMPEXIT;3S内没有键按下结束扫描
SET:
CJNER0,#03H,SET1;设置键按下三次,设置完成
CLRL1
CLRL2
AJMPEXIT
SET1:
INCR0
CJNER0,#01H,SET2;设置键按下一次
SETBL1
AJMPSTART
SET2:
CLRL1;设置键按下二次
SETBL2
AJMPSTART;加键按下
ADD:
CJNER0,#01H,ADD1;冷藏室温度为正时加1
MOVA,60H
JBACC.7,ADD_1
INCA
MOV60H,A
AJMPDSP
ADD_1:
CLRACC.7;冷藏室温度为负时加1
DECA
SETBACC.7
MOV60H,A
AJMPDSP
ADD1:
CJNER0,#02H,START
11
MOVA,61H;冷冻室温度为正时加1
JBACC.7,ADD1_1
INCA
MOV61H,A
AJMPDSP
ADD1_1:
CLRACC.7;冷冻室温度为负时加1
DECA
SETBACC.7
MOV61H,A
AJMPDSP;减键按下
SUB:
CJNER0,#01H,SUB1;冷藏室温度为正时减1
MOVA,60H
JBACC.7,SUN_1
DECA
MOV60H,A
AJMPDSP
SUB_1:
CLRACC.7;冷藏室温度为负时减1
INCA
SETBACC.7
MOV60H,A
AJMPDSP
SUB1:
CJNER0,#02H,START
CLRACC.7;冷冻室温度为正时减1
JBACC.7,SUB1_1
DECA
MOV61H,A
AJMPDSP
SUB1_1:
CLRACC.7;冷冻室温度为负时减1
INCA
SETBACC.7
MOV61H,A
AJMPDSP
12
DSP:
MOVDPTR,#20H;将设定值存放在闪烁存储器上
MOVA,62H
MOVC@DPTR,A
LCALLDLY_100MS
INCDPTR
MOVA,63H
MOVC@DPTR,A
LCALLDLY_100MS
MOVR3,60H;显示设定值
MOVR4,61H
LCALLDISP
AJMPSTART
EXIT:
RET
OPEN:
CLRA;
3.2.4延时子程序
DLY_100MS:
MOVR1,#64H
LOOP1:
MOVR2,#7DH
LOOP2:
NOP
DJNZR2,LOOP2
13
DJNZR1,LOOP1
RET
4设计总结
通过此项设计的分析可得到如下结论:
(1)本系统运用单片机速度快、体积小、价格低廉的8位MCS51单片机,可以做出可行、可靠性强的自动控制产品---电冰箱温度的控制系统。
实现了电冰箱温度的自动控制。
(2)在单片机应用环境不是很恶劣的地方,利用软件抗干扰也可以达到精度不高的要求,而且,节省了硬件资源,降低了产品设计成本,有助于产品的推广。
(3)本系统的设计尽量简化电路,提高软件质量。
(4)本系统支持多功能模块。
如果再加上少许外围器件,如语音芯片,环境温度传感器,在软件方面采用模糊控制技术,可以使电冰箱的智能化大大提高。
本系统实现测控一体化、体积小、精度高、使用方便,报警界限值可以由用户根据需要随时进行调整,具有很高的性能/价格比。
系统的使用者来说,能够很稳定的控制温度而且稳定性很高。
能实现电冰箱温度的自动控制。
在系统的设计过程中,应用了多门学科的知识,使我对各学科有了更深入的理解,加强了知识的灵活应用。
同时学会了一个完整系统设计的步骤和方案的选择,以及获取资料的方法,最重要的是设计过程中的团队合作,这些都为我以后工作实践打下了良好基础。
参考书目:
参考书目:
1李英顺单片机原理及应用北京:
中国水利水电出版社,2010
2陈粤初单片机应用系统设计与实践[M].北京:
北京航空航天大学出版社,1995
3房小翠单片机实用系统设计技术[M].北京:
国防工业出版社,1999
4邱兴永怎样修理电冰箱[M].北京:
人民邮电出版社,1999
5李广第单片机基础[M].(修定本)北京:
北京航空航天大学出版社,2000
6舒怀林单片机原理与接口技术[M].武汉:
华中科技大学出版社,2001
7郭维芹实用模拟电子技术.北京:
电子工业出版社,1999
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