直冷式電冰箱課程設計

1、<p><b>　　單片機原理及其應用</b></p><p><b>　　課程設計報告書</b></p><p>　　課 題：直冷式電冰箱的控制</p><p>　　班 級： </p><p>　　指導教師：

2、 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學 號： </p><p>　　日 期： 2013年6月第三周 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 直冷式

3、電冰箱內部結構………………………………………3</p><p>　　第二章 課程設計目的及要求…………………………………………4</p><p>　　第三章 課程設計內容…………………………………………………10</p><p>　　第四章 課程設計總結…………………………………………………18</p><p>　　第五章 附錄 參考書目……

4、…………………………………………18</p><p>　　第一章 直冷式電冰箱內部結構</p><p>　　直冷式電冰箱又稱有霜式電冰箱，是通過蒸發(fā)器直接吸收食品 的熱量來達到冷卻降溫的目的。其箱內空氣的循環(huán)是依靠冷、熱空氣的密度不同，使 空氣在箱內形成自然對流。它的蒸發(fā)器有內藏式和外露式兩種。在直冷式電冰箱中，冷藏室或冷凍室內蒸發(fā)器直接吸收食品的熱量，使食品的冷卻速度快并且節(jié)省電能。但由

5、于箱內空氣依靠自然對流來循環(huán)，因此，箱內溫度的均勻性不如間冷式電冰箱好; 同時，由于蒸發(fā)器表面結霜會影響食品與制冷劑間的熱量 交換，需進行化霜，化霜時需要將食品從冷凍室取出，對食品的長期儲存不利。冬天 環(huán)境溫度較低時，會出現(xiàn)壓縮機不啟動等問題。圖1為直冷式電冰箱內部結構圖。</p><p>　　圖1 直冷式電冰箱內部結構</p><p>　　副冷凝器 2.蒸發(fā)盤 3.壓縮機 4.干燥過濾器

6、 5.毛細管 6.排水管 7.冷凝器8.滴水盤9.吸氣管 10.隔熱板 11.蒸發(fā)器 12. 照明燈 13.擱架 14.冷藏室15.果蔬盒 16.冷凍室</p><p>　　第二章 課程設計目的及要求</p><p><b>　　課程設計目的：</b></p><p>　　1 以MCS51單片機為主完成計算機控制技術（單片機）課程設計，掌握此次

7、課程設計所用知識。</p><p>　　2 理解課程設計使用原理，使此次設計的程序及電路能夠正常使用。</p><p>　　3 深刻理解MCS51單片機在冰箱中的應用，并推及其他電氣設備的自動控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　課程設計要求：</b></p><p>　　1 測量范圍：－26℃～＋26℃，精度

8、7;0.5℃。</p><p>　　2 利用功能鍵分別控制溫度設定、冷藏室及冷凍室溫度設定。</p><p>　　3 制冷壓縮機停機后自動延時3分鐘后自動再次啟動。</p><p>　　4當霜厚達到3mm時自動除霜。</p><p>　　5開門超過2min則報警</p><p><b>　　系統(tǒng)硬件結構圖：&

9、lt;/b></p><p>　　圖 2 系統(tǒng)硬件結構圖</p><p>　　MCS-51單片機簡介 </p><p>　　單片微型計算機簡稱單片機，是典型的嵌入式微處理器，最早被用于工業(yè)領域。單片機由芯片內僅有CPU的專門處理器發(fā)展而來。早期的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。此

10、后在8031上發(fā)展出了MCS51系列單片機系統(tǒng)?；谶@一系統(tǒng)的單片機系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。</p><p>　　MCS－５１系列單片機的主要功能</p><p><b>　　(1)８位CPU。</b></p><p>　　(2)片內帶振蕩器，震蕩頻率范圍為1.2-12MHZ；可有時鐘輸出。</p><p>　　(3)

11、128個字節(jié)的片內數(shù)據(jù)存儲器。</p><p>　　(4)4KB片內數(shù)據(jù)存儲器（8031無）。</p><p>　　(5)程序存儲器的選址范圍是64KB。</p><p>　　(6)片外數(shù)據(jù)存儲器的選址范圍是64KB。</p><p>　　(7)21個字節(jié)專用寄存器。</p><p>　　(9)4個8位并行I/O接口：

12、P0、P1、P2、P3。(10)1個全雙工I/O接口，可多機通信。(11)2個16位定時器/計算機。</p><p>　　(12)中斷系統(tǒng)有5個中斷源，可編程為兩個優(yōu)先級。</p><p>　　(13)111條指令，含乘法指令和除法指令。</p><p>　　(14)有強的位選尋址，位處理能力。</p><p>　　(15)片內采用單總線結構

