毕业设计基于单片机的冰箱温度智能控制系统的设计

毕业设计基于单片机的冰箱温度智能控制系统的设计内容摘要：

相比， DS1820 具有以下特性。 （ 1）独特的单线接口方式， DS1820 在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与 DS1820 的双向通讯。 2） DS1820 支持多点组网功能，多个 DS1820 可以并联在唯一的三线上，实现多点测温。 （ 3） DS1820 在使用中不需要任何外围元件。 第 12 页共 31 页 12 4）温范围－ 55℃ ～＋ 125℃ ，固有测温分 辨率 ℃。 （ 5）测量结果以 9 位数字量方式串行传送 DS1820 内部结构框图如图 1所示。 DS1820 测温原理如图 2所示。 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。 计数器 1 和温度寄存器被预置在－ 55℃ 所对应的一个基数值。 计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器 1的预置值减到 0时，温度寄存器的值将加1 ，计数器 1的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。 图 2 中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器 1的预置值。 在正常测温情况下， DS1820的测温分辩率为 ℃ 以 9位数据格式表示，其中最低有效位（ LSB）由比较器进行 ℃ 比较，当计数器 1 中的余值转化成温度后低于 ℃ 时，清除温度寄存器的最低位（ LSB），当计数器 1中的余值第 13 页共 31 页 13 转化成温度后高于 ℃ ，置位温度寄存器的最低位（ LSB），如－ ℃ 对应的 9 位数据格式如下： 2提高 DS1820 测温精度的途径 高精度测温 的理论依据 DS1820 正常使用时的测温分辨率为 ℃ ，这对于水轮发电机组轴瓦温度监测来讲略显不足，在对 DS1820测温原理详细分析的基础上，我们采取直接读取 DS1820内部暂存寄存器的方法，将 DS1820 的测温分辨率提高到 ℃ ～ ℃ ． DS1820 内部暂存寄存器的分布如表 1 所示， 其中第 7字节存放的是当温度寄存器停止增值时计数器 1的计数剩余值，第 8字节存放的是每度所对应的计数值，这样，我们就可以通过下面的方法获得高分辨率的温度测量结果。 首先用DS1820 提供的读暂存寄存器指令 (BEH)读出以 ℃ 为分辨率的温度测量结果，然后切去测量结果中的最低有效位 (LSB)，得到所测实际温度整数部分 T整数，然后再用 BEH 指令读取计数器 1的计数剩余值 M 剩余和每度计数值 M每度，考虑到 DS1820 测量温度的整数部分以 ℃ 、 ℃ 为进位界限的关系，实际温度T实际可用下式计算得到： T实际 =(T 整数－ ℃ )+(M 每度－ M 剩余 )/M 每度 测量数据比较 表 2为采用直接读取测温结果方法和采用计算方法得到的测温数据比较，通过比较可以看出，计算方法在 DS1820 测温中不仅是可行的，也可以大大的提高DS1820 的测温分辨率。 第 14 页共 31 页 14 ３ DS1820 使用中注意事项 DS1820 虽然具有测温系 统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点，但在实际应用中也应注意以下几方面的问题： (1)较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于 DS1820 与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对 DS1820 进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。 在使用 PL/M、 C 等高级语言进行系统程序设计时，对 DS1820 操作部分最好采用汇编语言实现。 (2)在 DS1820 的有关资料中均未提及单总线上所挂 DS1820 数量问题，容易使人误认为可以挂任意多个 DS1820，在实际应用中并非如此。 当单总线上 所挂DS1820 超过 8个时，就需要解决微处理器的总线驱动问题，这一点在进行多点测温系统设计时要加以注意。 (3)连接 DS1820 的总线电缆是有长度限制的。 试验中，当采用普通信号电缆传输长度超过 50m 时，读取的测温数据将发生错误。 