13、。</p><p>　　(16)單一+5v電源。</p><p><b>　　內部結構</b></p><p>　　內部結構圖可以看出：含運算器，控制器，片內存儲器，4個I/O接口，串行接口，定時器/計數(shù)器，中斷系統(tǒng)，振蕩器等功能部件。如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 MCS結構圖</b&g

14、t;</p><p><b>　　外部引腳</b></p><p>　　MCS-51系列單片機中的8031、8051及8751均采用40Pin封裝的雙列直接DIP結構。如圖3所示</p><p>　　圖4 MCS-51外部引腳圖</p><p>　　? Pin20:接地腳。</p><p>　　

15、? Pin40:正電源腳，正常工作或對片內EPROM燒寫程序時，接+5V電源。</p><p>　　? Pin19:時鐘XTAL1腳，片內振蕩電路的輸入端。</p><p>　　? Pin18:時鐘XTAL2腳，片內振蕩電路的輸出端。</p><p>　　8051的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式，但需在18和19腳外接石英晶體(2-12MHz)和振蕩電容，振

16、蕩電容的值一般取10p-30p。另外一種是外部時鐘方式，即將XTAL1接地，外部時鐘信號從XTAL2腳輸入。 </p><p>　　? 輸入輸出(I/O)引腳：</p><p>　　Pin39-Pin32為P0.0-P0.7輸入輸出腳，Pin1-Pin8為P1.0-P1.7輸入輸出腳，Pin21-Pin28為P2.0-P2.7輸入輸出腳，Pin10-Pin17為P3.0-P3.7輸入輸出腳

17、。</p><p>　　? Pin9:RESET/Vpd復位信號復用腳，單片機的振蕩器工作時，引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個機器周期的高電平就可以實現(xiàn)復位操作，使單片機回復到初始狀態(tài)。</p><p>　　8051的復位方式可以是自動復位，也可以是手動復位。 RESET/Vpd還是一復用腳，Vcc掉電期間，此腳可接上備用電源，以保證單片機內部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。</p><p>

18、;　　? Pin30:ALE/當訪問外部程序器時，ALE(地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。而訪問內部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當作一個時鐘向外輸出。更有一個特點，當訪問外部程序存儲器，ALE會跳過一個脈沖。</p><p>　　如果單片機是EPROM，在編程其間，將用于輸入編程脈沖。</p><p>　　?

19、Pin29:當訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號，PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到P0口上，由CPU讀入并執(zhí)行。</p><p>　　? Pin31:EA/Vpp程序存儲器的內外部選通線，8051和8751單片機，內置有4kB的程序存儲器，當EA為高電平并且程序地址小于4kB時，讀取內部程序存儲器指令數(shù)據(jù)，而超過4kB地址則讀取外部指令數(shù)據(jù)。</p>

20、<p><b>　　時鐘電路</b></p><p>　　時鐘電路用于產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。</p><p>　　在MCS8051單片機內部帶有時鐘電路，因此，只需要在片外通過XTAL1和XT

21、AL2引腳接入定時控制元件（晶體振蕩器和電容），即可構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。在MCS8051單片機芯片內部有一個高增益反相放大器，而在芯片的外部，XTAL1和XTAL2之間跨接晶體振蕩器和微調電容。晶體呈感性，與C1、C2構成并聯(lián)諧振電路。振蕩器的振蕩頻率主要取決于晶體；電容的值則有微調作用，通常取30pF左右。電容的安裝裝置應盡量靠近單片機芯片。MCS8051的時鐘電路如圖5 所示。</p><p><

22、b>　　圖5 時鐘電路</b></p><p>　　3.1.3 復位電路</p><p>　　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。</p><p>　　MCS51系列單片機的復位（RST）引腳上

23、只要出現(xiàn)10ms以上的高電平，單片機就實現(xiàn)復位。MCS51單片機系統(tǒng)常常有上電復位和操作復位兩種方法。所謂上電復位，是指計算機上電瞬間，要在RST引腳上出現(xiàn)寬度大于10ms的正脈沖，使計算機進入復位狀態(tài)。操作復位指用戶按下“復位”按鈕是計算機進入復位狀態(tài)。復位是靠外部電路實現(xiàn)的。上電時+5V電源立即對單片機芯片供電，同時經R對C3充電。C3上電壓建立的過程就是負脈沖的寬度，經倒相后，RST上出現(xiàn)正脈沖使單片機實現(xiàn)了上電復位。按鈕按下時R

24、ST上同樣出現(xiàn)高電平，實現(xiàn)了操作復位。在應用系統(tǒng)中，有些外圍芯片也需要復位。如果這類芯片復位端的復位電平與單片機一致，則可以與單片機復位腳相連。因此，非門在這里不僅起到了倒相的作用，還增加了驅動能力。電容C1、C2其濾波作用，防止干擾竄入復位端產生誤動作。</p><p><b>　　圖6 復位電路</b></p><p>　　3.1.4 電源供電電路</p&

25、gt;<p>　　本設計總電源是有效值220V，頻率50Hz的單相交流電網電壓，通過變壓器降壓輸出一組8V低壓交流電，然后再經過整流橋，整流輸出直流電壓。為了得到標準的±5V直流電，故選用三端穩(wěn)壓器7805作為穩(wěn)壓元件，使輸出直流電壓基本不受電網電壓波動和負載電阻變化的影響，從而輸出得到足夠高穩(wěn)定性的直流電源。</p><p>　　LM7805是常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是TO-220封

26、裝，要求輸入輸出電壓差保持在2V以上，能提供直流5V的輸出電壓，應用范圍廣，內含過流和過載保護電路。帶散熱片時能持續(xù)提供1A的電流，如果使用外圍器件，它還能提供不同的電壓和電流。圖中，C5，C6兩個電容接LM7805的Vin端對外電源輸入的電壓進行濾波；C7，C8兩個電容接LM7805的Vout端對整形后的電壓進行濾波，確保Vcc端輸入+5V直流電壓。D1為發(fā)光二級管，接通電源時，燈亮表示電源電路供電正常，否則電源電路出錯。用LM780

27、5設計的+5V穩(wěn)壓電源電路圖如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 穩(wěn)壓電源電路</b></p><p>　　第三章 課程設計內容</p><p><b>　　主程序流程</b></p><p>　　主程序是整個電冰箱的總控制程序，控制各單元初始化、控制中斷、定時、顯示、鍵盤程序的啟動與重復

28、等。</p><p><b>　　圖8 主程序流程</b></p><p><b>　　主程序</b></p><p>　　ORG 0000H </p><p>　　AJMP MAIN</p><p>　　ORG 0003H </p><p>

29、　　LJMP DY_INT</p><p><b>　　ORG 000B</b></p><p>　　LJMP TIME0_INT</p><p>　　ORG 0030H</p><p>　　DATA EQUP1.0 </p><p>　　V1 EQU P1.3 </p>

30、<p>　　V2 EQU P1.4 </p><p>　　V3 EQU P1.5 </p><p>　　SET_KEY EQU P1.5 </p><p>　　V3 EQU P1.5 </p><p>　　V3 EQU P1.5 </p><p>　　SET_KEY EQU P1.

31、5 </p><p>　　ADD_KEY EQU P1.6 </p><p>　　SUB_KEY EQU P1.7 </p><p>　　L1 EQU P0.6 </p><p>　　L2 EQU P0.7 </p><p>　　L3 EQU P2.5 </p><p>　　

32、L4 EQU P2.6 </p><p>　　MAIN：CLR A </p><p>　　START：LCALL INIT1 初始化 </p><p>　　LCALL KEY 鍵盤掃描 </p><p>　　LCALL GETWD 獲得冷藏室溫度 </p><p>　　MOV

33、62H , R0 </p><p>　　INC DATA </p><p>　　LCALL GETWD 獲得冷凍室溫度 </p><p>　　MOV 63H , R0 </p><p>　　DEC DATA </p><p>　　MOV R3 , 62H 顯示兩室溫度值 </p>

34、<p>　　MOV R4 , 63H</p><p>　　LCALL DISP </p><p>　　MOV A , 60H </p><p><b>　　CLR C </b></p><p>　　HIGH：CJNE A , 62H , HIGH1 冷藏室溫度等于高于設定值時 </p>

35、;<p>　　AJMP HIGH2 </p><p>　　HIGH1：JC HIGH3 </p><p>　　HIGH2：SETB V1 開啟壓縮機</p><p>　　LCALL OPEN</p><p><b>　　AJMP LOW</b></p><p

36、>　　HIGH3：MOV A , 61H</p><p><b>　　CLR C </b></p><p>　　CJNE A , 63H , HIGH4 冷凍室溫度等于高于設定值時</p><p>　　AJMP HIGH5 </p><p>　　HIGH4：JC LOW </p>