当将总线电缆改为双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离可达 150m，当采用每米绞合次数更多的双绞线带屏蔽电缆时，正常通讯距离进一步加长。 这种情况主要是由总线分布电容使信号波形产生畸变造成的。 因此，在用 DS1820 进行长距离测温系统设计时要充分考虑总线分布电容和阻抗匹配问题。 (4)在 DS1820 测温程序设计中，向 DS1820 发出温度转换命令后，程序总要等待 DS1820 的返回信号，一旦某个 DS1820 接触不好或断线，当程序读该 DS1820第 15 页共 31 页 15 时，将没有返回信号，程序进入死循环。 这一点在进行 DS1820 硬件连接和软件设计时也要给予一定的重视。 四．电压检测装置 电压检测装置是为了保护系统的稳定运行，采用 WB 系列 电压越限报警传感器 WB 系列电 压越限报警传感器以 电压隔离传感器为基础，增配比较器电路、基准电压设定电路、输出驱动电路组成，用来隔离监测主回路中的交流或直流电压，当被监测的电压超过预先设定的上限值 ，或低于预先设定的下限值时，给出开关量控制信号。 本系列产品测控一体化、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。 主要特点： ，体积小、精度高、反应快； ，防止误动作； （177。 20%）内连续可调； ，触点寿命＞ 30 万次； ：交流监测＞ ,1 分钟；直流监测＞ ,1 分钟 :10 倍阈值，持续 5秒； ：商业级 0～ +50℃，工业级 25℃～ +70℃； ＞ 5 万小时； %回差设置，确保动作稳定； 五．功能按键 因本系统使用的按键数目少，故按键采用硬件去抖。 按键电路如图 26 所示。 用两个与非门构成一个 RS 触发器。 当按键未按下时输出为 1。 刚键按下时输出为 0。 此时即使用按键的机器性能，使按键因弹性抖动而产生瞬时断开 (抖动跳开 B)，只要按键不返回原来状态 A，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为0,不会产生抖动的波形。 也就是说，即使 B点的电压波形是抖动的，但经双稳态电路之后，其输出为正规的矩形波。 第 16 页共 31 页 16 图 26 按键电路 六．压缩机，风机、电磁阀控制 压缩机，风机 工作原理是 制冷 系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机吸入并压缩为高压蒸汽后排至冷凝器。 同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体。 高压液体经过过滤器、节流机构后喷入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围的热量。 同时贯流风扇使空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后变冷的空气送向室内。 如此室内空气不断循环流动，达到降低温度的目的。 而冰箱没有风扇靠自然对流来 进行热量交换。 电磁阀的工作原理非常简单，阻流板就象一个闸门，一个弹簧让它处于关闭状态，上面一个电磁铁芯，铁芯（低部橡胶）压在阻流板中间（凸起）的一个小眼儿上，外面一个电磁线圈，接通电源后铁芯别吸上去，小眼儿开始进气，压力达到顶开弹簧后电磁阀打开。 七．故障报警电路 报警电路主要用示电冰箱使用过程中出现的故障，包括系统自身故障，外界故障，和误操作，如：冰箱内温度太高，外界电压波动大，未关好冰箱门或是开门时间太长等等。 四个指示灯作用： L1：设置冷藏室温度时亮 L2：设置冷冻室温度时亮 L3：压缩机运行时亮 L4：电源过压或欠压时亮 第三章 软件部分 第 17 页共 31 页 17 本系统软件主要由主流程、功能子程序、中断服务程序组成。 采用主程序调用功能子程序，子程序尽可能少的调用其它子程序，以保证系统的稳定运行。 本系统温度在－ 64C～ 64C,用七位即可存放，因此温度 值用一个字节存放 , 最高位存放符号位。 各温度值均用全程变量形式存放，如下： 60H 冷藏室温度设定值 61H 冷冻室温度设定值 62H 冰箱运行时冷藏室温度实际值 63H 冰箱运行时冷冻室温度实际值 64H 用于存放压缩机，电源状态和压缩机关机延时状态值 其中： 最低 0 位 COMP 存放压缩机状态标志： 1 压缩机开启 0压缩机关闭 第 1位 TIME_OUT 离上次关闭压缩机是否已有 5S： 1 否 0是 第 2 位 UP 电压过欠压标志： 1过欠压 0 正常 65H， 66H 用于存放化霜时间计数 67H 用于压缩机关闭延时 计数 一、主程序： MAIN 主程序由初始化，键盘扫描，显示，温度采集，温度控制和定时化霜子程序。