37、;<p>　　HIGH5：SETB V2 開啟壓縮機 </p><p>　　LCALL OPEN </p><p>　　LOW： MOV A , 61H </p><p><b>　　CLR C </b></p><p>　　CJNE A , 63H , LOW1 冷凍室溫度等于低

38、于最低值時</p><p>　　AJMP LOW2 </p><p>　　LOW1：JNC LOW3 </p><p>　　LOW2：CLR V2 關閉壓縮機 </p><p>　　LCALL CLOSE </p><p><b>　　AJMP LS </b></p>

39、;<p>　　LOW3：MOV A , 60H </p><p><b>　　CLR C </b></p><p>　　CJNE A , 62H , LOW4 冷凍室溫度等于低于最低值時 </p><p>　　AJMP LOW5 </p><p>　　LOW4：JNC LS </p&g

40、t;<p>　　LOW5：CLR V1 關閉壓縮機 </p><p>　　LCALL CLOSE </p><p>　　LS：MOV R1 , #10H 延時1S </p><p>　　LS1：LCALL DLY_100MS </p><p>　　DJNZ R1 , LS1 </p>

41、<p>　　INC 65H 化霜時間計數(shù)加1</p><p>　　MOV A , 65H </p><p>　　CJNE A , #00H , LS2 </p><p><b>　　INC 66H </b></p><p>　　LS2： MOV A , 65H </p>&

42、lt;p>　　CJNE A , #08H , LOOP </p><p>　　MOV A , 66H </p><p>　　CJNE A , #07H , LOOP </p><p>　　JB V1 , LOOP 化霜定時時間到且V1,V2均關閉 </p><p>　　JB V2 , LOOP </p&g

43、t;<p>　　SETB V3 打開V3開始化霜 </p><p>　　MOV R0 , #50 化霜時間5 S </p><p>　　LS3 ：LCALL DLY_100MS </p><p>　　DJNZ R0 , LS3 </p><p>　　LOOP：AJMP START </p>

44、<p><b>　　END</b></p><p><b>　　初始化子程序</b></p><p>　　INTI1：CLR A </p><p>　　MOV DPTR , #20H 讀取冷藏室溫度設定值 </p><p>　　MOVC A , @DPTR </p&

45、gt;<p>　　LCALL DLY_100MS 延時確保數(shù)據(jù)讀完 </p><p>　　MOV 60H , A </p><p>　　INC DPTR 讀取冷藏室溫度設定值 </p><p>　　MOVC A , @DPTR </p><p>　　LCALL DLY_100MS 延時確保數(shù)據(jù)讀

46、完 </p><p>　　MOV 61H , A </p><p>　　MOV 64H , #00H 清空各狀態(tài)位 </p><p>　　SETB EX0 允許外部中斷0中斷 </p><p>　　SETB IT0 選擇邊沿觸發(fā)方式 </p><p>　　SETB EA

47、 ;CPU開中斷 </p><p><b>　　RET </b></p><p><b>　　鍵盤掃描子程序</b></p><p>　　KEY：CLR A 鍵盤掃描子程序</p><p>　　MOV R0 , #00H </p>

48、<p>　　START：MOV R4 , #1EH 邊延時邊掃描3S </p><p>　　LOOP：LCALL DLY_100MS </p><p>　　JNB SETB_KEY , SET </p><p>　　JNB ADD-KEY , ADD </p><p>　　JNB SUB_KEY , SUB

49、 </p><p>　　DJNZ R4 , LOOP </p><p>　　AJMP EXIT 3S內沒有鍵按下結束掃描 </p><p>　　SET：CJNE R0 , #03H , SET1 設置鍵按下三次，設置完成 </p><p><b>　　CLR L1 </b><

50、/p><p><b>　　CLR L2 </b></p><p>　　AJMP EXIT </p><p>　　SET1：INC R0 </p><p>　　CJNE R0 , #01H , SET2 設置鍵按下一次 </p><p><b>　　SETB L1

51、</b></p><p>　　AJMP START </p><p>　　SET2：CLR L1 設置鍵按下二次 </p><p><b>　　SETB L2 </b></p><p>　　AJMP START 加鍵按下 </p><p>　　ADD：

52、CJNE R0 , #01H , ADD1 冷藏室溫度為正時加1 </p><p>　　MOV A , 60H </p><p>　　JB ACC.7 , ADD_1 </p><p><b>　　INC A </b></p><p>　　MOV 60H , A </p><p>

53、;　　AJMP DSP </p><p>　　ADD_1：CLR ACC.7 冷藏室溫度為負時加1 </p><p><b>　　DEC A </b></p><p>　　SETB ACC.7 </p><p>　　MOV 60H , A </p><p>　　AJMP D

54、SP </p><p>　　ADD1：CJNE R0 , #02H , START </p><p>　　MOV A , 61H 冷凍室溫度為正時加1 </p><p>　　JB ACC.7 , ADD1_1 </p><p><b>　　INC A </b></p><p&

55、gt;　　MOV 61H , A </p><p>　　AJMP DSP </p><p>　　ADD1_1：CLR ACC.7 冷凍室溫度為負時加1 </p><p><b>　　DEC A </b></p><p>　　SETB ACC.7 </p><p>　　MOV

56、61H , A </p><p>　　AJMP DSP 減鍵按下 </p><p>　　SUB：CJNE R0 , #01H , SUB1 冷藏室溫度為正時減1 </p><p>　　MOV A , 60H </p><p>　　JB ACC.7 , SUN_1 <

57、;/p><p><b>　　DEC A </b></p><p>　　MOV 60H , A </p><p>　　AJMP DSP </p><p>　　SUB_1：CLR ACC.7 冷藏室溫度為負時減1 </p><p><b>　　INC A </b&

58、gt;</p><p>　　SETB ACC.7 </p><p>　　MOV 60H , A </p><p>　　AJMP DSP </p><p>　　SUB1：CJNE R0 , #02H , START </p><p>　　CLR ACC.7 冷凍室溫度為正時減1 </p&

59、gt;<p>　　JB ACC.7 , SUB1_1 </p><p><b>　　DEC A </b></p><p>　　MOV 61H , A </p><p>　　AJMP DSP </p><p>　　SUB1_1：CLR ACC.7 冷凍室溫度為負時減1 </p>

60、;<p><b>　　INC A </b></p><p>　　SETB ACC.7 </p><p>　　MOV 61H , A </p><p>　　AJMP DSP </p><p>　　DSP：MOV DPTR , #20H 將設定值存放在閃爍存儲器上 </p

61、><p>　　MOV A , 62H </p><p>　　MOVC @DPTR , A </p><p>　　LCALL DLY_100MS </p><p>　　INC DPTR </p><p>　　MOV A , 63H </p><p>　　MOVC @DPTR , A <

62、/p><p>　　LCALL DLY_100MS </p><p>　　MOV R3 , 60H 顯示設定值 </p><p>　　MOV R4 , 61H </p><p>　　LCALL DISP </p><p>　　AJMP START </p><p><

63、b>　　EXIT：RET </b></p><p>　　OPEN：CLR A ；</p><p><b>　　延時子程序</b></p><p>　　DLY_100MS：MOV R1 , #64H </p><p>　　LOOP1：MOV R2 , #7DH </p><p&g

64、t;　　LOOP2：NOP </p><p>　　DJNZ R2 , LOOP2 </p><p>　　DJNZ R1 , LOOP1 </p><p><b>　　RET </b></p><p>　　第四章 課程設計總結</p><p>　　單片微型計算機簡稱單片機，又稱微控制器(MCU

65、)，它的出現(xiàn)是計算機發(fā)展史</p><p>　　上的一個重要的里程碑，它以體積小、功能全、性價比高等諸多優(yōu)點獨具特色，在工業(yè)控制、尖端武器、通信設備、信息處理、家用電器等嵌入式應用領域中獨占鰲頭。</p><p>　　在系統(tǒng)的設計過程中，應用了多門學科的知識，使我對各學科有了更深入的理解，加強了知識的靈活應用。同時學會了一個完整系統(tǒng)設計的步驟和方案的選擇，以及獲取資料的方法，最重要的是設計

66、過程中的團隊合作，這些都為我以后工作實踐打下了良好基礎。</p><p><b>　　第五章 參考書目</b></p><p>　　《家用電冰箱快學速修》 河南科學技術出版社 李改蓮,胡春霞,金聽祥</p><p>　　李改蓮,胡春霞,金聽祥 家用電冰箱快學速修.. 河南科學技術出版社</p><p>　　張旭濤 曾現(xiàn)

67、峰 單片機原理及應用 北京理工出版社，2010</p><p>　　鄒振春 MCS-51系列單片機原理及接口技術 機械工業(yè)出版社，1995</p><p>　　房小翠 單片機實用系統(tǒng)設計技術[M] ．國防工業(yè)出版社，1999</p><p>　　李廣第 單片機基礎[M] ．(修定本)北京航空航天大學出版社，2000</p><p>